Schrittmotor mit 4bit- Up/Downzähler ansteuern

[RedBaron]

Moin,

wurde noch nicht erwähnt: Uni- oder bipolarer Motor?

Bei 5 Anchschlüssen handelt es sich i.d.R. um einen unipolaren Motor, bei 6 meist um einen bipolaren. Die Unterschiede:

Beim unipolaren Motor wird meist nur eine Spule angesteuert. Der gemeinsame Anschluss liegt an der Betriebsspannung, jeweils ein Spulensanschluss wird zur Masse durchgeschaltet. Zum Steppen wird dann jeweils die nächste Spule eingeschaltet (Varianten: *High-Torque-Steuerung: jeweils zwei Spulen in Betrieb; *Halbschrittsteuerung: abwechselnd eine und zwei Spulen in Betrieb; *dann kann man noch die "gegenüberliegende Spule" an eine negative Spannung anlegen (ist aber aufwändig in der Schaltung)).

Zur Ansteuerung eines unipolaren Motors braucht man eigentlich keine H-Brücke, wie sie der L298 enthält. Das geht einfacher! Wenn man mit 30V und 1A auskommt reicht z.B. ein ULN2803.

Beim bipolaren Motor werden die Spulen abwechselnd in unterschiedlicher Polung (eben bipolar) angesteuert. Wenn die Spulen Mittelanzapfungen haben, kann man den Motor auch wie einen unipolaren ansteuern. Das ist einfacher, aber man verliert Drehmoment.

Ich mache gerade etwas ähnliches. Ich will eine Handfräse zu einer CNC-Fräse umbauen. Hier zu habe ich folgendes gemacht:
Ein Joystick http://www.conrad.de/ce/de/product/4...archDetail=005 wird über einen kleinen Mikrokontroller ATmega- oder ATtiny-irgendwas per ADC ausgelesen ausgelesen. Je nach Stellung werden Impulse mit unterschiedlicher Frequenz erzeugt. Die dienen wiederum dazu den Motor anzusteuern. Wenn du genaueres über deinen Motor verrätst, würde ich dir ein Programm fertigmachen oder auch einen Chip präparieren. Du müsstest nur den Chip (3-5,-EUR) plus das Porto zahlen. Wenn du Interesse hast, schick mir eine E-Mail.

Hast du überhaupt schon einen Motor?

Viele Grüße
Red Baron

[Unregistriert]

Hi,
danke für das Angebot, wie genau lässt es sich denn steuern, denn ich brauche auch Einzelschrittsteuerung und eine variable Schrittfrequenz bis sehr schnell (sorry für die ungenaue Angabe, die Angaben zur Timerschaltung vorher könnten doch evtl. zu einer zu langsamen Drehung führen, ich rechne das nochmal durch (hab noch ein 1:10 Getriebe dazwischen was ich vergessen habe)).

Zu den Schrittmotoren, ich habe hier drei 5polige unipolare Motoren, und drei bipolare (zwei mit 4 Anschlüssen ohne Datenblatt, und einer mit 6 Anschlüssen: http://www.landaelectronic.com/datasheet/4H4.pdf (der 2015er).
Im Datenblatt zum RNStepp297 stand, man kann keine unipolaren Motoren damit ansteuern

[RedBaron]

Moin,

wenn ich das richtig sehe, handelt es sich bei beiden um bipolare Motoren (15V; 0,5A). Die kannst du mit dem RNStepp297 super ansteuern. Beim "Sechser"-Motor werden die Mittelanzapfungen (im Datenblatt mit "BRO" bezeichnet) nicht angeschlosen.

Zur Stromversorgung: Die Motoren benötigen 15V. Wenn du mobil sein willst, kommen hier nur Akkus in Frage. Dann kannst du die 5V über einen 7805 bekommen. Den kannst du "nackt" benutzen (d.h. ohne weitere Zusätze), der RNStep297 hat bereits Siebkondensatoren. Die sollten reichen, um die Störungen durch den Motor zu neutralisieren. Alternative wäre eine Versorgung über ein Netzteil. Auch dann kannst du einen 7805 nehmen, musst aber ein Bisschen in die Siebung investieren (je nach Art des Netzteil mehr oder weniger).

