Ich habe versucht, die häfigsten Anfragen rund um den Anschluß, die Auswahl und die Berechnung von Schrittmotoren zu einer kleinen FAQ zusammenzustellen. So erspare ich mir die Arbeit, ständig das Selbe zu schreiben, und kann dafür auf neu auftauchende Fragen vielleicht etwas detailierter eingehen...

Welcher SM ist der richtige für meine Anwendung?
Hat ein Motor mit höherer Spannung mehr Kraft?
Woher bekomme ich (preiswerte) Schrittmotoren?
Warum verliert der SM bei hohen Drehzahlen Schritte?
Warum soll ich die SM-Karte mit 24Volt oder mehr betreiben, wenn auf dem Motor 5,1 Volt steht? Wird der nicht überlastet?
Wie stark muß das Netzteil sein? Brauche ich für 3 Motoren mit je 2x2Ampere ein 12 Ampere Netzteil?
Ist es normal, daß der Motor so heiß wird?
Wie schließe ich einen Motor mit x Anschlüssen richtig an?
Nachdem ich den Motor zerlegt habe, hat er weniger Drehmoment. Woher kommt das?

F: Welcher SM ist der richtige für meine Anwendung?
A: Dazu muß man zunächst einmal wissen, welches Drehmoment benötigt wird. Die zweite wichtige Größe ist die maximal benötigte Drehzahl. Mit diesen beiden Werten kann man anhand der Motorkennlinien die Zahl der infrage kommenden Modelle schon deutlich eingrenzen. Aus den übrig gebliebenen Motoren wählt man nun einen aus, der die größte Drehzahl verspricht, ohne eine extrem aufwändige Ansteuerung zu erforden. In der Regel steigt nämlich mit der maximalen Frequenz auch der benötigte Strom bei gleichzeitig kleiner werdendem Wicklungswiderstand, was die entsprechende Endstufe deutlich aufwendiger macht.
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F: Hat ein Motor mit höherer Spannung mehr Kraft?
A: Nein. Die 'Power' eines Motors kann man am Drehmoment erkennen. Allerdings ist das Drehmoment bei Motoren (ganz allgemein) drehzahlabhängig. Bei Schrittmotoren spielt auch noch die Ansteuertechnik und ggf. die Versorgungsspannung der Endstufe eine Rolle. Aus den Kennlinien, die im Motordatenblatt angegeben sind, kann man aber ersehen, wie sich der Motor unter günstigen Bedingungen verhält. Zusätzlich wird das Haltemoment angegeben. Das gibt an, welches (von außen wirkende) Drehmoment der stehende Motor halten kann, ohne seine Position zu verändern. Das Antriebsmoment des Motors ist meistens kleiner. Ohne Datenblatt mit Kennlinie(n) kann man einen Schrittmotor eigentlich überhaupt nicht einschätzen. Da hilft dann nur eins: Ausprobieren!
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F: Woher bekomme ich (preiswerte) Schrittmotoren?
A: Ich habe einige Links zu Motorherstellern zusammengetragen, allerdings verkaufen nicht alle an Endkunden. Im Fräs-Bohr-Plotter Teil gibt es außerdem eine Linksammlung zu Firmen, die Kupplungen, Spindeln, Linearachsen und auch Motoren anbieten. Darüber hinaus sind bei NC-Step zu den von mir entwickelten Platinen passende Motoren erhältlich.
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F: Warum verliert der SM bei hohen Drehzahlen Schritte?
A: Bei hohen Drehzahlen wirkt die Induktivität der Motorwicklung dem Anstieg des Stromes (jeweils nach dem Umpolen der Wicklung) entgegen. Der Strom erreicht so nicht mehr seinen Sollwert, bevor die Wicklung schon wieder umgepolt wird. Dadurch sinkt das Drehmoment, was irgendwann dazu führt, daß der Motor seine Last nicht mehr Antreiben kann. Abhilfe schafft eine höhere Versorgungsspannung, wenn die Steuerelektronik das zuläßt. Auch ein Motor mit gleichem Drehmoment und gleicher Leistungsaufnahme, aber höherem Nennstrom wird bei hohen Drehzahlen mehr Drehmoment bringen.
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F: Warum soll ich die SM-Karte mit 24Volt oder mehr betreiben, wenn auf dem Motor 5,1 Volt steht? Wird der nicht überlastet?
A: Zumindest bei den hier vorgestellten Schaltungen, aber auch bei den meisten anderen Schaltungen mit 1 Ampere oder mehr Wicklungsstrom, handelt es sich um stromgeregelte Schaltungen. Dabei sorgt der Stromregler dafür, das der Motor nur soviel Strom 'bekommt', wie eingestellt wurde (in der Regel also der Nennstrom des Motors). Dies wird durch häufiges Ein- und Ausschalten der Motorwicklung erreicht. Der Stromregler arbeitet also wie ein (Abwärts)-Schaltregler. Am Motor stellt sich (nach dem Ohm'schen Gesetz) quasi automatisch die Nennspannung des Motors ein.
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F: Wie stark muß das Netzteil sein? Brauche ich für 3 Motoren mit je 2x2Ampere ein 12 Ampere Netzteil?
