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wie Schrittmotoren funktionieren und wie du sie ansteuerst.

WIE FUNKTIONIEREN SCHRITTMOTOREN?

Schrittmotoren werden immer dann eingesetzt, wenn sich die Motorachse um einen genau definierten Winkel drehen muss. Im Schrittmotor befinden sich zwei um 90° gedrehte Spulen A und B mit einer Mittelanzapfung. Ein Stromfluss durch je eine Spulenhälfte von A und B bestimmt die Richtung des resultierenden Magnetfeldes in Richtungen 45° 135°, 225°, 315°. Nach 4 Schritten befindet sich der Rotor wieder in der Ausgangslage. Meist sind Schrittmotoren mit einem Untersetzungsgetriebe versehen, üblich ist ein Übersetzungsverhältnis von 1:64. In diesem Fall sind für eine Drehung um 360 Grad genau 256 Schritte nötig.

Im Hobbybereich weit verbreitet ist der Typ 28BYJ-48 der mit 5V betrieben werden kann. Er hat ein Anschlusskabel mit 5 Anschlüssen in der Reihenfolge rot, orange, gelb, rosa, blau.  Diese führen zu den zwei Spulen A und B und einer gemeinsamen Mittelanzapfung.

Die Mittelanzapfung wird an die Versorgungsspannung VCC (5V) angelegt, die anderen Anschlüsse werden abwechslungsweise auf GND gezogen und zwar immer nur so, dass eine Spulenhälfte von A und B stromdurchflossen ist. Die folgende Sequenz aus 4 Schritten führt zu einer Drehung des Magnetfeldes (rot) um je 90°, also insgesamt zu einer Drehung von 360° im Gegenuhrzeigersinn.

Phase 1	Phase 2	Phase 3	Phase 4

Die Anschlüsse A1, B1, A2, B2 werden über einen invertierenden Treiber-IC nach unten gezogen, der an den GPIO Ports angeschlossen ist.

MUSTERBEISPIEL

Du verwendest einen Schrittmotor mit einem dazugehörenden Treiber-Board, das du wie folgt mit dem GPIO-Stecker der Oxocard verbindest:

def forward():
    step(1, 1, 0, 0
    step(0, 1, 1, 0)
    step(0, 0, 1, 1)
    step(1, 0, 0, 1)
    sleep(0.005) # time to settle

Es ist wichtig, dass du nach dem Setzen des Zustands einen Moment wartest, bis der Motor auf die Position gedreht hat.

Programm:

from time import sleep
from machine import Pin

pIN1 = Pin(5, Pin.OUT)
pIN2 = Pin(23, Pin.OUT)
pIN3 = Pin(18, Pin.OUT)
pIN4 = Pin(19, Pin.OUT)
delay = 0.005 # time to settle

def forward():
    step(1, 1, 0, 0)
    step(0, 1, 1, 0)
    step(0, 0, 1, 1)
    step(1, 0, 0, 1)

def step(in1, in2, in3, in4):
    pIN1.value(in1)
    pIN2.value(in2)
    pIN3.value(in3)
    pIN4.value(in4)
    time.sleep(delay)

while True:
    forward()

MERKE DIR...

Die Achse eines Schrittmotors (Stepper) dreht sich bei jedem Schritt um den genau gleichen Winkel, der vom verwendeten Untersetzungsgetriebe abhängig ist. Er wird über 4 digitale Signale angesteuert, die in einer bestimmten Sequenz durchlaufen werden.

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