Zum Takt: Bevor du dir eine Schaltung überlegst, müsstest du zunächst einmal ausprobieren, wie schnell die Motoren überhaupt maximal getaktet werden können. Die, die ich habe, haben eine maximale Schrittfrequenz von etwa 50 Schritte/sec (+/- je nach Last und Betriebsart). Bei 1,8° pro Stepp wären das 0,25 Umdrehungen /Sec. Ich nehme an, deine Motoren werden in etwa in der gleiche Größenordnung liegen. Vielleicht etwas höher, da bipolare Motoren ein höhers Drehmoment haben und deine Motoren einen größeren Strom vertragen. Ich denke aber, dass du nicht deutlich über 1/sec hinaus kommen wirst. Hierauf musst du die Dimensionierung des Taktgebers abstimmen.

Zur Takterzeugung: Du benötigst einen Taster für den Einzelstepp (inkl. Entprellung), einen variablen Taktgeber für den kontinuierlichen Betrieb, einen Schalter für die Richtungsangabe. Wenn man das in "Elektronik gießt" kommen schon einige Teile zusammen. Die Bedienung ist dann auch noch kompliziert und fehleranfällig, weil man immer zwei Tatster/Schalter/Regler bedienen muss, Richtung und Speed.

Ich würde das alles -wie bereits gesagt- mit einem Mikrochip machen. Mit folgender Beschaltung:
Taster für Einzelschritt vorwärts, Taster für Einzelschritt rückwärts, Joystick für kontinuierlichen Lauf vor- und rückwärts (nur eine Achse belegt). Der Joystick hat den Vorteil gegenüber einen Schieberegler, dass er von allein in die neutrale Mittelstellung zurückschnappt. Alternative zu den beiden Tastern wäre ein einzelner Wippschalter. Ein ATtiny45 z.B. wäre vollkommen ausreichend. Weiterer Vorteil: die Schaltung ist so einfach, dass sie auf einer kleinen Lochrasterplatine aufgebaut werden kann und weniger als 10,- EUR kostet.

Viele Grüße
Red Baron

[Ostermann]

Hallo!

wurde noch nicht erwähnt: Uni- oder bipolarer Motor?

Bei 5 Anchschlüssen handelt es sich i.d.R. um einen unipolaren Motor, bei 6 meist um einen bipolaren.

Das ist Unsinn. Bipolare Motoren haben 4 Anschlüsse, unipolare in der Regel 6, manchmal auch 5. Bei Motoren mit 8 Adern könnte man sich darüber streiten, wo die einzuordnen sind, aber i.d.R. bezeichnet man die auch als bipolare Motoren. Unabhängig davon kann man unipolare Motoren mit 6 Anschlüssen natürlich bipolar betrieben. Zu beachten ist dann allerdings, dass man den Strom um den Faktor 0,7 reduzieren muss:
http://www.schrittmotor-blog.de/?tag=unipolar

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Unregistriert]

Hi,
ich habe mir den Schaltplan so wie ich es vorhatte (4 Schalter für Richtung sowie Einzelschritt/Kontinuierlicher Lauf, ein Poti für die Geschwindigkeit) und er ist recht groß.
Das Problem bei Mikrocontrollern ist, dass ich keine Möglichkeit habe sie zu beschreiben.
Wenn ich das ganze über den Joystick mache, kann man die Geschwindigkeit abhängig von der Auslenkung nach oben/unten machen, und nach rechts und links Einzelschritt (unabhängig von der Auslenkung)?

Viele Grüße,
Mark

[RedBaron]

Hallo Mark,

ja klar. Genau das ist der Trick. Die meisten µCs haben einen sog. A/D-Wandler, praktisch einen Spannungsmesser. Ein Joystick ist nichts anderes als zwei im rechten Winkel angeordnete Potentiometer. Allerdings mit einer Vorrichtung, die sie in die Mittelstellung zurückschnacken lassen. Übliche Joysticks haben 10-20 kOhm. Die kann man also direkt an die Versorgungsspannung legen. Mit dem ADC misst man dann die Spannung am Schleifer. Was man dann mit dem Messwerten macht: Alles was man programmieren kann.

