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4.0.5 Schrittmotortreiber erkunden

Erstellt ab 30.06.2007
Oft wird bei dem Antrieb von kleinen Bastelschrittmotoren gern mit riesigen Kanonen auf winzige Spatzen geschossen. Es ist ja so, dass die Schrittmotoren vom "Grabbeltisch" zwar ungemein billig sind, aber das ist auch alles. Wer da glaubt, mit einer teuren Schrittmotorkarte genau so viel Leistung wie aus einem Schrittmotor zu bekommen, den man aus laufender Fertigung bezogen hat, der irrt sich gewaltig.

Oft sind die billigen Schrittmotoren nur mit Sintergleitlagern gelagert und auch sonst ist die Welle meist bereits schon irgendwie bearbeitet und manchmal sind sogar Qualitätsmängel vorhanden. ( Je nach "Billigkeitsgrad" )

Aber anstatt nun teure Schrittmotoren zu kaufen (ab mindestens 30 Euro pro Stück wird es erst interessant), könnte man ja versuchen, sich eine günstige Treiberkarte passend zu den billigen Motoren zu designen, damit man was zum Basteln hat.

Nun ja, so dachte ich mir das auch und ich will mal mit dir zusammen hier die Entwicklung einer Karte erleben...

Ok. Wo fangen wir an ?

Nun ja, ich würde mal sagen beim Treiber IC für den Motor.

Dazu ist zu sagen, dass der Schrittmotor (bipolar, hat sich durchgesetzt) 4 Signale braucht, um sich drehen zu können. Er besitzt 2 Spulen, entweder mit Mittelanzapfung (6 Drähte) oder auch gleich ohne, mit nur 4 Drähten. An dem Motor solltest du also als erstes die Spulen durchmessen und genau gucken, wie die angeschlossen sind.

(Multimeter im Messbereich "Ohm")

Gleichzeitig aber hat sich in der Industrie schon lange das Takt-Richtungssignal durchgesetzt. Das sind aber nur 2 Signale. Eins für die Richtung des Motors und das andere für den Takt.

Aha. Also ungefähr 2 Bit für den Controller später. Das ist gut, das schafft auch eine kleine Picaxe, die wir in einem anderen Artikel noch verwenden werden.

Aber zurück zum Treiber IC:

Hier scheint  der Trend zur L298 Motorbrücke zu gehen, also habe ich mal nachgeschaut, ob ich die noch liegen hatte, und richtig da liegt sie. (Beine hoch  uuuups :-)



Multiwatt 15 Gehäuse, passt zur Not auch ganz gut in eine Lochrasterkarte hinein. Ich nahm das Teil, aber da erkannte ich auch schon, dass die Brücke zwar in eine Lochrasterkarte passt, aber nicht in ein Breadboard:



Ok, man soll ja nicht verzagen, also flugs zum Lötkolben gegriffen und einen passenden Stecker angebaut. Dazu verwendete ich ein Stückchen Lochrasterplatine und zwei Streifen Lötstifte:


Das ist auch nochmal wieder eine schöne Lötübung, denn die Stiftleisten müssen von der Leitebahnseite her aufgelötet werden, das braucht ein wenig Fingerspitzengefühl.

Ok, nun aber hinein in das Steckbrett mit dem Teil:



Aha, die erste Schwierigkeit ist überwunden, das Steckbrett kann nun weiter bestückt werden. Aber irgend etwas hatte ich doch vergessen ? ... hmm ...

Uuups, die Leiterbahnunterbrechungen !  Lieber noch mal nachschauen:



Ja, sieht gut aus.

Also los.

Was brauchen wir nun als nächstes ?

Nun ja, ein Datenblatt des L 298 natürlich.  Holt euch das mal schnell aus dem Internet...

