Schaltplan / Aufbau

"breadboard"-Aufbau

Zunächst wurde die Hardware (Arduino, PololuA4988, MotorSY57STH41-1006A) mittels "breadboard" aufgebaut. Rechts zu sehen ist der entsprechende Aufbau, nachgestellt per "Fritzing"-Software (www.Fritzing.org).

Mit diesem Aufbau wurden beide Schrittmotortreiber (SilentStepStick, A4988) erstmals angesteuert.

Die Spannungsversorgung des "Arduino"-Boards erfolgt per USB.
Rechts zu sehen ist der, dem "breadboard"-Aufbau entsprechende, Schaltplan.

Der "A4988"- und der "silentstepstick"-Schrittmotortreiber sind "pinkompatibel", d.h. der Schaltplan gilt für beide Treiber!

Über die Pins "MS1", "MS2" und "MS3" (beim "silentstepstick" "CFG1", "CFG2", "CFG3" ) lassen sich sogenannte Modi konfigurieren. So beherrschen sowohl der "A4988" als auch der "silentstepstick" den Lauf in Mikroschritten ( bis 1/16 Schritt ).

In der Praxis verzichteten wir gezwungenermaßen darauf, die Motortreiber umzukonfigurieren.

Dazu mehr im Abschnitt über das "FabScan-Shield"!

"Fabscan-Shield"-Aufbau

Auf der Abbildung links zu sehen ist der Aufbau mit "FabScan-Shield".

Die Verwendung des "FabScan-Shield" bringt einige Vorteile gegenüber einem Aufbau auf einem "breadboard" oder auf einer "prototyping"-Platine mit sich:

  • Kompaktheit des Systems
  • Ansteuerung von bis zu vier Motortreibern gleichzeitig
  • Weiterleitung der "Arduino"-Pins
  • Modularität / Weiterentwicklung möglich

 

 

 

 

 
Rechts zu sehen ist die Draufsicht auf das "FabScanShield". Wie man schnell erkennt hat das "FabScanShield" vier Steckplätze auf die man jeweils einen Schrittmotortreiber ( z.B. "A4988" ) stecken kann. Diese Steckplätze sind von "1" bis "4" durchnummeriert.
Vergleicht man die Pinbelegung der Schrittmotortreiber (z.B. rechts "SilentStepStick") mit dem Layout des "FabScanShield" sieht man, dass die zum grundlegenden Betrieb des Motortreibers notwendigen Pins auf den "Arduino" weitergeleitet werden.

Ebenfalls fällt auf, dass die zur Konfiguration notwendigen Pins (CFG1,2,3 /  MS1,2,3) miteinander kurzgeschlossen sind und auf den "Arduino"-Pin "A5" weitergeleitet werden. Der "Arduino"-Pin "A5" ( "analog 5" soll heißen analoger Eingang 5, also ADC zwischen 0V und 5V) kann zwar zu einem D/O (digital out / digitaler Ausgang) umkonfiguriert werden, jedoch liegen die Spannungen der drei Konfigurationspins stehts auf dem selben Niveau. Das schränkt die Konfigurierbarkeit des Motortreibers ein!






Positiv ist dagegen anzusehen, dass der "Arduino" von dem "FabScanShield" mitversorgt wird, also die Spannungsquelle für den Motor ebenfalls den Arduino versorgt.
Es ist jedoch darauf zu achten, dass die angelegte Spannung "VMOT" nie die empfohlene Versorgungsspannung des "Arduino" ( "Arduino 101" - 7 V bis 12 V ) über- oder unterschreitet.

Leider gab es gelegentlich Probleme beim Programmieren des "Arduino" wenn wir die Spannungsquelle der Schrittmotoren angeschlossen ließen. Daher ist es zu empfehlen während des Programmiervorgangs die Spannungsquelle an "VMOT" zu entfernen!
   
   

"dB-Messung"-Aufbau

Rechts zu sehen ist der Aufbau zur Messung der Betriebsgeräusche des Schrittmotors ( "SY57STH41-1006A" ). Der Aufbau entspricht, bis auf das Smartphone, dem "FabScanShield"-Aufbau.

Dazu verwendeten wir ein "Apple iPhone 6s" und die kostenfreie App "Decibel 10th" aus dem "Apple AppStore". Mit dieser App lässt sich, abgesehen von einer präzisen Geräuschmessung, auch noch der angezeigte Graph exportieren ( "*.csv" ).


 

Mit jedem Motortreiber wurde eine Messung bei folgenden Drehzahlen durchgeführt:

0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5 ( U/s )

Für die Durchführung der Messungen wurde ein "Arduino"-Programm geschrieben, welches über die serielle Schnittstelle die einzustellende Drehzahl entgegennimmt.