Um Bewegungen im Maschinenbau mit Schrittmotoren und den gegebenen Massen schneller als bisher auszuführen, wurde eine spezielle Schrittmotorsteuerkarte entwickelt. Diese erzeugt eine nach Fig. 1 dargestellte, nicht lineare Beschleunigungskurve/Verzögerungskurve. Diese Kurven sind dem Drehmoment insbesondere von Schrittmotoren angepasst, die bekanntlich schon unter 1000 U/min einen starken Drehmomentabfall zeigen. Fig. 2. Die nicht lineare Beschleunigung/Verzögerung  ist einer linearen Beschleunigung/Verzögerung überlegen, da neben einer stärkeren Beschleunigung bei niedrigen Drehzahlen auch eine höhere Max. Drehzahl des Schrittmotors erreicht wird, was sich sehr stark auf den zurückgelegten Weg pro Zeiteinheit auswirkt. Fig. 3. Der kritische Punkt bei einer linearen Beschleunigung/Verzögerung liegt unmittelbar vor Erreichen der Max. Drehzahl oder zu Beginn der Verzögerung, (in Fig. 1 mit Kreisen markiert) weil der Schrittmotor bei der hohen Drehzahl weniger Drehmoment hat. Er droht außer Tritt zu geraten und ist nicht mehr kontrollierbar.

Fig.1 zeigt sogar, dass die Steilheit der nicht linearen Kurven im Bereich zwischen 4000 und 5000 Schritten pro Sekunde kleiner ist als bei den linearen Kurven. Das heißt, in diesem Drehzahlbereich ist eine größere Drehmomentreserve als bei den linearen Kurven vorhanden.

Die nicht lineare Beschleunigung/Verzögerung erfordert jedoch einen höheren Programmieraufwand, insbesondere für die Berechnung des Verzögerungsbeginns der Schrittmotoren.

Auf der dafür entwickelten Steuerkarte im Europaformat sind die Beschleunigungs-/Verzögerungskurven, sowie VCO, Digitaleingänge für Start/Stop, Beschleunigung/Verzögerung und Einzelschritt, sowie die Begrenzung der Max. Frequenz/Drehzahl durch einen Analogeingang von 0 – 10V für 2 Schrittmotoren enthalten. Fig. 4. Die Startfrequenz lässt sich von 300Hz bis 600Hz einstellen, die Max. Frequenz beträgt für dieses Beispiel 6kHz.

Aufbau und Schnittstellen

Die Schnittstelle zu der Schrittmotorsteuerkarte ist exakt so gewählt, dass Funktionen, welche viel einfacher in Analogtechnik aufgebaut werden können, (Rampe für Beschleunigung und Verzögerung und der Spannungsgesteuerte Oszillator VCO usw.) auf der Schrittmotorsteuerkarte angeordnet sind, und Funktionen welche von einer CPU des Automatisierungsgerätes (zählen, vergleichen, speichern, rechnen, verknüpfen, usw. also die digitalen Funktionen) mit der zyklischen Abarbeitung eines Anwenderprogramms ausgeführt werden. Dadurch sind vom   einer SPS aus gesehen nur 6 Verbindungen notwendig: Die DA (Digitalausgänge) Start /Stop, Beschleunigen /Verzögern, Einzelschritt, die DE (Digitaleingänge) Stoppen möglich und der Takteingang, welcher auch zur Leistungsendstufe geführt wird und ein Analogausgang als Maximaldrehzahlbegrenzung. Die Drehrichtungsbefehle gehen direkt zu den Leistungsendstufen der Schrittmotoren und werden auf der Schrittmotorsteuerkarte nicht benötigt. Der Vorteil ist auch, dass die wichtige Beschleunigungs- Verzögerungsfunktion oder Rampe genannt, mit einem Oszilloskop beobachtet werden kann und durch Verändern eines Bauteils flacher oder steiler gemacht, den Eigenschaften des Schrittmotors und dem Lastmoment angepasst werden kann. Die Qualität entsprechend dem Industriestandart ist durch folgende Punkte gegeben:

• Leiterplatte Europaformat nur einseitig mit CU beschichtet.

• Bestückung mit Bedrahteten, elektronischen Standartbauteilen.

• Alle Bauteile von mehreren Herstellern einsetzbar.

• Anschlussstecker nach DIN 41612 Reihe a c bestückt 32polig.

• Unterlagen für Kontrolle / Reparatur durch Fachpersonal beiliegend.

• Einbaubar in 19 Zoll Gehäuse 3HE mit den meisten Schrittmotorendstufen zusammen.

Als Alternative zu der Schrittmotorsteuerkarte gibt es auch sehr viele komplizierte und teure Produkte mit eigenen, extra schnellen Mikroprozessoren oder CPUs. Die für den Schrittmotorantrieb entscheidende Rampe wird nebensächlich gegenüber Busleitungen, Kommunikation, Störmeldungen, Bedieneroberfläche oder Plattformen für die Parametrierung/ Programmierung. In umfangreichen Handbüchern ist auch keine Einheitlichkeit zwischen den Produkten zu finden was den Einsatz dieser Produkte erschwert. Die komplexen Hardwareprodukte müssen wie alle heutigen PC- Komponenten so kompakt aufgebaut werden dass diese nicht mehr reparierbar sind (wer kann da noch auf Multilayerplatten Fehler suchen und gegebenenfalls ein defektes elektronisches Bauteil, bei Rastermaßen von 1,27mm oder kleiner, austauschen?) und somit nur als Elektronikschrott entsorgt werden können. Deshalb sind Qualität und Verfügbarkeit dieser Produkte als Industrieelektronik für robuste Maschinen schlecht geeignet. Nach einigen Jahren sind erfahrungsgemäß für diese Produkte meist keine Unterstützung, weder im Service noch bei Ersatzteilen vorhanden, oder diese Leistungen sind besonders teuer. Die Begründung liegt in der „Kurzlebigkeit“ von den eingesetzten elektronischen Komponenten wie Mikroprozessoren, programmierbare Speicherbauteile, kundenspezifische integrierte Schaltungen bei welchen es keinen Zweitlieferanten gibt, inklusive dem Steuerungsprogramm. Oft ist das Ende der Lebensdauer erreicht, wenn die eingelötete Lithiumbatterie für die Datenhaltung entladen ist.