Schrittmotoren sind Motoren, die sich als Reaktion auf einen elektronischen Impuls um eine bestimmte Gradzahl drehen. Dieses Verfahren ermöglicht eine genaue Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit und -größe ohne Verwendung eines Rückkopplungssystems. Schrittmotoren werden häufig in Plattenlaufwerken, Werkzeugmaschinen und Robotik verwendet. Sie werden wegen ihres hohen Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen geschätzt und weil sie in allen Umgebungen extrem zuverlässig sind.
Ein Schrittmotor ist im Grunde ein Kreis von Elektromagneten, die um einen einzelnen Permanentmagneten, den sogenannten Rotor, angeordnet sind. An jeden Elektromagneten wird der Reihe nach ein Stromimpuls gesendet, der ihn auflädt. Dadurch dreht sich der Magnet zu diesem Elektromagneten. Dieser Elektromagnet wird entladen, und dann wird eine Ladung an den nächsten gesendet. Das Laden und Entladen der Elektromagneten bewirkt, dass sich der Rotor um 360 Grad um seine Achse dreht. Wenn die elektronischen Impulse schnell genug sind, führt dies zu einer kontinuierlichen Drehung des Rotors.
Eine Bewegung des Rotors wird als Schritt bezeichnet. Jeder Schritt ist gleich groß, mit einer Abweichung von nicht mehr als 3 bis 5 Grad. Da jeder Impuls ein diskretes Ereignis ist, summieren sich die Schwankungen im Laufe der Zeit nicht und verursachen einen großen Genauigkeitsverlust. Dies bedeutet, dass Schrittmotoren nie mehr als 5 Grad von der perfekten Genauigkeit abweichen können.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Motors kann durch Variation der Impulsfrequenz verändert werden. Wenn die Impulse aufhören, weil der Motor nicht mit Strom versorgt wird, richtet sich der Rotor auf den nächstgelegenen Magneten aus und hält dort. Die Anziehungskraft zwischen Magnet und Metall reicht aus, um die Welle am Drehen zu hindern.
Schrittmotoren haben im Allgemeinen drei Schrittmodi. Der Vollschrittmodus bewirkt, dass sich der Rotor für jeden Impuls um einen Vollschritt bewegt. Viele Standard-Schrittmotoren haben 200 Schritte, dh jeder Impuls bewirkt, dass sich der Rotor 1/200 des 360-Grad-Kreises bewegt. Ein im Vollschrittmodus eingestellter Standard-Schrittmotor dreht sich daher für jeden Impuls um etwa 1.8 Grad.
Der Halbschrittmodus ermöglicht es dem Bediener, die Anzahl der Schritte pro voller Umdrehung zu verdoppeln. Ein standardmäßiger 200-Schritt-Motor im Halbschrittmodus hat effektiv 400 Schritte, da sich der Rotor bei jedem Impuls um einen halben Schritt bewegt. Der Microstep-Modus unterteilt die Drehung in noch kleinere Schritte. Jede Impulsteilung ermöglicht eine höhere Präzision, führt aber auch dazu, dass der Motor etwas von seinem Drehmoment verliert.