...nein, Scherz  beiseite, natürlich hat der liebe strippenstrolch.de das alles bereits erledigt:

Download Datenblatt L298 (PDF, 596 kB)

Mit diesem Datenblatt basteln wir nun weiter. Wir sehen, das ziemlich weit hinten eine Schaltung angegeben ist, wie man einen Schrittmotor ansteuern soll. Da wird auch das Treiber IC L297 gezeigt. Und das benutzen wir jetzt, denn natürlich rein zufällig hat jeder von Euch  zwei Stück davon liegen-

Dowload Datenblatt L297 (PDF, 100 kB)



Manch einer fragt sich sicherlich nun: "Wozu ist denn der schwarze Kunststoff da ?"

Dieser Schaumstoff ist elektrisch leitfähig und verhindert, dass statische Aufladung der Plastiktüte an die Beinchen des ICs kommt. Eine elektrostatische Aufladung kann locker bis zu einigen tausend Volt gehen und wenn die an die Beinchen des ICs kommen, ist es hinüber.

Wir müssen also darauf achten, statische Aufladung zu vermeiden.

Teppichboden im Bastelbereich vermeiden, Schuhe mit Plastiksohle vermeiden und Baumwollkleidung tragen, also keine Kleidung aus Kunstfaser. Wenn wir uns nicht sicher sind, können wir noch kurz den Heizkörper berühren, bevor wir das IC auspacken. Damit entladen wir uns und die hohe Spannung an den Fingern ist verschwunden.

Wenden wir uns aber nun wieder dem Projekt zu:



Hmm, ich sehe schon, so geht das nicht, da zeiche ich die Schaltung aus dem Datenblatt mal 1 zu 1 nach und erkläre dann, was ich auf dem Steckbrett gesteckt habe.

Gehen wir zur Erklärung mal von dem Originalschaltplan aus dem Datenblatt aus:



Hier ist nun alles eingetragen, was man so brauchen könnte. Aber eine günstige Schrittmotorkarte bringt das noch nicht ein.

An dieser Stelle möchte ich mit manchen Vorurteilen aufräumen, dass ein Schrittmotor durchbrennt, wenn er an Gleichstrom betrieben wird. Das stimmt nur zum Teil, denn viele Schrittmotoren werden für eine bestimmte Spannung gefertigt und können diese dann auch vertragen, auch wenn man nur Gleichspannung anschließt. Natürlich sollte man vorher das Datenblatt genau lesen.

Um jetzt voranzukommen, nahm ich also einen Schrittmotor, der 12 Volt vertragen kann und schloss ihn probeweise mal einfach "stumpf" an 12 Volt Gleichspannung an.

Und siehe da: Es stellten sich genau die Werte des Datenblattes ein:

Bei meinem Motor 0,5 Ampere in jeder Wicklung. Nun könnte man ja behaupten, er würde langsam durchbrennen, also ließ ich ihn mal eine halbe Stunde "brutzeln".

Und was tat sich ?

Nichts !

Er wurde natürlich warm, aber nur handwarm, kein Grund zur Sorge also.

Wenn Du nun also solch einen Motor aussuchst, der direkt mit 12 Volt läuft, so kannst du meine weiteren Experimente nachvollziehen.

Als erstes fallen die beiden Widerstände auf, die mit den SENSE-Ausgängen des L297 verbunden sind. Hier fallen später Spannungen ab, die den Motorströmen proportional sind. "Sense" heißt soviel wie "Empfindung", diese Eingänge "fühlen" über die proportionale Spannung an den "Sensewiderständen" den Motorstrom. Da wir aber einen Schrittmotor benutzen wollen, der für 12 Volt ausgelegt ist und auch eine 12 Volt Spannungsversorgung nutzen wollen, können wir diese Widerstände getrost "vergessen". Natürlich werden die SENSE-Ausgänge des L 297 dann auch einfach gegen Masse geschaltet.

Jetzt müssen wir aber bei dem INH-Ausgängen aufpassen, denn die steuern später die L298-Brücke. "INH" ist die Abkürzung für "Inhibit" und bedeutet "Unterbrechung, Sperrung". Die brauchen wir für das erste Experiment nicht, also werden sie still gelegt.
Die Ausgänge sind low-aktiv, also werden sie an dem L297 offen gelassen und an der L298 auf Plus 5 Volt gelegt.