A: Nein. Man kann nicht einfach die Ströme der Motoren zusammenrechnen, um die Strombelastung des Netzteils zu ermitteln. Schließlich sind die Spannung am Netzteil und am Motor auch grundverschieden!. Statt dessen muß man mit Leistungen rechnen. Dabei dürfen aber die Verluste in der Endstufe nicht vergessen werden!. Beispiel: 3 Motoren mit je 5V/2A, Spannungsversorgung mit 32V= (aus 24V-Trafo). Die Motoren benötigen also 5V*2A*2(Wicklungen)=20VA. Alle 3 also 60VA. Bei Endstufen mit L298-IC's, die im Stillstand den Strom reduzieren, kann man ca. 50-60% der Leistungsaufnahme der Motoren für die Karte ansetzen, also nochmal 30VA. Mit einem 100VA-Trafo (also ca. 4 Ampere bei 24V) sollte man auskommen. Bei anderen Endstufen muß man in die Datenblätter sehen oder besser Messungen machen, schließlich fallen nicht nur in den IC's, sondern auch in den Meßwiderständen usw. Verluste an.
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F: Ist es normal, daß der Motor so heiß wird?
A: Jaein. Schrittmotore nehmen auch im Stillstand ihren Nennstrom auf, wenn dies nicht durch die Ansteuerelektronik verhindert wird. Da die Energie nicht in Bewegung umgesetzt wird, muß sich der Motor zwangsläufig erwärmen. Je nach Auslegeung des Motors darf die Wicklung um die 100°C wärmer werden als die Umgebung.
Um eine unnötige Erwärmung des Motors (und damit auch unnötige elektrische Verluste) zu vermeiden, unterstützen viele Endstufen die Möglichkeit, den Motorstrom abzusenken, wenn der Motor sich nicht dreht. Auch die von mir entwickelten Karten bieten diese Möglichkeit. Wenn der Motor trotzdem zu heiß wird, ist der entsprechende Eingang vielleicht nicht richtig angeschlosssen. Oder das Signal wird genau verkehrt herum interpretiert. Dafür kann man (seit Rev. 2.6) die Polarität des Signals per Jumper ändern.
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F: Wie schließe ich einen Motor mit x Anschlüssen richtig an?
A: Bei 4 Anschlüßen ist das ja klar. Welche Enden zu einer Wicklung gehören, kann man leicht mit einem Multimeter rausfinden. Bei Motoren mit 6 Anschlüssen handelt es sich in der Regel um einen unipolaren Motor - es kann natürlich auch ein 3-phasen Schrittmotor sein. Auch das läßt sich leicht ausmessen. Ein unipolarer Motor hat zwei mittlere Wicklungsabgriffe, bei denen jeweils zu den beiden Enden der Wicklungswiderstand meßbar ist. Beim 3-phasen Motor gibt es 3 Wicklungen mit jeweils 2 Enden (also ohne Mittelabgriffe). Gelegentlich werden diese Motoren auch fest in Stern oder Dreieck geschaltet, dann haben sie nur 3 Anschlüße, aber das ist hier nicht so wichtig. Im Gegensatz zu unipolaren Endstufen, die man nur noch bei sehr kleinen Motoren benutzt, sind unipolare Motoren noch sehr verbreitet. Das liegt einfach daran, das man sie an beiden Endstufenarten betreiben kann und sie damit relativ Flexibel einsetzbar sind. Beim Anschluß an eine bipolare Endstufe werden einfach die Mittelabgriffe frei gelassen und die 4 Enden an die Endstufe angeschlossen. Die Mittelabgriffe müssen unbedingt isoliert werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden!
Noch universeller lassen sich bipolare Motoren mit 8 Anschlüssen verwenden. Hier hat man die Wahl zwischen Parallel- oder Reihenschaltung der beiden Wicklungspaare. Da sich die Daten des Motors in der Regel auf eine Wicklung beziehen, erhält man bei der Nutzung beider Teilwicklungen ein um den Faktor Wurzel2 höheres Drehmoment. Um den Motor nicht zu überhitzen, müssen die Ströme entsprechend angepasst werden. Bei der Reihenschaltung muß der Strom um den Faktor Wurzel2 kleiner sein, bei Parallelschaltung darf er um den selben Faktor größer werden - nicht etwa doppelt so groß (auch wenn es so im isel-Katalog steht)! Da bei der Parallelschaltung auch die Wicklungsinduktivität kleiner wird, erhöht sich auch die Nenndrehzahl etwa um den Faktor Wurzel2. Allerdings stellt der so sehr kleine Wicklungswiderstand erhebliche Ansprüche an die Enstufe, so daß diese Variante nicht immer angewendet werden kann. Abgesehen davon benötigt man auch eine Endstufe, die den entsprechenden Strom zur Verfügung stellen kann. Eine enstprechende Schaltung für Ströme über 2 Ampere ist übrigens bereits in Arbeit ;-)
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F: Nachdem ich den Motor zerlegt habe, hat er weniger Drehmoment. Woher kommt das?
A: Beim Zerlegen wird die Magnetisierung des Rotors beeinträchtigt, weil der magnetische Fluß gestört wird. Daher sollte man niemals einen Schrittmotor zerlegen, weil er sonst deutlich an Drehmoment verliert!
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