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  Bauanleitung     

Treiber. Schrittmotor.

Samovar 7.00: Drehrichtung und sanfte Beschleunigung des Motors werden im Konfigurator auf der Registerkarte „Schrittmotor“ («Шаговый двигатель») eingestellt.
 
 
 
Das Projekt verwendet Schrittmotortreiber (im Folgenden: Motor)  A4988 oder DRV8825.
Welchen Treiber wählen? Lesen Sie diesen Artikel, um sich einen Überblick zu verschaffen; die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen Treibern stehen am Ende.
 
Den Treiber setzt man am besten wie den ESP32 auf eine Stiftleiste.
Vor der Einstellung des Treibers muss der ESP32 auf der Platine sitzen  und der Samovar-Sketch darauf hochgeladen sein.
Schließen Sie weder die Stromversorgung noch den Motor an.
 Nehmen Sie den Treiber und stecken Sie ihn anhand der Pinbeschriftung auf der Treiberplatine und der Leiterplatte in die Buchsenleiste.
Prüfen Sie mit einem Multimeter im Durchgangsprüfmodus. Die GND-Pins müssen auf Masse liegen, an VMOT müssen +12 Volt vom Versorgungsanschluss VIN anliegen und an VDD +3,3 vom ersten Pin des ESP32.
Legen Sie 12 Volt an den Anschluss VIN an. Sie können noch einmal prüfen, ob die Spannungen anliegen.
 
Die Leiterplatte hat Schalter für den Treiber:
- H1 – alle drei Pins verbinden
- SW1 – falls Schalter vorhanden sind, alle auf OFF stellen. Falls keine Schalter vorhanden sind – die Jumper vorerst nicht setzen.
 
Jetzt muss der Treiber eingestellt werden.
Schließen Sie den Motor nicht an.
Ein Treiber ist empfindlich. Es gibt sogar Empfehlungen, ihn bei ausgeschalteter Versorgung einzustellen.
Also: den Trimmwiderstand ein wenig drehen, Versorgung anlegen, Spannung messen, Versorgung trennen – erneut drehen. Und so weiter, bis der gewünschte Wert eingestellt ist.
Es gibt einen anderen, schnelleren Weg.
Ein Schraubendreher mit isoliertem Griff. Verbinden Sie eine Multimeter-Messspitze  an beliebiger Stelle der Leiterplatte mit Masse (GND) und berühren Sie mit der anderen entweder vorsichtig den Trimmer und drehen den Schleifer mit dem Schraubendreher, oder Sie setzen eine "Krokodilklemme" auf die Messspitze, klemmen sie an die Spitze des Schraubendrehers und drehen den Schraubendreher über die Klemme.
 
Das Vorgehen bei der Einstellung finden Sie unter den Links.
 
Einstellung des Schrittmotortreibers DRV8825
Einstellung des Schrittmotortreibers A4988
 
Anschluss des Schrittmotors.
 
Das Projekt verwendet einen bipolaren Schrittmotor NEMA17. Prüfen Sie zuerst, ob der Motor zum Projekt passt.
Bipolare Motoren haben zwei unabhängige Wicklungen. Motoren verschiedener Hersteller können unterschiedliche Anschlussbelegungen haben.
 
 
Stecken Sie den mitgelieferten Stecker mit Kabeln an den Motor, nehmen Sie eine beliebige Ader und suchen Sie mit der Durchgangsprüfung des Multimeters  deren Gegenstück. Das ist eine Wicklung. Markieren Sie beide Adern. Prüfen Sie das zweite Paar. Piept es, ist alles gut.
Nehmen Sie nun eine beliebige Ader des einen Paares und eine beliebige des zweiten. Prüfen Sie sie. Sie dürfen nicht piepen. Piepen sie doch, ist es kein bipolarer Motor.
 
Schließen Sie nun den Motor an den Anschluss auf der Leiterplatte an.  Gemäß dem Bild oben ist 1A-1B die eine Wicklung, 2A-2B die andere. "A" ist der Anfang einer Wicklung und "B" das Ende. Sie können natürlich streng nach Beschriftung anschließen, notwendig ist das aber nicht.
Wichtig ist nur, die eine Wicklung an  die Pins 1A-1B des Treibers anzuschließen und die zweite an 2A-2B. Welche wohin kommt, ist egal, und ebenso, ob es der Anfang der Wicklung  oder das Ende ist.
Angeschlossen. Legen Sie die Versorgung an. Der Motor dreht sich nicht. Öffnen Sie die Weboberfläche und geben Sie den Befehl zur Abnahme.
Die Motorwelle sollte sich nun drehen.
Der Motor brummt und dreht sich nicht; der Motor dreht ruckartig
 
Denken Sie daran: Die Betriebsmodi des Motors werden bei vollständig getrennter Versorgung der Samovar-Leiterplatte gewählt.)
 
 Dreht sich die Welle in die falsche Richtung, vertauschen Sie die Adern einer der Wicklungen am Anschluss an die Platine.
 