Ja genau:  ACHTUNG ! wir haben hier 2 Versorgungsspannungen, die eine gemeinsame Masse haben !

Die Logikpegel gehören natürlich auf 5 Volt bzw. Masse !

Die SENSE-Widerstände können wir nun einfach brücken und weglassen.

Jetzt brauchen wir natürlich auch keine Referenzspannung (Vref) mehr und die Leitungen "Control", "Sync.", und "Home" sind bei unserer Bastelei auch nur eher etwas für Experten, also "weg damit", bzw., wir lassen sie einfach offen.

Unser Augenmerkt schwenkt jetzt über zum Eingang "ENABLE".

Dieser Eingang schaltet den ganzen L 297 "tot". "Enable" bedeutet "Freigabe". Aber für die ersten Experimente wollen wir, dass der Schrittmotor ständig "in Bereitschaft ist" und läuft. Daher muss "ENABLE" richtig beschaltet werden. "ENABLE" ist HIGH-aktiv und gehört also gemäß unseres Wunsches an Plus 5 Volt.

Wir wollen auch nichts "resetten", also legen wir "RESET" auch gleich an Plus 5 Volt. Der RESET-Eingang setzt das Bitmuster an A bis D lediglich auf eine definierte Kombination. Das ist was für Experten, das brauchen wir nicht zum Basteln. "Reset" heißt übersetzt "Rücksetzen".

Nach diesen Überlegungen sieht der Schaltplan schon etwas übersichtlicher aus.

Die Änderungen sind rot eingezeichnet:




So. Da haben wir aber nun tüchtig aufgeräumt.

Das sieht doch schon mal gut aus, damit kann man basteln.

Nun habe ich mal nachgelesen und gesehen, dass man sehr schnelle Dioden benutzen soll.

Also so richtig schnelle Dioden...
Mist !

Die habe ich nicht liegen !



Also nehme ich frecherweise einfach die 1 N 4007 , die jeder Bastler zu 100 Stück in der Bastelkiste liegen haben sollte ( ist wirklich eine extrem billige Diode, jedoch für Gleichrichterschaltungen so um die 100 Hertz gedacht, 1000 Volt Sperrspannung, 1 Ampere ).

Egal, ich nehme die also einfach und stecke sie in mein Board. Alle anderen Bauteilwerte habe ich liegen und stecke sie auch so, wie angegeben. Bei den Elkos ist darauf zu achten, dass wir von vornherein Typen für 35 Volt auswählen, um die Basteleien in anderen Artikeln mitmachen zu können.

So. Aha. Hmm...

Mal weiter gucken...

Da ist noch der CW / CCW - Eingang. Das ist Englisch und heißt "clockwise" bzw. "counterclockwise". Zu Deutsch "im Uhrzeigersinn / gegen den Uhrzeigersinn". Den Eingang beschalte ich noch gar nicht, denn für den ersten Versuch ist es egal, wie herum der Motor dreht. Später kann hier direkt ein Controller oder TTL-Schaltungen angeschlossen werden.

So, was ist da noch ? ---> "CLOCK"

Das ist der Takteingang. Den muss ich wohl oder übel beschalten, sonst läuft der Motor nicht, denn es ist ja ein Schrittmotor.

Dann gibt es noch "HALF / FULL". Das ist für Halbschrittbetrieb und Vollschrittbetrieb. Im Halbschrittbetrieb macht der Motor die doppelte Schrittanzahl pro Umdrehung.

Ich sehe also:

Ich brauche einen einfachen Taktgenerator, um meine Versuche weiter zu führen.

