Hallo Zusammen,

in den letzten Tagen habe ich mal wieder mit den Stepper Motoren für die Märklin C-Gleis Weichenantriebe rumgespielt.

Dieses Mal habe ich die autarke DCC-Platine von Dominik und mir verwendet welche bis jetzt wenig Beachtung gefunden hat.


Sie ist gerade mal 4.5mm dick und passt in jede Märklin C-Gleis Weiche
und ersetzt die von Märklin für viele Euros angebotene Platine.



Aber unsere Schaltung kann mehr:

• Über den Stepper steuert sie die Weiche super langsam und fast lautlos an
• Die Weichenlaterne kann über DCC geschaltet werden
• Sie kann auch über einen Taster gesteuert werden
• Anstelle der Weichenlaterne kann eine Status LED angeschlossen werden welche die Stellung der Weiche zurück meldet

Das Programm und die Daten für die Platine und den Stepper Halter findet Ihr auf GitHub:

• Platine: https://github.com/Hardi-St/MobaLedLib_D...552_MiniStepper
  Programm: https://github.com/Hardi-St/MobaLedLib_D...ny_Mini_Stepper
  3D-Daten
• für Halter: https://github.com/Hardi-St/MobaLedLib_D...ib/Mini_Stepper
  
  Bei

dieser Schaltung mussten aus Platzgründen SMD Teile verwendet werden. Zum Glück sind es nicht so viele. Der Großteil der Bauteile sitzt auf dem A4988 Stepper Modul welches man fertig kauft.

Zunächst werden alle SMD-Bauteile (von Klein nach Groß) bestückt (Wenn genügend Interessenten zusammen kommen können wir Platinen bestellen bei denen alle SMD-Bauteile bestückt sind).

Anschließend wird der ATTiny programmiert (Siehe unten).
Dazu ist es sinnvoll, wenn bereits eine LED angeschlossen ist. Das kann auf zwei verschiedene Arten gemacht werden:

• Entweder man bestückt T1 und schließt eine Weichenlaterne mit eingebautem Vorwiderstand an den Pin LED und VCC (Ist leider nicht gut lesbar auf der Platine).
• Alternativ kann man R1 bestücken und T1 weglassen und eine normale LED ohne Widerstand an pin LED und GND anschließen.

Nach dem Programmieren muss nur noch das Stepper Modul bestückt werden.
Dieses von dem Kunststoff Halter der Pins befreit und dann bündig auf die Platine gelötet.
Auf dem Bild sind die rechten Halter entfernt. Die linken müssen auch noch weg.

Damit die Pins unten nicht überstehen habe ich die Platine eingesetzt und dann die Pins mit einem Knipex Elektronik-Seitenschneider ganz knapp angeschnitten. Dann habe ich die Stepper Platine so weit rausgedrückt, dass nichts mehr von den Pins aus der Trägerplatine rausschaut. Anschließend wird das Teil mit ganz wenig Lötzinn festgelötet so dass nicht übersteht. Das ist mir bei den meisten Pins ganz gut gelungen:

Nur die beiden Lötjumper stehen über.

Wenn die Platine fertig bestückt ist muss der Strom für den Stepper eingestellt werden. Dazu misst man die Spannung zwischen dem Minus-Pol des Gleichrichters und dem Drehteil des Potis. Ich klemme dazu eine Krokodilklemme an den Schraubenzieher mit dem ich das Poti verstelle und stelle etwa 0.3V ein.

Danach werden die 4 Anschlüsse des Stepper Motors der Reihenfolge nach mit der Platine verbunden. Das geht am besten mit dünnen Decoder Litzen.



Die Lötkontakte des Steppers sind mit etwas Licht Kleber an den 3D-Halter geklebt:

Der Stepper ist nur eingeklipst. Je nach Drucker Einstellungen muss man ein bisschen nacharbeiten.


Hier noch mal von der anderen Seite:

Zur Programmierung benötigt man die „400-Tiny-Uniprog“ Platine.

