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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Testschaltung für bipolare Schrittmotoren


Autor: Thomas Strauß (Gast)
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Hallo Leute,

man kann einen bipolaren Schrittmotor auch einfach zum Laufen bringen:

2 Anschlüsse des Motors schließt man direkt an einen Wechselstromtrafo
(Halogenlampentrafo)an; den 3. Anschluß schließt man ebenfalls an einen
Pol des Wechselstromtrafos an, den 4.Anschluß über einen Kondensator (10
Mikrofarad / Kunststoff oder einen polunabhängigen Elko)an den anderen
Pol des Trafos

   Spule1    <-------------> Trafo-Pol-Nr.1
   Spule1    <-------------> Trafo-Pol-Nr.2
   Spule2    <-------------> Trafo-Pol-Nr.1
   Spule2    <---------//--> Trafo-Pol-Nr.2

links sind die 4 Anschlüsse des bipolaren Steppers, jeweils 2
Anschlüsse pro Spule; rechts die 2 Anschlüsse eines Wechselstrom-
trafos. Das Zeichen // soll den Kondensator kennzeichnen.

Es funktioniert, wenn die 2.Spule richtig angeschlossen wird.
Der Kondensator verursacht eine Phasenverschiebung, so daß im Innern
des Motors ein Drehmagnetfeld entsteht, so daß der Dauermagnet-Anker in
Rotation versetzt wird - synchron zur Netzfrequenz...

Die Schaltung könnte zum Testen eines Motors verwendet werden.

Thomas Strauß

Autor: Benedikt (Gast)
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Und weiter ?
Die Schaltung ist alt bekannt, der Elko sollte aber etwas größer als
10uF sein, damit der Motor genügend Strom bekommt. Funktioniert nicht
nur mit Schrittmotoren (egal ob bipolar oder unipolar), sondern mit
jedem (A-)Synchronmotor...

Autor: Thomas Strauß (Gast)
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Hallo Benedikt,

ich gebe zu - die Schaltung haut einen nicht gerade vom Hocker!

Ich habe inzwischen nach bekannten Schaltungsprinzipien mit Hilfe von
Bauteilen, die auch der Elektronik-Bastel-Shop 'um die Ecke' haben
sollte, eine Schaltung aufgebaut und getestet, die wahrscheinlich in
ähnlicher Form irgendwo anders dargestellt ist.

Es ist eine Doppelbrückenschaltung mit einem Zusatz. Diese
funktioniert, vorausgesetzt man hat ein stabiles Netzteil. Das einzige,
was bei Testläufen heiß geworden ist, ist der Spannungsregler des
Netzteils. Der Motor blieb kühl, die Transistoren wurden lauwarm. Der
Motor lief mit meinem Treiberprogramm im Uhrzeigersinn, gegen den
Uhrzeigersinn und stoppte zwischendurch.

Das Programm hatte nur die Aufgabe, eine Impulsfolge an die Portpins zu
liefern. Diese Impulsfolge besteht aus Bit0/1 einer Bitkette (11101110),
die an Portpin 1.0/1 herausgeführt wurde. Rotieren nach rechts oder
links der Bitkette in Schritt-Tempo bestimmenden Zeitabständen variiert
die Drehrichtung des Motors; ein High-Pegel an Pin6 des 3-fach
2-Kanal-Analog-Multiplexers (74HC4053) schaltet die Wicklungen des
bipolaren Schrittmotors stromlos.

Die Schaltung stelle ich zur freien Verwendung zur Verfügung (in der
Hoffnung, daß keine Urheberrechte verletzt werden, was bei dieser doch
relativ simplen Schaltung aber meineserachtens kaum möglich ist!)

Der eingesetzte Schrittmotor hat zwei Wicklungen mit einem ohmschen
Widerstand von ca. 45 Ohm. Dioden wegen Induktionsspitzen waren nicht
nötig.

Zum Schaltplan -> siehe Dateianhang

Autor: Winfried (Gast)
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So ganz sauber sieht mir die Schaltung aber nicht aus. Der linke obere
Transistor kann z.B. nie sauber sperren. Der rechts daneben kommt nie
über 4.3 V am Emitter.

Hast du mal ein wenig mit dem Oszi nachgemessen?

Autor: Thomas Strauß (Gast)
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Hallo Leute, hier ist eine Korrektur angebracht - in eigener Sache!

die Schaltung, die ich da aufgebaut und angepriesen(?)habe, möchte ich
"zurückrufen"; außer, daß der Motor sich gedreht hat, war da nicht
viel! Das Drehmoment war mager und vor allem - die Transistoren liefen
heiß.

Ich habe jetzt - nach eingehender Lektüre der Prinzipschaltungen - eine
von diesen in die Praxis umgesetzt.