Den baue ich mir zunächst aus einem CD 4093 Schmitt Trigger nach folgendem "Rezept"
(gleiche gelbe Nummern können mit dem nächsten Plan weiter unten verbunden werden) :


Wenn Du das alles auf einem Steckbrett nachbauen möchtest, so gebe Obacht, es können sich viele Fehler einschleichen. Billige Steckboards verursachen auch gern mal ein paar Wackelkontakte, das sollte man wissen.  Bei Lochrasterplatinen solltest du dir vorher ein Layout auf Papier malen.

Als Richtwert: Ich als "original strippenstrolch.de" habe dazu etwa 45 Minuten gebraucht, dann sah es so aus ( Naja, ok, nebenbei habe ich auch diese Dokumentation auf Schmierpapier aufgeschrieben und die Fotos gemacht. Ohne Fotos und Dokumentation ist man in etwa 15 Minuten fertig. ):



So weit so gut.

Jeder Profi weiß jedoch, dass das Drehmoment ( die "Motorkraft" ) eines Schrittmotors mit zunehmender Drehzahl, bzw. zunehmender Schrittfrquenz rapide abnimmt. Das heißt also, je schneller ich den Motor drehen lasse, desto "schlapper" wird er. Schließlich wird er stehen bleiben, auch wenn gar keine Last dran hängt.

Das probierte ich aus, indem ich mit dem Poti eine immer höhere Schrittfrequenz einstellte. Schließlich lieb der Motor bei erstaunlich niedriger Drehzahl stehen. Um mal genau zu sehen, was da passiert, habe ich die Schrittfrequenz mal gemessen:



Störe Dich übrigens nicht an den 2,457 Volt, die da angezeigt werden, ein Multimeter misst stets den Effektivwert - bitte notfalls den Lehrer dazu befragen - Natürlich hat das Rechtecksignal eine Spitzenspannung von 5 Volt und einen Ruhepegel von Null Volt, wie auch aus dem kleinen Oszillogramm ganz gut ersichtlich ist. Ein Kästchen hat hier gerade 4 Volt. Bei etwa 1,5 Kästchen in der Höhe bekommen wir so ungefähr 5 Volt Spitzenspannung heraus.

Ich stellte eine Drehzahl ein, bei der der Motor gerade noch so lief. Der Takteingang wurde dann mit Impulsen von 1000 Hertz ( 1 kHz ) "gefüttert".

Nun stelle ich mal probeweise auf Halbschrittbetrieb um. Der Motor drehte etwa halb so schnell, so dass ich die Schrittfrequenz erhöhen konnte. Eigentlich nicht verwunderlich, jedoch scheint es da einen linearen Zusammenhang zu geben, denn es stellten sich 2 kHz ( 2000 Hertz ) als Taktfrequenz ein, bei der der Motor stehen blieb:



Mein Motor hatte im Vollschrittbetrieb einen Schrittwinkel von 1,8 °, also 360 / 1,8 =  200 Schritte pro Umdrehung. Bei 1000 Schritten pro Sekunde ( 1 kHz ) ergibt sich also eine Drehzahl von: 1000 / 200 = 5 Umdrehungen pro Sekunde = 5 * 60 = 300 Umdrehungen pro Minute.

Im Halbschrittbetrieb ergab sich ein Schrittwinkel von 0,9 °, also 360 / 0,9 = 400 Schritte pro Umdrehung. Bei 2000 Schritten pro Sekunde ( 2 kHz ) ergibt sich dann eine Drehzahl von 2000 / 400 = 5 Umdrehungen pro Sekunde = 5 * 60 = 300 Umdrehungen pro Minute.

Nanu ?
 
Magie ?

Unerklärliche Quantenphysik ?

Man wird sehen...

Damit man diesen Versuch auch nachvollziehen kann, benötige ich wohl einen Schrittmotor aus laufender Produktion, den jeder einfach bestellen kann. Auch sollte er noch bezahlbar sein. Ein "Mittelding" also.

Ich hatte für obigen Versuch ebenfalls einen Schrittmotor aus Laufender Produktion benutzt. Den hatte ich mal bei Nanotec bestellt , seit dem liegt er herum, weil keine anständige, günstige Schrittmotortreiberkarte verfügbar war. Und ich hatte keine Zeit, eine zusammenzulöten.

