Steppermotor

Letztes Update 24.09.2002

25. Steppermotoren


25.1 Steppermotor aus 5¼ Diskettenlaufwerk

Dieser Steppermotor wurde aus einem alten 5¼" Diskettenlaufwerk ausgebaut.

Seitenansicht

Draufsicht

Pin ST2 Widerstand Induktivität

5

1

71,7 Ohm

41,8mH

2

70,2 Ohm

40,8mH

3

73,2 Ohm

42,1mH

4

71,9 Ohm

40,8mH

Dieser Motor ist eine Sonderform eines unipolaren Steppermotors. Alle Wicklungen haben einen gemeinsamen Anschluß für die Versorgungsspannung.  Eine volle Drehung ist nach 200 Schritten beendet. Bei einem Dauerbetrieb von 3 Stunden wurden weder der Motor noch der Treiberbaustein nicht mal handwarm.

Betriebsparameter

Typ:         unipolar
Spannung:    5V
Strom:       82 mA
Volldrehung: 200 Schritte
Auflösung:   1,8°

Drehmoment:  unbekannt

Bemerkungen

  1. Bei der typischen Impulsfolge für eine Rotation mit erhöhtem Drehmoment bleibt der Motor stehen. Ursache unbekannt.
  2. Bei der Impulsfolge für den Halbschrittbetrieb wird eine volle Drehung bereits nach ca. 350 Schritten durchgeführt, anstatt nach den erwarteten 400 Schritten. Ursache unbekannt.
  3. Bei einer Erhöhung der Motorspannung auf 12V brummte der Motor sehr stark und wurde warm. Ursache unbekannt.
  4. Wenn der Motor sich nicht drehen soll, sollte an keiner der Motorspulen eine Spannung anliegen, da dieses nur zu unnötiger Erwärmung führen kann, und außerdem wäre es Energieverschwendung. Aus diesem Grund wurde auch als Treiberbaustein der L6221 von SGS-Thomson ausgewählt, weil er einen Enable Eingang besitzt. Bei Lowpegel lassen sich alle Treiberausgänge abschalten.

Die Schaltung ist denkbar einfach aufgebaut. Als Interface zum Rechner wird der I2C-Bus nach RS232 Konverter benutzt, wie er unter 4.2.1 in der Schaltungssammlung beschrieben ist. Die Erzeugung der Impulse für die einzelnen Wicklungen erfolgt über den programmierbaren I2C-Bus I/O Baustein PCF8574, der über die Jumper J1 bis J3 mit seiner individuellen Adresse angesprochen wird. Den Ersten vier Datenausgängen ist jeweils eine Spule des Steppermotors zugeordnet. Über den Fünften Datenausgang können alle Ausgänge des Treibers Ein- und Ausgeschaltet werden, ohne das der aktuelle Stand der Ansteuerung verloren geht. Der aktuelle Stand kann auch jederzeit ausgelesen werden, so daß der nächste Schritt für eine Drehung immer korrekt aufgesetzt werden kann. Da auf dem 9poligen Stecker noch zwei Pins frei sind, wurden hier die Datenleitungen 5 und 6 zur allgemeinen Verfügbarkeit aufgelegt. Der Treiberbaustein L6221 vefügt über vier Leistungstransistoren die bis zu 1,8 A Schalten können und schon mit internen Freilaufdioden versehen sind. Wichtig ist C1 zur Pufferung der Versorgungsspannung, wenn der Motor bei der Ausführung eines Steps mal kurzzeitig etwas mehr Energie benötigt.

Die Erzeugung der Impulse für die Drehung des Motors wird über die Software ereugt, wie si unter 1.3 beschrieben ist. Dadurch ist auch  die Drehzahl des Motors begrenzt. Für das Senden von einem Byte benötigt die Software ca. 1ms. Um ein Ausgang des I/O Bausteins zu Schalten sind immer zwei Bytes notwendig (Adresse + Datenbyte), so daß für 200 Drehschritte also minimal 400ms benötigt werden. Zum experimentieren ist das ausreichend. Für höhere Drehzahlen muß also ein I2C Controller benutzt werden, der direkt vom Rechner gesteuert werden kann.

Aufgebaute Schaltung

Layout für Sprint-Layout 4.0 (Hinweis)

25.2 Steppermotor aus 3½" Diskettenlaufwerk

Es wurden zwei verschiedene Typen gefunden, die im folgenden getrennt behandelt werden.

25.2.1 Version 1

Farbe

Pin ST2 Widerstand Induktivität

orange

2

54,2 Ohm

38,2mH

braun

5

54,6 Ohm

38,1mH

blau

4

weiß

1

54,4 Ohm

34,8mH

braun

5

54,7 Ohm

34,5mH

rot

3

Betriebsparameter

Typ:         unipolar
Spannung:    5V
Strom:       81 mA
Volldrehung: 20 Schritte
Auflösung:   18°

Drehmoment:  unbekannt

Bemerkungen

25.2.2 Version 2

Pin Widerstand Induktivität
1 12,0 Ohm 4,5mH
2
3 12,1 Ohm 4,6mH
4

Betriebsparameter

Typ:         bipolar
Spannung:    5V
Strom:       ? mA
Volldrehung: ? Schritte
Auflösung:   ? °

Drehmoment:  unbekannt

Bemerkungen

  1. Versuche wurden noch nicht durchgeführt, da der L6221 Treiberbaustein für die Ansteuerung eines bipolaren Schrittmotors nicht geeignet ist.
  2. Die Zuordnung der Bezeichnung 1,2,3,4 zu den gebräuchlichen Bezeichnungen 1a,2a,1b,2b ist noch unklar. Sie ist aber wichtig, da sie bestimmend für die Drehrichtung ist.