Mit dem ATTiny85 Adapter. Hier der Adapter noch mal separat:

Am anderen Ende des Flachkabels sitzt ein präparierter Pfostenstecker bei dem die Pins ein wenig verbogen sind so dass sie auch ohne löten Kontakt zur Platine bekommen. Das ist leider nicht so ganz einfach. Am besten geht es, wenn die Stepper Platine noch nicht eingelötet ist und man den Stecker leicht schräg halten kann. In einer späteren Version der Platine werde ich die Löcher leicht versetzt anordnen. Dann gelingt das hoffentlich besser.


Während man das mit der einen Hand festhält startet man das Programm „Upload_Hex.cmd“ welches man zusammen mit der Datei „ATTiny_Mini_Stepper.hex“ herunter lädt.

Ich habe mir diesen Adapter mit federnden Pogo Pins gebastelt:

Beim Programmiren des ATTinys müssen die Kontakte sicher verbunden sein. Falls nicht, dann wird eine Fehlermeldung ausgegeben und man muss die Programmierung wiederholen. Hier ist eine ruhige Hand und Geduld gefragt ;-(

Schaltplan:

Zitat von Hardi im Beitrag #1

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...welche bis jetzt wenig Beachtung gefunden hat.

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Hallo zusammen,

Ich hatte schon an einigen Stellen von eurer Arbeit mit den kleinen Steppern gelesen, großartige Sache. Für mich ist dieser Antrieb (leider) nicht passend, da ich mir vor kurzem erst eine kleine Teppichbahn mit Roco Line zusammen gekauft habe. Preislich und von Aufwand her sieht das aber sehr wirtschaftlich aus.

Meine Frage wäre; wie ist es um die Versorgung mit den Motoren gestellt? Ich kenne mindestens ein Open Source Projekt, das sehr stark von einem bestimmten BLDC Motor abhing, welcher aber nur noch resteweise auf AliExpress verkauft wurde. Als er nirgendwo mehr verfügbar war und die Alternativen nicht passten, musste man aufwändig den ursprünglichen Hersteller kontaktieren und einen teuren Rerun auflegen lassen.

Wenn man so eine Entwicklung startet, wünscht man sich ja dass sie auch nachhaltig ist, d.h. eine Verfügbarkeit der benötigten Komponenten längerfristig gegeben ist. Weiß man, wo diese kleinen Stepper zum Einsatz kommen?

LG, Niklas

Hallo Niklas,

ich habe keine Ahnung, woher die kleinen Dinger herkommen. Aber es gibt sie schon seit einiger Zeit.
Wie lange die Teile noch verfügbar sind, weiß man natürlich nicht. Aber es ist ja kein kommerzielles Projekt, bei dem man viel Geld in die Infrastruktur steckt, welches verloren wäre, wenn die Versorgung zusammen bricht.
Wenn man seine Anlage damit ausrüsten will, dann besorgt man sich einfach doppelt so viele Antriebe, wie man tatsächlich braucht.
Leider ist die Qualität der Motörchen auch nicht so hoch. Bei meinem Schattenbahnhof, mit 12 Weichen antrieben, hatte ich tatsächlich eine Ausschussrate von 52 %. Es gab die unterschiedlichsten, vermutlich Transport oder Lager bedingten defekte.

• Verbogene Gehäuse
• Abgebrochene Kontakte / Zum Teil erst bei der Montage
• Schwergängige / Blockierende Antriebe

Hallo Hardi

Tolles Projekt. Ich habe gerade vier von solche Steppermotoren gekauft, aber bin etwas beunruhigt wegen die hohe Ausfallrate den du siehst. Hoffentlich gehen die Motoren nicht spontan, während des Betriebs, kaputt. Ich möchte probieren ob ich diese Motoren als Ersatz für die Antriebe von Viessmann Signale einsetzen kann. Wenn die Ausfallrate aber zu hoch ist, kann man alternativ da auch 1,5Gram Microservos einsetzen; es gibt davon schon mehrere Anleitungen im Netz.

Wegen die Schaltung habe ich eine kleine Frage / Bemerkung. Ich sehe das dass DCC Signal über R9 (22K) PB2 (INT0) erreicht. Aber besteht da nicht der Gefahr das dass Eingangssignal bei PB2 zu hoch wird? Währe es nicht besser noch ein 4,7V Zenerdiode als Schutz zu montieren?