Naja, jetzt habe ich Zeit....

Also hier der Motor von Nanotec, für den die bisherigen Messergebnisse aufgetreten sind:



Sieht gut aus, gut verarbeitet, leider etwas "schwach auf der Brust". Ist ja auch nur ein ganz kleiner Motor. Ein wenig Kupfer muss wohl schon im Inneren vorhanden sein, um ein wenig Kraft entwickeln zu können, ohne größere "Treibertricks".

Da fiel mir ein, dass ich ja aus dem Fräsplotterprojekt noch einige übelste "Grabbeltischmotoren" liegen hatte. Also habe ich einen davon mal getestet:



Hier sieht man auch das billige Sinterlager.

Ok.

Das Teil also angeklemmt und gemessen:

Zunächst im Vollschrittbetrieb:



Wir sehen hier ganz deutlich, warum viele Basteleien an "Grabbeltischmotoren" scheitern. Im Leerlauf ( ohne Last ) betrug bei diesem Modell nur 197 Hz. Bei 7,5 ° Schrittwinkel des Motors eine Drehzahl von  4,1 Umdrehungem pro Sekunde, das entspricht nur 246,25 Umdrehungen pro Minute bei 197 Hz Schrittfrequenz. Das ist zwar fast genau so schnell wieder Schrittmotor von Nanotec, aber dafür ist die Auflösung pro Schritt wesentlich kleiner.

Nun der Halbschrittbetrieb:


Handoszilloskope (Conrad Shop)

Im Halbschrittbetrieb liegen wir bei nur 349 Hz Schrittfrequenz, das wären dann 218,125 Umdrehungen pro Minute, wie gesagt bei völligem Leerlauf, ohne irgendwelche Last. Bei diesem Motortyp sehen wir also, dass die mögliche Drehzahl von der Art der Ansteuerung abhängig ist.

Wir sehen beim "Grabbeltischmotor" z.B. auch, dass die höchst mögliche Drehzahl bei Halbschrittbetrieb und Vollschrittbetrieb unterschiedlich ist. Vielleicht ist das ein Qualitätsmerkmal, von Schrittmotoren, denn wenn man später im laufenden Betrieb von Vollschritt auf Halbschritt umstellt, soll ja schließlich das gleiche Drehmoment auftreten und nicht etwa Schritte verloren gehen. Da ist es natürlich stets angenehm, wenn das Drehmoment gleich bleibt.

Das sieht man dann auch die deutliche Qualität des kleinen Nanotec-Motors.

Nun noch mal schnell zur Messung des Conrad-Motors:

Die Messungen ergaben nichts Besonderes:

Auch der Conrad-Motor SM 12056 machte nur bis etwa 1000 Schritten pro Sekunde mit. Allerdings ist er sehr viel kräftiger als die anderen Motoren, bei einem "Kompromiss" von 400 Schritten pro Sekunde ist es nur unter Anstrengung möglich, die "nackte" Welle mit den Fingern festzuhalten obwohl ich ja nur eine "Bastelsteuerung" gesteckt hatte.

Für Bastelmodelle mit Spindelantrieb wird es also mit allen Motoren und der vorgestellten Motorsteuerung ein wenig kritisch, wenn ein schneller Vorschub erreicht werden soll.

Es ergibt sich also folgende Liste:

Nanotec-Motor ---> 1,8 Grad / Schritt, am kleinsten, gute Verarbeitung, erstaunlich viel Kraft bei langsamen Schritten - Max. 1000 Schritte pro Sekunde

Grabbeltisch-Motor ---> 7,5 Grad / Schritt, mittelgroß, verliert beim Erhöhen der Schrittzahl sehr schnell die Kraft - Max. 350 Schritte pro Sekunde

Conrad-Motor ---> 1,8 Grad / Schritt, am größten, auch gut verarbeitet, extrem viel Karft, genügt sicherlich für viele Bastelprojekte - Max. 1000 Schritte pro Sekunde

Naja, wie dem auch sei, wir haben eben also einen Schrittmotortreiber entworfen,

der

1. Mit 12 Volt und 5 Volt arbeitet (altes PC-Netzteil)
2. Billige Teile benutzt (besonders billige Motoren, wenn man möchte)
3. Überschaubar ist (einseitige Platine, Steckbrett, Lochrasterkarte)

Nun "juckt" es mich doch aber, die Schaltung mal mit den schnellen Dioden auszuprobieren, die im Datenblatt angegeben sind.
 