Dafür habe ich eine Schaltung verwendet, die für jede Wicklung des
bipolaren Motors 4 Transistoren verwendet, eingesetzt; die
Transistoren, die ich verwendet habe, waren vom Typ IRF540
(Power-MOS-FETS); die Schaltung ist vom Typ "Doppelbrücke";

                R1  T1     T2  R2       R5  T5     T6  R6
                R3  T3     T4  R4       R7  T7     T8  R8

T3,T4,T7 und T8 liegen mit ihren Sources an Masse; die Drain-Anschlüsse
liegen an den Sources der übrigen Transistoren; deren Drain-Anschlüsse
liegen über einen gemeinsamen Vorwiderstand (3 Ohm)
an der positiven Betriebsspannung (in meiner Schaltung +7.5V);

Spulenanschlüsse des Motors liegen an den Drains von T3 und T4 bzw. von
T7 und T8 (jeweils ein Transistor-Block für eine Spule);

die Gates der Transistoren T1 und T4, T2 und T3, T5 und T8 sowie T6 und
T7 werden jeweils (paarweise) über 100 kOhm -Widerstände
zusammengeführt(R1 mit R4, R2 mit R3, R5 mit R8 und R6 mit R7).

Somit sind bei Anlegen einer Spannung in Höhe der o.g. Betriebsspannung
an einen Steuereingang immer 2 diagonale Transitoren leitfähig und der
Strom fließt dann durch die Spule.
Liegt Masse-Potential an einen Steuereingang, ist das dazugehörige
Transistorpaar gesperrt und durch die Spule fließt kein Strom (Prinzip
der Brückenschaltung).

Ich habe die 4 Steuereingänge, da ich gerade nicht den passenden Chip
da hatte, erst mal über je einen Transistor BC327/40 in
Emitterschaltung (+ jeweils 10kOhm Arbeitswiderstand, Spannungsteiler
100kOhm/820kOhm)angesteuert. Die 4 Eingänge sind dann die vier 820
kOhm-Widerstände, die ich an ein 8051-System (Port 1)angeschlossen
habe. Der Spannungsteiler muß so bemessen sein, daß bei High-Pegel am
Portpin der BC327 sperrt, bei Low-Pegel leitet.

Nach dem Einschalten eines 8051er-Systems sind die Portpins auf High,
damit sind die 4 BC327-Transistoren (PNP-Transistoren) gesperrt und
damit liegen die Gates aller 8 IRF540-Transistoren (über
100kOhm+10kOhm) an Masse.

Den Motor habe ich dann zum Laufen gebracht, indem ich - zeitlich
verschoben - eine 1-0-Folge an die Pins P1.0,P1.1 bzw. P1.2, P1.3
gelegt habe, womit jeweils ein Transistorblock geschaltet wird
(diagonal je 2 Transistoren im Wechsel). Die zeitliche Verschiebung
(Phasenverschiebung)muß getestet werden. Das Programm hierfür kann mit
einem oder zwei Timer-Interrupts arbeiten...

Der Motor erzeugte trotz seiner geringen Größe (2-3
Streichholzschachteln) ein gewaltiges Drehmoment (es gelang mir nicht,
die 6.3mm-Stahlachse mit den Fingern festzuhalten!). Kein Transistor
wurde warm, der Motor und der Vorwiderstand ebenfalls nicht; das
Netzteil lieferte eine Spannung von +7.7V. Die Drehzahl des Motors (400
Schritte/Umdrehung) betrug ca. 1 Umdrehung/1.5 Sekunden.

Ich werde die Schaltung in Kürze abändern: die Transistoren BC327/40
kommen weg (nebst Widerständen); statt dessen bietet sich an, die
Brücken mittels Pegelwandler (40109) oder Negatoren (74LS06)
anzusteuern. Der Pegelwandler braucht keine externen Bauteile; aber da
beim Einschalten des Mikrocontrollersystems die Portpins erstmal auf
High-Pegel schalten, hätte man dann Motor-Betriebsspannungspegel an
allen 4 Steuereingängen der 2 Brücken und alle 8 Fets würden
durchschalten - was nicht so günstig wäre.

Ich probiere es deshalb mit einem anderen (und besser
erhältlichen)Baustein aus der Standard-Logik-Serie mit
Negator-Eigenschaften!
In Kürze werde ich den Schaltplan im Forum darstellen. Neu ist - wie
gesagt - die Schaltung nicht; aber möglicherweise die konkrete
Umsetzung.

Thomas

Autor: Winfried (Gast)
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Die Sources der Mosfets brauchen ordentliche Treiberströme, bis in den
Amperbereich hoch. Liegt an den parasitären Gatekapazitäten. Dafür
bieten sich Gatetreiber an, z.B. IR2104, IR2111.

Autor: Ratber (Gast)
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Nur kurz etwas zum Topic betreffs "Einfache Testschaltung mit
Hausmitteln ;


Die Schaltung im Anhang ist leicht mit "Hausmitteln" aus der
"Grabbelkiste" nachzubauen wobei dann natürlich die entpsrechenden
Grenzwerte der verwendeten Bauteile gelten.


Natürlich ist sie schon recht Altbacken und keineswegs annähernd
Perfekt aber soweit ich das verstanden habe geht es ja um "Einfach mal
eben Testen".


Heute nehme ich allerdings lieber ne fertige Brücke ala L293 oä. die
ich immer inner Wühlkiste habe.


Das wars schon.......

Autor: Ratber (Gast)
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Öhm.....doch nicht.

Hab doch glatt die Schaltung vergessen....

Jetzt aber.

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