Hinweis.
Die Datei Samovar_ini.h enthält eine Zeile, mit der sich die Drehrichtung per Software ändern lässt:
  //#define STEPPER_REVERSE     //Drehrichtung des Schrittmotors ändern
Im Konfigurator ist das das Kontrollkästchen „Umgekehrte Drehrichtung des Schrittmotors“ («Обратное направление шагового двигателя») auf der Registerkarte „Schrittmotor“ («Шаговый двигатель»); auf derselben Registerkarte gibt es „Sanfte Beschleunigung des Schrittmotors“ («Плавный разгон шагового двигателя») (USE_STEPPER_ACCELERATION). Es ist aber bequemer, die Adern einmal zu vertauschen, als bei jedem Update auf den Parameter zu achten.
 
Lassen Sie den Motor über das Abnahmeprogramm mit verschiedenen Geschwindigkeiten laufen. Stellen Sie die Abnahme auf 70–150 ml/h. Halten Sie das Motorgehäuse mit einer Hand fest und versuchen Sie, die Welle mit der anderen anzuhalten; lässt sich die Welle leicht anhalten, kehren Sie zur Treibereinstellung zurück und erhöhen Sie die Spannung ein wenig, buchstäblich um 0,02–0,04 Volt.
Prüfen Sie erneut, wie leicht sich die Welle anhalten lässt.
Kleben Sie den mitgelieferten Kühlkörper auf den Treiberchip.
 
Jetzt können Sie den Pumpenkopf montieren. Schmieren Sie zuvor die Rollen und den Schlauch mit neutralem Silikonfett.  Das Schmieren muss regelmäßig wiederholt werden (alle 5–7 Brände); das verlängert die Lebensdauer von Rollen und Schlauch, und auch der Motor hat es leichter.
Lassen Sie ihn mit der Pumpe laufen und achten Sie darauf, ob es Aussetzer gibt, ob der Motor überlastet klingt und wie heiß Motor und Kühlkörper des Treiberchips werden...
 
Jetzt können Sie, falls nötig, zur Feineinstellung übergehen.
 
Ein wenig Theorie.
Anders als herkömmliche Gleich- und Wechselstrommotoren bewegen sich Schrittmotoren in diskreten Schritten, daher der Name „Schrittmotor“.
Jeder Schritt eines Schrittmotors entspricht einer genauen Winkeldrehung. Üblich sind Schrittwinkel von 1,8° oder 0,9°, das entspricht einer vollen Umdrehung, die in 200 bzw. 400 Schritte geteilt ist.

Standardmotoren NEMA17 haben einen Drehwinkel von 1,8° pro Schritt (200 Schritte pro volle Umdrehung)
Der Motor kann in mehreren Modi arbeiten – Vollschritt und Mikroschritt.
Vollschritt bedeutet, dass der Motor die Welle mit 1 Schritt um 1,8° dreht
Im Vollschrittmodus hat der Motor das höchste Drehmoment aller Modi.
 
Mikroschritt  ist die Teilung des Standardschritts in mehrere Mikroschritte. Der Standardschritt kann in 2, 4, 8, 16 und 32 Teile geteilt werden
Die Schrittteilung lässt sich mit den Schaltern SW1 einstellen
 
MS1, MS2, MS3 – Pins zur Wahl der Mikroschrittauflösung. Mit ihnen lässt sich einer von fünf Modi wählen:
 
Für den Treiber A4988
MS1
MS2
MS2
Schritte
aus
aus
aus
Voll
ein
aus
aus
1/2
aus
ein
aus
1/4
ein
ein
aus
1/8
ein
ein
ein
1/16
 
Für den Treiber DRV8825
MS1
MS2
MS2
Schritte
aus
aus
aus
Voll
ein
aus
aus
1/2
aus
ein
aus
1/4
ein
ein
aus
1/8
aus
aus
ein
1/16
ein
ein
ein
1/32
Erläuterung.
Angenommen, der Modus 1/4 ist gewählt. Dann dreht sich die Motorwelle mit 1 Mikroschritt um 1,8°/4 = 0,45°, das entspricht 200*4 = 800 (oder anders gerechnet 360°/0,45° = 800)  Mikroschritten pro voller Umdrehung der Welle.
 
Im Mikroschrittmodus hat der Motor ein geringeres Drehmoment, dafür mehr Laufruhe und Genauigkeit (was für das Projekt nicht besonders wichtig ist)
Schrittmotoren erzeugen im Vollschrittmodus mehr Vibration und Geräusch.
Der Mikroschritt verringert Vibration und Geräusch deutlich, wodurch der Motor ruhiger und leiser läuft.
 
 Kurz gesagt: Beobachten und hören Sie, wie Ihr Motor arbeitet. Sie können verschiedene Modi ausprobieren und vergleichen.

Achtung.
Die Betriebsmodi des Motors werden bei vollständig getrennter Versorgung der Samovar-Leiterplatte gewählt.
 
Nachdem Sie sich für einen Betriebsmodus des Motors entschieden und die DIP-Schalter in die richtige Stellung gebracht (oder die Jumper endgültig eingelötet) haben, müssen Sie die Pumpe kalibrieren.  Die Kalibrierung muss jedes Mal wiederholt werden, wenn Sie den Betriebsmodus des Motors ändern.
Die Genauigkeit der Abnahme hängt auch davon ab, wie regelmäßig die Pumpe geschmiert wird. Je seltener Sie schmieren, desto geringer ist die tatsächliche Abnahmegeschwindigkeit.
 
Unterschiede zwischen den Motortreibern DRV8825 und A4988
( vereinfacht, ohne konkrete Details )
 
 
Referenzinformationen.