Ein Blick in den Conrad-Shop verriet mir, dass die geforderten Dioden BYV 27 / 200 zurzeit nicht lieferbar sind. Also habe ich die Dioden BYV 26 D bestellt.

Die sind sogar noch etwas billiger, vertragen jedoch nur einen Strom von 1 Ampere. Bei meinem Motor, den ich benutzen  möchte, ist das jedoch noch passend. Auch der oben vorgeschlagene "Conrad-Motor" läuft nur mit 0,6 Ampere. Das sollte also gehen.

Diese Dioden übrigens haben keinen normalen PN-Übergang, wie ich aus dem Conrad-Katalog entnahm. Deshalb sind sie so schnell.

Warum brauchen wir eigentlich so schnelle Dioden ? Wir haben doch gesehen, dass es mit "normalen Dioden" auch geht ?

Nun, wenn wir den Motor mit Taktimpulsen von bis zu 2000 Hertz "beliefern", so wird eine Motorspule 1000 mal in der Sekunde umgepolt. Dabei muss sich sich das Magnetfeld der Spule 1000 mal pro Sekunde abbauen und anders herum wieder aufbauen.
Die schnellen Dioden beschleunigen den Abbau des Magnetfeldes, so dass eventuell eine höhere Drehzahl möglich ist, wenn wir schnelle Dioden verwenden.
Außerdem ist der Treiber eigentlich für den Chopperbetrieb gedacht, bei dem Frequenzen bis 20 kHz auftreten können. Beim Chopperbetrieb wird der Motor dann mit einer viel höheren Spannung betrieben und der Chopper, zu Deutsch "Schneider", zerhackt den Strom dann so, dass effektiv trotzdem nur der gewollte Strom fließt. Das ganze hängt damit zusammen, dass Spulen träge sind was den Stromfluss anbetrifft.
Um den Strom möglichst schnell in die Spule zu "quetschen", benötigt man eben eine höhere Spannung. Bei Stilltand des Motors, also ohne magnetische Gegenkopplung würde dieser dann aber mit zu viel Strom durchflossen, so dass er überhitzen würde.
Der Chopper "zerhackt" das alles so, dass stets nur der maximal zulässige Strom fließen kann. Dafür braucht man dann auch die SENSE Widerstände und das ganze Gedöns.

In unserer Karte haben wir aber den Chopper still gelegt.

Also steckte ich jetzt mal die schnellen Dioden in das Laborsteckbrett und wiederhole die Messungen von oben mit dem Conrad-Motor:

Ergebnis:

Bei dieser Schrittmotorsteuerung, ohne Chopper und mit 12 Volt Spannung ist es völlig unerheblich, welche Dioden eingesetzt werden. Die maximale Schrittzahl ändert sich überhaupt nicht, lediglich konnte eine ganz geringe Stromzunahme festgestellt werden, was natürlich auch eine ganz gering größere Kraft bedeutet (Drehmoment).

Ich würde also sagen, es lässt sich Geld sparen und es können also ruhig die Dioden 1 N 4007 verbaut werden, die sind doch extrem billiger (z.B. www.pollin.de). Man benötigt pro Motor immerhin 8 Stück. Bei einer Drei-Achs-Anwendung wären das bereits 24 Dioden.

Für Bastelanwendungen hast du also die freie Wahl der Dioden, nur 1 bis 2 Ampere sollten sie schon vertragen können.