Grüße
Aiko

Hallo Aiko,

ich hoffe, dass keine weiteren Ausfälle im Betrieb auftreten. Darüber kann ich aber noch keine Aussage machen, da mein Schattenbahnhof erst seit ein paar Wochen fertig ist. Generell sieht der Motor, in meinen Augen, sehr solide aus. Er ist ja komplett aus Metall gefertigt und hat eigentlich keine Verschleißteile (Kohlen). Es könnte natürlich sein, dass das Fett irgendwann alt wird, aber das dauert vermutlich ne ganze Weile.

Ich will meine Signale auch mit diesen Steppern antreiben. Hier hoffe ich, dass ich ein realistischer Nachwippen implementieren kann. Bei einem Servo ist es sehr viel schwieriger feine Bewegungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu bauen als bei einem Schrittmotor.

Dominik hat auch schon einen sehr schönen Halter für die Antriebe entwickelt:
#1255: 💡 MobaLedLib: 768 LEDs, Servos, Sound, ……………❗ Nächster Stammtisch Mi. 12.4.23 20 Uhr ❗ (48)

Hier mein erster Beitrag dazu. Sehr schön, noch mit Holzhalter: #1191: 💡 MobaLedLib: 768 LEDs, Servos, Sound, ……………❗ Nächster Stammtisch Mi. 12.4.23 20 Uhr ❗ (48)

Eine Z-Diode ist nicht nötig, da die Schutzdioden im ATTiny die Spannung ableiten. Bei sehr großen Überspannungen wird die vermutlich die Grätsche machen. Aber dann sind auch die anderen (Lok)decoder hin. Wenn man der internen Diode nicht traut, dann könnte man eine zusätzliche Schottky Diode zum Ableiten der Spannung verwenden (Billiger).

Hardi

Bezüglich Ausfall: Ich habe 13 Antriebe im Einsatz, hauptsächlich bei den monatlichen Stummi-BB-Treffen.

In dieser Zeit ist keiner der Stepper ausgefallen!
Wenn einer nicht richtig funktioniert, dann war das gleich von Anfang an zu erkennen. Ich denke ich hatte ca. 1 von 10 der nicht funktionierte, aber eben gleich von Anfang an.

Hallo Hardi!

Zitat von Hardi im Beitrag #6

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Ich will meine Signale auch mit diesen Steppern antreiben. Hier hoffe ich, dass ich ein realistischer Nachwippen implementieren kann. Bei einem Servo ist es sehr viel schwieriger feine Bewegungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu bauen als bei einem Schrittmotor.

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Zitat von Hardi im Beitrag #4

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Hallo Niklas,
...Jürgen (@Jueff) hat für seine K-Gleis? Weichen einen Antrieb entwickelt, welcher einen anderen Stepper verwendet. Leider finde ich gerade keine Bilder.
Hardi
Hardi

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Hallo Eckhard,

das Nachwippen sieht sehr gut aus.

Ich sehe ein Problem darin, dass man nur alle 20 ms einen neuen PWM Wert an das Servo schicken kann. Aber es geht anscheinend doch.
Meine Idee ist, dass man die Bewegung über den Pattern_Configurator definieren kann. Dann hätte man fast beliebig viele Parameter. Das ganze soll dann auf einem ATTiny so laufen. Dieser bekommt die Pattern daten geschickt und arbeitet sie autark ab. Beim Charlieplexing Modul habe ich das ja auch so gemacht. Aber ob ich jemals dazu kommen werden.

Hardi

Hallo.
Möchte den Attiny mit der Multi Maus programmieren.Diese funktioniert nicht.Hat jemand Erfahrung warum diese nicht funktioniert.

Hallo Michael,

das liegt vermutlich an dem Adressoffset. Addiere mal +/- 4 zur Adresse.

Hardi

Hallo Hardi,

bedingt durch meine längere Forenabsenz habe ich diesen Thread erst heute entdeckt.
Hab angefangen zu lesen. Große Augen gemacht. WOW!
Und dann: SMD löten? Na gut, vielleicht kommt eine Bestellung für bestückte Platinen zusammen.

