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1.2.18 Schrittmotortreiber L6208N erkunden

Erstellt ab: 19.11.2012



Ich wandelte heute nahezu ohne Ziel durch das Internet und surfte so vor mich hin. Da überkam mich die Idee, einmal nach neuen Schrittmotortreibern Ausschau zu halten. Ich suchte und guckte, aber entweder war nichts Neues zu sehen, oder aber die Treiber waren doch allesamt sehr teuer.

Klar, ich habe selber einen Treiber im Angebot, aber der war mir noch nicht kompakt genug und der Aufbau des Treibers ist doch noch reichlich zeitaufwändig. Also lenkte ich meine Internetschritte einmal zu Reichelt, um zu schauen, was die denn so anzubieten haben.

Und siehe da: Ich wurde fündig:



Es gibt  sie also noch, die gute alte Bauform "DIL".

Hier das Pinout des Bausteins:



Ich habe mich sehr gefreut, sowas noch finden zu dürfen. Der zunächst etwas hoch anmutende Preis wird schnell relativiert, wenn man die Grundschaltung sieht und dabei erkennt, wie wenig weitere Bauteile nötig sind:



Lediglich ein paar Widerstände und einige Kondensatoren und zwei Standard-Dioden und das wars auch schon an externer Beschaltung.

Aber wir wollen hier nicht gleich das Pferd von hinten aufzäumen, sondern der Reihe nach erkunden, wie man mit dem L6208N am besten einen guten Schrittmotortreiber in Bastelqualität und später in Industriequalität herstellen kann.

Zunächst betrachten wir uns einmal die elektrischen Daten des Bausteins:



Wir sehen dort nur eine einzige Versorgungsspannung Vs, die zwischen 8 und 52 Volt liegen darf.

Aha ! Da lägen ja die allgemeinen 12 Volt eines alten PC-Netzteils genau in diesem Bereich !

Das ist schön !

Dann sehen wir noch, dass der maximale Strom pro Schrittmotorspule 2,8 Ampere betragen darf. Das ist schon recht ordentlich. Ich habe auch in dem Datenblatt noch weiter "gespickt" und habe dort herausgelesen, dass es bei diesem Baustein eine automatische Überstrom-Sicherung gibt. Dazu kommen wir aber noch später. Wir sehen hier auch, dass die für den Chopperbetrieb nötigen Referenz-Spannungen bis zu 5 Volt betragen dürfen.

Das passt uns gut in den Kram, denn normalerweise wird der Treiber ja mit einem Mikrocontroller angesteuert, der sowieso 5 Volt benötigt. Da könnten wir uns ja über einen Spannungsteiler die 5 Volt anzapfen. Aber auch dazu später mehr.

Um einmal die Einfachheit des Chips zu verstehen, habe ich mir jetzt einmal die Mühe gemacht, und die Tabelle von Seite 4 des Datenblatt-PDFs ins Deutsche übersetzt.


Das wird unseren Überblick noch einmal erweitern:

Power DIP 24 small / Pinnummer
Name
Type
Funktion
1
Clock
Logikeingang
Schrittimpuls Eingang. Es wird jeweils ein Schritt pro steigender Flanke ausgeführt.
2
CW/CCW
Logikeingang
Wählt die Drehrichtung aus. HIGH setzt die Drehrichtung im Uhrzeigersinn, LOW entgegen den Uhrzeigersinn. Wenn dieser Eingang nicht benutzt wird, muss er mit GND oder +5V verbunden werden.
3
SENSEa
Stromversorgung
Stromquelle für den  Messwiderstand A. Dieser Pin muss über einen  Messwiderstand mit GND verbunden werden.
4
RCa
RC Pin
RC-Netzwerk Pin. Ein paralleles RC Netzwerk zwischen diesem Pin und GND setzt  die  Strom-Controller OFF-Zeit für die Brücke A
5
OUT1a
Power Ausgang
Brücke A, Ausgang 1
6, 7, 18, 19
GND
GND
Massepins. Bei dem DIP24 Gehäuse werden diese Pins auch gleichzeitig als Kühlung über die Platinenoberfläche mittels Masseflächen benutzt.
8
OUT1b
Power Ausgang
Brücke B, Ausgang 1
9
RCb
RC Pin
RC-Netzwerk Pin. Ein paralleles RC Netzwerk zwischen diesem Pin und GND setzt  die  Strom-Controller OFF-Zeit für die Brücke B
10
SENSEb