An der hier beschrieben Schaltung machte der Nanotec-Motor den besten Eindruck, was aber nicht heißen soll, dass man sich unbedingt solch einen gewiss guten, aber allerdings verdammt teuren Motor kaufen sollte. Für viele Anwendungen genügen auch bereits die "Grabbeltischmotoren", die es bei Pollin im Restpostenmarkt zum absoluten Hammerpreis gibt. (meist so um die 3-5 Euro)

Ich verwende jedenfalls als Referenz den oben vorgeschlagenen Conrad-Motor.

Eine weitere interessante Adresse ist diese hier: Motionstep

Aber gerade Pollin hat enorm günstige Schrittmotoren. Das sind zwar alles Restposten, aber dafür gerade richtig, wenn man nur mal so basteln möchte.

Warum also nicht gleich mal eine Platine machen ?

So richtig für alle mit Layout und so ?

Wir haben dabei folgende Probleme zu beachten:

Besonders die kleinen Kondensatoren können recht unterschiedliche Rastermaße der Anschlussdrähte haben. Da muss man also vorsorgen, damit die Kondensatoren später auch passen, egal, wo sie bestellt wurden. Auch sollte die Platine im Bügelverfahren herstellbar sein. Das heißt, die Leiterbahnen dürfen nicht sehr dünn werden und auch nicht zwischen IC-Beinchen hindurchgeführt werden. Eine einseitige Platine ist selbstverständlich.

Ansonsten dürfte es wohl keine größeren Probleme geben.

Zunächst folgt also erst einmal der Schaltplan in "strippenstrolch.de´scher Zeichungsart", die gelben Punkte können mit dem Taktgeber aus dem Schaltplan oben verbunden werden.




So, nun kann es los gehen mit der Platine.

Ich schaue mal eben nach, was ich noch so liegen habe...

...hmm eine fotobeschichtete Platine mit 75 x 100 mm.

Ok, dieses Maß gibt´s also noch zu kaufen, da kann ich die Platine ja designen...

...so. Wenn man nun bedenkt, dass die Platine einseitig sein sollte und auch als Vorgabe nimmt, dass die Leiterbahnen nicht zu dünn werden sollen, so kommt man um einige Drahtbrücken nicht herum.

Aber hier nun einmal das fertige Layout:


Die Bauteile sind rot, die Leiterbahnen grün.

Noch einmal zum Vergleich hier die Bauteile einzeln, das kann man dann als Bestückungshilfe benutzen:


Die dünnen, "frei schwebenden" Linien sind dann die Drahtbrücken, die eingebaut werden müssen.

Aber bei den Leiterbahnen gibt es noch eine Besonderheit:


Du siehst, dass alles seitenverkehrt ist. Das ist auch richtig so. Es wird folgendermaßen gemacht:

Du druckst das Layout so wie es ist auf Folie aus (Laserdrucker beim Bügelverfahren) und legst die Folie so auf die Platine, dass du die Schrift lesen kannst.

Warum das ?

Nun, dann ist der Druck besonders dicht an der Platine und eine bessere Belichtung (beim Belichtungsverfahren) ist so gewährleistet.

Beim Bügelverfahren muss ja die bedruckte Seite sowieso zur Platine zeigen, sonst funktioniert es nicht, denn die Farbe soll sich ja durch das Bügeln auf die Platine übertragen.

Schließlich fragst Du Dich nun vielleicht: "Ja, schön und gut, aber was soll ich mit dem blöden grünen Layout anfangen, zumal es noch nicht einmal im richtigen Maßstab ist ?"

