IFD:Fire Water Air and Earth. And Electricity!/Martin Johr: Difference between revisions

Ich habe mich zu Anfang dazu entschieden einen Schritt-motor zu verwenden, um mein Medium zu drehen, da man bei diesem genau erfassen kann, wie weit dieser sich ge-dreht hat. Meinen Schrittmotor habe ich aus einem abge-schriebenen Brother-Drucker ausgebaut.

'''Bild 1: Schrittmotor.'''

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'''Bild 2: Steuerschaltung des Schrittmotors unten, gro-bes Schaltsymbol für den Motor oben.'''

Der erste Ansatz ist eine erweiterte H-Brücke mit NPN- und PNP-Transistoren als Schalter, um den Strom in beide Richtungen fließen lassen zu können. Anhand der Simu-lation habe ich die Widerstände mit 100 Ω gewählt, damit der Strom aus den Arduino-Pins unter 40 mA liegt. Es wird hier eine separate Spannungsversorgung benötigt, da der Arduino nicht genügend Leistung zur Verfügung stel-len kann, um den Motor in Bewegung zu setzen oder be-schädigt werden würde. Außerdem ist zu beachten, dass die Last (Motor) immer am Kollektor der Transistoren lie-gen muss, da die Stromverstärkung sonst zu schwach ist.

Nun haben wir hier ein paar Probleme. Unter diesem Auf-bau müssen wir die Output-Pins 3, 5 und 7 zum Sperren der PNP-Transistoren konstant auf HIGH einstellen. Das kann bei größeren Versorgungsspannungen als 5 V dazu führen, dass Strom genau in diese Output-Pins fließt, was den Arduino beschädigen kann sobald der Strom über 40 mA ansteigt. Zumal jeder Pin auch nicht mehr als 40 mA ausgeben darf. Da der Verstärkungsfaktor meiner Transis-toren zu klein ist, sind 40 mA auch nicht ausreichend um den Motor mit genügend Leistung zu versorgen. Beide Probleme lassen sich mit einer Darlington-Schaltung lö-sen.

Ich verwende hier kleine NPN-Transistoren vor allen Out-put-Pins und jeweils große PNP- und NPN-Transistoren an der Last, welche mehr Leistung vertragen können. Das ist wichtig, da wir nicht genügend Strom an der Basis ha-ben um die Transistoren vollständig zu öffnen. Das hat zur Folge, dass Spannung über die Transistoren abfällt und somit auch Leistung. Ideal wäre die Wahl eines Transis-tors welcher mit dem, uns zur Verfügung stehenden Strom vollständig öffnet und somit einen nur sehr kleinen Wi-derstand hat. Dies hätte mehr Leistung am Motor und we-niger am Transistor zur Folge. Parallel zu den großen Transistoren liegt, zum Schutz der Transistoren, jeweils eine Freilaufdiode, da sich die Spulen des Motors durch-aus in entgegengesetzter Richtung über die Transistoren entladen können als eigentlich gewünscht. Die Freilaufdi-ode verhindert dies, indem sie den Strom ableitet.

Bei Beschaffung der der großen Transistoren viel auf, dass diese bereits intern als eine Darlington-Schaltung aufgebaut sind. Somit entsteht letztendlich folgende Schaltung.

Bild 4(2): Steuerschaltung des Schrittmotors mit Dar-lington-Schaltung und genauerem Aufbau der großen Transistoren.

Nun haben wir gleich zwei Freilaufdioden parallel ge-schaltet vor der Last. Da ich nicht weiß wie groß die Di-ode in dem Transistor ist, gehe ich lieber auf Nummer si-cher und lasse es dabei.

Ich könnte nun noch ein Foto meiner Schaltung hinterlas-sen, da diese aber durch die vielen Jumper-Kabel absolut unübersichtlich ist, werde ich lediglich es kurz in einem Video vorzeigen.