Stromquelle für den  Messwiderstand B. Dieser Pin muss über einen  Messwiderstand mit GND verbunden werden.
11
VREFb
Analoger Eingang
Brücke B Strom-Controller Referenzsspannung. Diesen Pin nicht offen lassen und nicht mit GND verbinden.
12
HALF/FULL
Logikeingang
Schrittart-Wahl. HIGH setzt den Halbschrittmodus. LOW setzt den Vollschrittmodus. Wenn dieser Eingang nicht benötigt wird, muss er mit GND oder +5V verbunden werden.
13
CONTROL
Logikeingang
Verzögerungsmodus-Wahl. HIGH setzt den langsamen Verzögerungsmodus und LOW den schnellen Verzögerungsmodus. Wenn dieser Eingang nicht benötigt wird, muss er mit GND oder +5V verbunden werden.
14
EN
Logikeingang
Chip-Freigabe. LOW schaltet alle POWER-MOSFETs in der Brücke A und B ab. Dieser Pin wird ebenfalls für den Überstrom- und Übertemperaturschutz verwendet. Wenn dieser Pin nicht benutzt wird, so muss er über einen Widerstand mit +5V verbunden werden.
15
VBOOT
Versorgungsspannung
Bootstrapspannung, die für die oberen Brücken der POWER-MOSFETs benötigt wird.
16
OUT2b
Power Ausgang
Brücke B, Ausgang 2
17
VSb
Power Eingang
Brücke B Power Eingang. Er muss zusammen mit VSa an die Versorgungsspannung angeschlossen werden.
20
VSa
Power Eingang Brücke A Power Eingang. Er muss zusammen mit VSb an die Versorgungsspannung angeschlossen werden.
21
OUT2a
Power Ausgang
Brücke A, Ausgang 2
22
VCP
Ausgang
Ladungspumpen-Oszillator-Ausgang.
23
RESET
Logikeingang
Reset Pin. LOW setzt die interne Logik auf den Maschinenzustand 1 zurück. Wenn dieser Pin nicht genutzt wird, so muss er mit  +5V verbunden werden.
24
VREFa
Analoger Eingang
Brücke A Strom-Controller Referenzsspannung. Diesen Pin nicht offen lassen und nicht mit GND verbinden.


So. wir haben jetzt eine ungefähre Ahnung, wie das IC funktioniert.

Natürlich müssen wir uns nun Gedanken machen, wie wir den Chip betreiben wollen und welche Pins wir auf ein bestimmtes Potential festlegen. Ich denke, das IC sollte ständig frei gegeben sein, also müsste der Pin 14 über einen 10k Widerstand nach Plus geschaltet werden. Ebenso benötigen wir wohl sehr selten das Reset-Signal. Also legen wir diesen Pin 23 auf Plus. Was wir mit Pin 13 "Control" anfangen kann ich jetzt noch nicht sagen, denn dazu sind ein paar Versuche nötig. Da Bleibt noch der Pin 12 "Half/Full" übrig, der in Bastelanwendungen ebenfalls so gut wie gar nicht vom µ-Controller angesteuert wird. Hier bauen wir eine Beschaltung aus einem Pull-Up-Widerstand und einem Jumper gegen Masse an. Dann kann man diesen Eingang mit dem Jumper fest vorgeben. Die Pins 24 und 11 belegen wir mit einer variablen Referenzsspaunnung, die wir mit einem einfachen 2k Trimmer einstellen können.

Den Rest beschalten wir so, wie es im Datenblatt angegeben ist.

Daraus ergibt sich dann dieser erste Versuchsschaltplan:




Jetzt kann ich das Steckbrett damit "füttern" und einmal schauen, ob diese Schaltung schon einmal funktioniert.



Besonderes Augenmerk müssen wir noch auf den Eingang "Control", Pin 13, legen. Es ist aus dem Datenblatt sehr schwer ersichtlich, wozu dieser Pin dient. Es wird aber deutlich darauf hingewiesen, dass dieser Pin nicht offen sein darf und entweder mit Plus 5 Volt oder Masse verbunden werden muss. Aber das werden wir gleich wissen was sich da tut, wenn wir diesen Pin jeweils mit einem dieser Zustände belegen und einfach ausprobieren.

Gesagt, getan:

Ich habe die Schaltung gesteckt und gestestet. Der Aufbau war sehr leicht und auch der Pin 13 "Control" war auf dem Massepotential gut aufgehoben. Der abgebildete Schrittmotor lief einwandfrei.

Aber nun giung ich dabei und klemmte einen sehr viel größeren Schrittmotor mit 1,7 Ampere Strangstrom an die Schaltung. Zum einen lief der Schrittmotor nicht richtig, aber zum anderen hat das IC L6208N offenbar eine Übertemperatur-Schutzschaltung. Der Motor wurde nach kurzer Zeit abgeschaltet und auch die interne Überstromschutzschaltung sprach sofort an.

Der Motor war also für das IC zu groß, bzw. die Impedanz des Motors für das IC zu gering.

Nun probierte ich noch einen anderen Motor mit etwa 1 Ampere Strangstrom aus.

Dabei stellte sich heraus, dass auch hier die umfangreich eingebauten Sicherheitsschaltungen ständig auslösten.

"Was nun, was tun ?"



Ok, ich erinnerte mich an das L298-Projekt. Dort habe ich ja  den Chopper lahm gelegt, um die ganze Sache bastlerfreundlicher zu machen. Das Gleiche will ich auch einmal hier probieren.

Hier nun das abgespeckte Beipsiel für einen Schrittmotor für 12 Volt:



Wie wir sehen, ist die Angelegenheit sehr schön kompakt geworden.

Ich steckte diese Schaltung auf mein Steckbrett und sie funktionierte auf Anhieb mit diesem Motor:



Motor im Pollin-Shop


Nun kann ich daran gehen und eine Lochrasterplatine dafür entwerfen.


Fortsetzung folgt.



Exclusive Anwendungen und immer gute Schritte wünscht


 


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