Grundlegendes

Schrittmotoren findet man in vielen Peripheriegeräten von Computern, wie zum Beispiel Scannern, Disketten- und CD-/DVD-Laufwerken, Tintenstrahldruckern sowie in allen CNC-gesteuerten Geräten, zu denen auch der 3D-Drucker zählt. Im Gegensatz zum klassischen Gleichstrommotor besitzt der Schrittmotor mehrere Wicklungen bzw. Spulen, die es ermöglichen, den Motor in kleinen, definierten Schritten drehen zu lassen. Die Spulen werden in einer bestimmten Reihenfolge abwechselnd unter Spannung gesetzt, um den Motor kontinuierlich drehen zu lassen. Wird eine Spule permanent bestromt, so wird der Rotor gehalten und lässt sich erst durch Aufbringen eines bestimmten Moments durchdrehen. Hierbei spricht man vom Haltemoment, was eine wichtige Kenngröße eines Schrittmotors ist. Das Moment wird in Ncm (Newtonzentimeter) angegeben. Das Drehmoment im Betrieb liegt etwas unterhalb des Haltemoments, jedoch stehen die beiden Momente im Verhältnis zueinander. Das heißt: Je höher das Haltemoment, desto höher ist auch das Drehmoment.

Am häufigsten ist der unipolare Hybrid-Schrittmotor mit einer Auflösung von 200 Schritten pro Umdrehung, also 1,8° pro Schritt, anzutreffen, aber auch 400 Schritte (0,9°) sind nicht unüblich.

Grundsätzlich gibt es bipolare (4-polige) und unipolare (5- und 6-polige) Bauarten, wobei sich ein unipolarer Motor auch bipolar ansteuern lässt. Es gibt auch Schrittmotoren mit mehr als acht Anschlüssen, diese sind aber nur selten und in den oben genannten Geräten quasi nicht anzutreffen und beim Hobby-Basteln eigentlich gar nicht.

Für die weitere Betrachtung und auch für die Schaltbilder gehen wir von einem vereinfachten Aufbau aus:

Bipolar

Ein bipolarer Schrittmotor ist an seinem 4-poligen Anschluss zu erkennen und besitzt zwei Spulenpaare.

Unipolar

Ein unipolarer Schrittmotor ist an einem 5- bzw. 6-poligen Anschluss zu erkennen. Er besitzt ebenfalls 2 Spulenpaare, diese teilen sich jedoch in 4 "Halbspulen" auf. Dazu besitzt er pro Spule jeweils einen Mittelabgriff (c).

Bei einem 5-poligen Anschluss sind die beiden Mittelabgriffe intern gebrückt und nur ein Kabel/Pin wird rausgeführt (c). Dadurch sind die unipolaren Ansteuermöglichkeiten reduziert. Bei der bipolaren Ansteuerung wird der Mittelabgriff ohnehin nicht beschaltet.  
 

   Annäherndes Ermitteln der Ausgänge durch Messen

Um bei fehlendem Datenblatt nicht völlig im Dunkeln zu stehen, kann man die Ausgänge mit einem gewöhnlichen Multimeter auf Widerstand durchmessen. Jedoch können hiermit zunächst nur die Anschlüsse den beiden Spulen zugewiesen werden. 

Bipolar (4-polig)
Man schnappt sich einen Anschluss und misst alle übrigen dagegen. Dort, wo ein Widerstand zu messen ist, befindet sich das andere Ende der Spule. Folglich gehören die anderen beiden Kabel bzw. Pins zur anderen Spule.

Behelfsmäßiges Testen: Um die angenommene Anschlusszuordnung zu testen, kann man die Spulen nacheinander erregen, wobei die Polarität nach jedem Durchlauf beider Spulen gedreht werden muss. Also: 1a = + / 1b = −, 2a = + / 2b = −, 1a = − / 1b = +, 2a = − / 2b = +,... Der Motor sollte sich dabei in eine Richtung drehen. Kehrt man die Abfolge um, sollte sich der Motor in die entgegengesetzte Richtung drehen. Im Betrieb erfolgt die Ansteuerung jedoch anders, und die Motoren können im Halb- und Vollschritt betrieben werden.

Unipolar 6-polig  
Hier wird die Messung etwas aufwendiger. Um die Spulenausgänge zu ermitteln, muss man nach dem größeren der beiden zu findenden Widerstände Ausschau halten. Misst man zweimal den gleichen Wert, hat man den Mittelabgriff erwischt. Ansonsten sollte man zweimal unendlich sowie einen kleineren und einen doppelt so großen Widerstand messen. Der größere Wert gehört dann zur gleichen Spule und der halb so große Widerstand zum dazugehörigen Mittelabgriff.

Behelfsmäßiges Testen: Zunächst legt man an die beiden Mittelabgriffe 1c und 2c eine gemeinsame Plusspannung (+) an. Dann schaltet man die Halbspulen fortlaufend über Kreuz an Masse (−). Also: 1a = −, 2b = −, 1b = −, 2a = −,... Der Motor sollte sich dabei in eine Richtung drehen. Kehrt man die Abfolge um, sollte sich der Motor in die entgegengesetzte Richtung drehen. Im Betrieb ist auch hier die Ansteuerung eine andere und die Motoren können im Halb- und Vollschritt betrieben werden.

Unipolar 5-polig
Bei dieser Variante kann man mit einem Multimeter leider nur den gemeinsamen Mittelabgriff ermitteln. Ansonsten misst man zwischen den Spulen immer den vollen Spulenwert zweier Halbspulen.

Bei 5-poligen Anschlüssen (Buchse) liegt der gebrückte Mittelabgriff oft in der Mitte.
Bei 6-Poligen Anschlüssen (Buchse) liegen die Mittelabgriffe oft auf Pin 1 und 5, wobei die eine Spule auf Pin 1 und 5 liegt und die andere auf Pin 3 und 6.

Hat man ein gutes Fingerspitzengefühl, so kann man auch einen erhöhten Widerstand beim durchdrehen des Motors erkennen, sollte man die passende Kabel- bzw. Pin-Paarung kurzschließen, also brücken




Bei dieser Variante kann man mit einem Multimeter leider nur den gemeinsamen Mittelabgriff ermitteln. Ansonsten misst man zwischen den Spulen immer den vollen Widerstandswert zweier Halbspulen.

Bei 5-poligen Anschlüssen (Buchse) liegt der gebrückte Mittelabgriff oft in der Mitte. Bei 6-poligen Anschlüssen (Buchse) liegen die Mittelabgriffe häufig auf Pin 1 und 5, wobei die eine Spule auf Pin 1 und 5 und die andere auf Pin 3 und 6 liegt.
Hat man ein gutes Fingerspitzengefühl, kann man auch einen erhöhten Widerstand beim Durchdrehen des Motors erkennen, falls man die passende Kabel- bzw. Pin-Paarung kurzschließt, also brückt. 
 

   Anschlüsse am 3D-Drucker-Mainboard

Üblicherweise werden Schrittmotoren bei 3D-Druckern bipolar (Board hat 4 Pins) angesteuert und ist oft wie folgt ausgelegt:
Eine Spule liegt auf Pin 1 und Pin 2, die andere auf auf Pin 3 und Pin 4.

Da die Belegung jedoch nicht einheitlich festgelegt ist, dienen die hier abgebildeten Darstellungen nur als eine mögliche Variante.