Die Frage will ich Dir gern beantworten:

Natürlich habe ich einen Download vorbereitet, in dem du noch einmal folgende Dinge findest:

  • Schaltplanviewer
  • Schaltplan
  • Layoutviewer
  • Layout
  • Weitere Pläne und Beschreibungen

Der Layoutviewer und Schalplanviewer sind EXE-Dateien, die Du unter Windows direkt irgendwo hin kopieren und dann ausführen kannst. Mit diesem Programm lädtst Du das Layout bzw. den Schaltplan. Jetzt kannst du alles betrachten und mit der Druckfunktion sehr exakt und komfortabel ausdrucken. du kannst auch den Bestückungsplan ausdrucken und natürlich das Layout einzeln in schwarz oder sogar gekachelt für mehrere Platinen bzw. wenn du die Folie doppelt nehmen musst (bei sehr vielen Druckern der Fall).

Aber sehen wir nun mal, wie man die Platine aufbaut:

Also, erst einmal das Layout aus dem Schrittmotor-Paket 1 drucken, belichten, entwickeln und ätzen. Dann die Platine bohren und dann kann es los gehen.

Zunächst löten wir die Brücken ein, weil man sonst später zu viel "fummeln" müsste.



Danach folgen die Dioden, die sind auch sehr flach:



Nun kommen die Kondensatoren dran, weil die teilweise sehr klein sind:



Die nächsten Bauteile sind die IC-Fassung (bitte richtig herum einlöten, die Kerbe ist in richtung des Pin 1) und die L298-Brücke.



Zuletzt kommen die Schraubklemmen dran:



Wer jetzt ganz genau aufgepasst hat, hat erkannt, was ich "Döspaddel" vergessen habe...

Richtig !

Den Widerstand !

Naja, ok, den musste ich dann eben als letztes dazwischen fummeln, aber ist ja drauf, wie man sieht.

Nun gibt es noch eine kleine Besonderheit, die man machen könnte. Du siehst in den Ecken "lose" Lötpunkte. Ich habe sie, wie alle anderen Bohrungen auch, mit einem 1mm Bohrer gebohrt:



Das muss man nicht so machen, kann man aber, denn man kann dann von unten einen 1mm Lötnägel einstecken und verlöten. Dann hat die Platine gleich Füßchen und liegt nicht direkt mit den Lötstellen auf der Arbeitsplatte. Das ist dann gut, wenn die Platine "lose" als Versuchsplatine benutzt werden soll.



Aber natürlich kann man auch größer bohren. 4mm eignet sich z.B. für die gängigsten Leiterplattenhalter aus Kunststoff, die es zum Schrauben oder selbstklebend gibt.

Der fertige Aufbau:



Achtung !
An diese Platine nur Motoren anschließen, die mit 12 Volt laufen !
( Notfalls den Motor mit einem Labornetzteil ausprobieren)





Sehr gut passender Schrittmotor bei www.voelkner.de

Oder passende Motoren bei www.conrad.de:

http://www.conrad.de/ce/de/product/198398/
http://www.conrad.de/ce/de/product/198320/
http://www.conrad.de/ce/de/product/198817/
http://www.conrad.de/ce/de/product/198830/
http://www.conrad.de/ce/de/product/198843/



Hier ist noch einmal gut zu sehen, wie z.B. der Conrad Motor angeklemmt werden kann. Man lässt Schwarz und Weiß einfach weg und schließt Rot und Blau an die eine Klemme an und Braun und Gelb an die andere Motorklemme.  Die anderen Klemmen brauchen für einen ersten Test nur mit  plus 12 Volt, plus 5 Volt, gemeinsamer Masse und dem TTL-Taktsignal belegt werden, und schon dreht sich der Motor.

(Das Gelbe, Verschwommene an der Motorwelle ist lediglich ein aufgeteckter Schaumstoffstreifen, damit man die Drehungen besser verfolgen kann).

Ist ein schönes Projekt geworden, mal sehen, was ich so alles mit der neuen Schrittmotorplatine anstellen werde....



Lasse einen Schrittmotor niemals fallen ! Er enthält einen Permanentmagneten, der recht leicht Schaden nehmen kann. Auch die Welle kann sehr leicht verbiegen. Ein Schrittmotor ist ein Präzisionsgerät und sollte dementsprechend vorsichtig behandelt werden.



Danke für die Aufmerksamkeit,

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