Je nach dem was man genau machen will, ist es ungünstig Einzelschritte mit einem Joystick zu erzeugen. Da wären Taster besser.

Noch einmal zur Sicherheit: Du hast genau einen Motor, den du steuern willst, zur Fokuseinstellung?

Frage: Mobil oder Stationär? Also Akku oder Netz? Bei Akku musst du bedenken, dass Schrittmotore -wenn man keine Vorrichtung trifft- immer unter Strom stehen. Die Akkus sind dann schnell leer. Benötigt dein Teleskop eine "Haltekraft"? Wenn nicht kann man den Motor nach erfolgter Drehung ausschalten (der RN-Stepp297 lässt das zu).

Ein möglicher Schaltplan könnte so aussehen. Ist doch recht übersichtlich, oder?

... und wie gesagt, ich würde dir solch ein Ding fertig machen (auch zwei).

Viele Grüße
Red Baron

[RedBaron]

Nachtrag1: Man muss nicht unbedingt einen Joystick benutzen. Ein Schiebe- oder Drehpotemtiometer geht natürlich auch. Praktisch ist, wenn man es durch Federn, Gummis o.ä. in der Mittelstellung fixiert.

Nachtrag2: Je nach Vorliebe kann man auch auf die Taster verzichten. Folgender Vorschlag (auf ein Drehpoti bezogen): ein Drehpoti hat insgesamt 270° Drehwinkel, von der Mittelstellung aus: 135° in jede Richtung.

• bis +/-15°: Ruhestellung, nichts bewegt sich

• bis +/-45°: (quasi) Einzelstepp: sehr langsame Stepps (1..2/Sec), so dass man jederzeit steppgenau aufhören kann.

• bis +/-60°: langsame Einzelstepps: 3..5-fache Geschwindigkeit wie vorher

• ab +/-61 bis +/-135°: Anstieg der Stepprate bis zur Endgeschwindigkeit. Anstieg exponentiell oder quadratisch.

Nachtrag3: Wahrscheinlich wäre auch ein optische Anzeige ganz nett. Rote LED für Rechtslauf, Grün für links. LED geht bei jedem Takt kurz aus, damit man einen Eindruck für die Stepprate erhält.

[Richard]

Oder gibt es bereits eine solche Schaltung? Bis jetzt habe ich zwar einige Schaltungen für genau diesen Zweck gefunden (Motorfokus), allerdings nur in Verbindung mit einem PC, hier das soll ganz ohne PC ablaufen, sondern nur über Batterie (12V).

Viele Grüße und schonmal Danke,
Mark

Schaue Dir einmal den cmos 4060 an.
http://www.google.com/imgres?imgurl=...ed=0CB8Q9QEwAg noch ein Motortreiber L 239D http://www.google.com/imgres?imgurl=...ed=0CBsQ9QEwAA in dem IC sind 2 Treiber so das auch Schritt Motore betrieben werden können.

Gruß Richard

[Mark90]

Hi,
wow, danke Redbaron . Die Schaltung ist wirklich einfach, ich kann ja meine in vorzeigbare Form bringen und verlinken.
Die Idee mit dem Joystick finde ich besser als mit dem Drehpotentiometer.
Ja, ich hab genau einen Motor, der über ein simples Getriebe mit dem OAZ verbunden wird.
Die Stromversorgung läuft wenn ich mobil unterwegs bin über einen Akku (12V, allerdings sehr kräftig, d.h. hochregeln für den Motor ist kein Problem) und wenn nicht, dann über ein 12V Netzteil.
Wie lange können die Tinys ohne Stromversorgung überleben ohne die Programmierung zu vergessen.
Der Schrittmotor müsste nur kurzzeitig halten, am OAZ ist eine Schraube mit dem man den Fokus fixieren kann, bis ich den Strom abschalte.
Beim Joystick, lässt sich dieser nur nach oben/unten und link/rechts bewegen, oder auch im Kreis, oder kann man die unbelegte Achsen blockieren.
Was spricht eigentlich genau gegen Einzelschritt rechts/links?

