Mikrocontroller mögen zwar heutige Schrittmotor-Projekte dominieren, aber es hat einen besonderen Reiz, sie mit reiner CMOS-Logik zu betreiben. Dieser Ansatz ganz ohne Firmware reduziert alles auf die Grundlagen der Digitaltechnik, sodass er sich perfekt für Lernende und Retro-Enthusiasten eignet.

Die Schaltung

Die folgende einfache Schaltung aus dem Jahr 2004 wandelt ein Taktsignal von einem Rechteckgenerator in zwei Signale mit einer Phasenverschiebung von 90° um – genau das, was die Schrittmotor-Wicklungen benötigen. Die Einfachheit bedeutet allerdings, dass die Frequenz um den Faktor vier reduziert wird, was sich jedoch leicht durch Erhöhung der Eingangsfrequenz lösen lässt.
Schrittmotor-Schaltung
In einem kurzen Artikel erklärte das Elektor-Entwicklerteam: „Das Zeitdiagramm zeigt deutlich, dass die Zählerausgänge des 4017 mithilfe invertierender ODER-Gatter kombiniert werden, um zwei Rechtecksignale mit einer Phasendifferenz zu erzeugen. Dies erzeugt die richtige Abfolge zum Ansteuern der Wicklungen: Die erste Wicklung ist negativ und die zweite positiv, beide Wicklungen sind negativ, die erste Wicklung ist positiv und die zweite negativ und schließlich sind beide Wicklungen positiv.“

Im Inneren des 4017 befindet sich ein durch-10-Teiler in Kombination mit einem Dekoder. Befindet sich der Zähler auf Null, ist der Ausgang „0“ aktiv. Am nächsten positiven Taktflanken-Übergang springt der Zähler auf 1, und der Ausgang „1“ wird aktiv. Diese Abfolge setzt sich fort, bis der Ausgang „4“ aktiv wird. Dieser Ausgang ist mit dem Reset-Pin verbunden, wodurch der Zähler sofort wieder in den Nullzustand zurückgesetzt wird.
 
Zeitdiagramm Schrittmotor
 
Um dieses Ausgangssignal mit einem Oszilloskop zu betrachten, müssten Sie es sehr präzise einstellen, bevor Sie den Impuls sehen könnten. So kurz ist er. Der Ausgang eines ODER-Gatters kann nur einige Milliampere liefern, was zu wenig ist, um einen Schrittmotor direkt anzutreiben. Eine passende Treiberschaltung, die zwischen Generator und Schrittmotor geschaltet wird, wurde in der Mai-Ausgabe 2004 von Elektor veröffentlicht.

Das Ursprüngliche Schrittmotor-Generator-Projekt

Der ursprüngliche Artikel „Schrittmotor-Generator“ erschien in der Elektor-Ausgabe Juli/August 2004. Sie können den Artikel kostenlos während der zwei Wochen nach Veröffentlichung dieses Beitrags abrufen. Wenn Sie Ihre eigene Schaltung entwickeln, erwägen Sie, Ihre Fortschritte auf der Elektor-Labs-Plattform zu teilen!
Redaktionshinweis: Dieser Artikel erschien erstmals im Jahr 2004. Angesichts des Alters des Projekts sind einige Bauteile oder Produkte möglicherweise nicht mehr verfügbar, und die grundlegenden Designtechniken könnten veraltet wirken. Wir sind jedoch überzeugt, dass dieses Projekt Sie dazu inspirieren wird, in Zukunft neue Designs zu beginnen.

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