Microsteps erhöhen

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Einleitung

Ab Werk nutzt das Velleman Board 1/16 Schritte für die Ansteuerung der Motoren, s.g. Microsteps.

Microstep-Jumperplatz im originalen Zustand + Layout

Diese lassen sich jedoch über eine einfache Modifikation am Controller verändern.

Was ist zu tun

Unter jedem Motortreiber befinden sich Steckbrücken/Jumper. diese sind ab Werk so eingestellt, dass der Motortreiber mit seinem Maximum von 1/16 Schritten läuft.

Um eine andere Konfiguration einstellen zu können sind kleinere Modifikationen am Controller nötig.

Trennen der Brücken

Datei:ControllerBruecken.jpg
Durchtrennente Brücken des Controllers

Zuerst müssen die 4x3 Brücken auf der Leiterplatte des Controllers mit Hilfe eines Cuttermessers vorsichtig durchtrennt werden.

Datei:ControllerJumper.jpg
Eingelötete Jumper

Nun müssen die vorgesehenen Stellen mit Jumper-Headern versehen werden. Diese passen direkt unter die Motortreiber.

Auswählen der Microsteps

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der einstellbaren Microsteps für den originalen Motortreiber.

MS1 MS2 MS3 Microstep Resolution
LOW LOW LOW Full Step (1/1)
HIGH LOW LOW Half Step (1/2)
LOW HIGH LOW Quarter Step (1/4)
HIGH LOW LOW Eighth Step (1/8)
HIGH HIGH HIGH Sixteenth Step (1/16)

Vor-/Nachteile

Grundsätzlich ist es so, dass Microstepping bei Schrittmotoren immer ein Trade-Off zwischen Lautstärke/Geschwindigkeit und Kraft ist. Will man leise Stepper haben, kommt man um eine hohe Anzahl Mikroschritte nicht herum. Da die Kommutierung eines Schrittmotors oftmals diskretisiert ist (Rechtecksignal), erzeugt sie bei jedem Schritt einen Schlag im System, der je nach Resonanz durchaus hörbar werden kann (das Surren oder auch mal Kreischen eines Motors). Je mehr Mikroschritte ein Stepper machen kann, umso mehr Schläge bekommt das System pro Umdrehung ab, aber auf der anderen Seite sind diese weit weniger heftig. Dadurch erhöht sich die Frequenz des abgegebenen Schalls bei konstanter Drehzahl und die Amplitude verringert sich. Ergebnis: sie werden leiser und bewegen sich unter Umständen auch weiter entfernt von der Resonanzfrequenz des Gehäuses, was die Schallemission noch weiter reduziert.

Auf der anderen Seite haben die Motoren durch die größere Unterteilung ihrer Vollschritte im Schnitt ein geringeres Kippmoment, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit für Schrittverluste erhöht. Auch muss die Kommutierung pro Umdrehung mehr Signalwechsel erzeugen. Je nach Leistungsfähigkeit kann dies auf Kosten der maximal möglichen Drehzahl gehen.

Anpassungen in der Firmware