Nochmal Danke und viele Grüße,
Mark

[RedBaron]

Moin,

das ist ja eine Menge Input...

Es gibt da übrigens einen etwas älteren Thread zu diesem Thema: https://www.roboternetz.de/community...p-motorisieren

Bei den üblichen µCs befindet sich das Programm in einem Flash-Speicher. Das ist die gleiche Technologie wie sie z.B. bei USB-Sticks, SD-Karten, Solid-State-Disks etc. benutzt wird. Man spricht von 10 Jahren Speicherdauer. Konkrete Herstellerangaben hab ich auf die Schnelle nicht finden können. Ich denke aber, 10 Jahre sind für diese Chips die Untergrenze. Schließlich werden die Dinger auch in Produkte eingebaut, die länger als 10 Jahre halten sollen.

Zum Haltemoment: Bei Akku-Betrieb können der Motor nicht permanent eingeschaltet bleiben.
Variante 1: Du schaltest das gesamte Gerät an und aus, bevor/nachdem du die Schraube fest-/losdrehst. Ziemlich unbequem. Wenn der Motor dreht, bevor die Schraube gelöst ist, kann das Schäden geben. Mit Getriebe haben die Motoren eine ganz schöne Kraft. Weiterhin gibts beim Ein- und Auschalten immer unschöne Zustände. Der Kontroller weiß nicht wo genau der Motor steht und wird ihn in die Grundstellung drehen, also um 0, 1 oder 2 Schritte, je nachdem wie der Motor aktuell steht.
Variante 2: Das Gerät bleibt die ganze Zeit an. Der Stromverbrauch ist minimal (einige mA max.). Du nutzt einen zusätzlichen Schalter/Taster mit dem du den Motor an und abschalten kannst. Das löst das Problem des undefinierten Zustands, aber nicht das mit der angezogen Schraube beim drehenden Motor. Außderdem brauchts du ein weiteres Bedienelement.
Variante 3: Du schaltest den Motor einfach nach erfolgter Drehung aus. Die Reibung im Getriebe sollte verhindern, dass sich noch etwas bewegt. Wenn doch: Reibung durch Schleifer erhöhen. Und zwar an der motorseitigen Seite vom Getriebe. Dann benötigt man nur eine kleine Rebung, weil die durch das Getriebe hochgesetzt wird. D.h. die Nutzung der Feststellschraube wäre nicht notwendig.

Zum Joystick: Biedenelemente sind geschmacksache. Ein Joystick ist optimal für X/Y-Steuerung. Er hat die Vorteile: 2 Achsen, automatische Mittelstellung. Das wars aber auch. Die Steuerung erfolgt erfolgt meist durch visuelle Rückkopplung. D.h. man sieht Abweichungen vom Soll und regelt die intuitiv mit den Fingern nach. Das klappt bei "normalen" X/Y-Anwendungen auch recht gut.
Du hast keine X/Y-Anwendung. Wenn du den Joystick nicht genau nach rechts/links oder oben/unten bewegst, also z.B. diagonal, muss man stest entscheiden, was denn nun gemeint ist. Das ist kompliziert und fehleranfällig.
Ein Joystick hat auch nur einen Drehwinkel von rd. 90°, also 45° in jede Richtung.
Ein Joystick lässt sich in alle Richtungen bewegen (auch im Kreis, wenn man will). Ein Achse kann man mechanisch blockieren, z.B. in dem man die Achse durch einen Schlitz führt, aber auch elektrisch, indem man eine Achse nicht anschließt.

Je länger ich darüber nachdenke, desto besser gefällt mir persönlich die Lösung mit dem 3-Zonen-Potentiometer. Entweder als Schiebregler oder als Drehpoti.
Schieberegler: Muss leichtgängig sein. Man muss längere Schraubenfedern einsetzen, damit man bei der Auslenkung nicht zuviel Kraft aufwenden muss. Bedienung ist dafür sehr intuitiv.
Drehpoti: das könnte man mit einer einfachen Feder wie in der Abb. in Mittelstellung bringen:

Viele Grüße
Red Baron