Bei den nachfolgenden Ausführungen bin ich dann ausgestiegen. Das ist mir zu hoch, dafür hab ich keine Hirnkapazitäten frei - ich bin für einiges zu alt (auch SMD-Löten), aber noch zu jung, um auf meinen Beruf verzichten zu können, und der fordert mich geistig ziemlich und unwägbar (Arbeit mit Menschen - da bist du vor keiner Überraschung sicher).
Schade.
Dann macht es bei mir wohl weiter "Klack", oder auch "Klack-klack-klack-klack". Comme d'habitude...

Hallo Wolf 🐺,

SMD löten ist gar nicht so schwierig. Mit einer Lupe und feinem Lötzinn geht das vielleicht sogar einfacher als das Löten "normaler" Bauteile.
Ja, die Abstände der Pins des ATTinys sind schon kleiner, aber es macht nichts, wenn man versehentlich zwei Pins verbindet. Mit etwas Entlötlitze bekommt man das wieder weg, ohne dass die Verbindung der Pins verloren geht.
=> Probiere es einfach mal. Je schwieriger die Aufgabe, umso größer das Erfolgserlebnis.

Tatsächlich ist das Anlöten der Drähtchen an den Schrittmotor das Schwierigste an der Geschichte.

Hardi

Hallo Hardi,

Zitat von Hardi im Beitrag #14

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Mit einer Lupe und feinem Lötzinn

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Zitat von Hardi im Beitrag #14

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Tatsächlich ist das Anlöten der Drähtchen an den Schrittmotor das Schwierigste an der Geschichte.

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Hallo Wolf

Ich habe das gleiche „Problem“ und auch ich möchte lieber keine SMDs mehr löten. Brauche ich auch nicht mehr, denn heutzutage wird dies für mich gemacht .

Die elektronische Schaltungen zeichne ich zwar noch selber, aber danach lasse ich die Platine von einen Dienstleister (JLCPCB) assemblieren. Mann möchte meinen dass so etwas schwierig und teuer ist, aber weit gefehlt. Weil die elektronische Komponenten beim Dienstleister sehr billig sind, und Bestückung ungefähr 7 Euro kostet, ist man oft billiger aus als wenn man alles selber löten wurde.

Im Moment bin ich gerade daran eine Platine für Formsignale (und diese Micro Schrittmotoren) zu bauen. Die A4988 kommt dann gleich mit auf die Platine. Nur die 4 Anschlüsse zum Schrittmotor muss ich noch selber löten.

Versuch es auch mal

Grüße, Aiko

Hallo Aiko,

das war ein ganz schlechter Beitrag. Da könnte ja jemand auf die Idee kommen, Dich zu bitten, die Daten zum Bestücken der Platine zusammenzustellen und dann mal ein paar Platinen zu bestellen. Im Grunde ist das tatsächlich ganz einfach. Man muss nur zwei Dateien erstellen, welche Die Bauteile beschreibt und deren Platzierung.

Vielen Dank, dass Du Dich freiwillig dazu melden willst.

Wenn der erste Prototyp richtig bestückt ist und funktioniert, dann wird Frank (@Frank_TT) die Platine sicherlich in sein Sortiment aufnehmen.

@Alle: Schreibt doch mal, wie viele bestückte Platinen Ihr braucht.

Hardi

Hallo Hardi


Darf man machen.eine Warnung im Voraus. Bei mir sind die Platinen zweimal zu teuer als wenn man die gleich bei JLCPCB bestellt

Aber im Ernst: wenn jemandem mich braucht für Platinen Entwurf, zb. für Den MobaLedLib, dann kann ich vielleicht etwas dazu Beitragen. Vielleicht wäre es eine Option Platinen (und Komponenten) auch via Platformen wie OSHWLabs verfügbar zu Stellen.

Groeten uit Nerderland , Aiko

Hallo Hardi,

das ist wirklich ein großartiges Projekt. Ich habe mir einmal Platinen zum Testen bestellt und möchte mir die passenden Elektronikbauteile bei Reichelt zusammenbestellen. Woran ich allerdings unerwarteterweise scheitere ist der Wannenstecker. Hast Du einen Tipp, wo man diesen in guter Qualität bekommt? Und wo hast Du Dir die Pogopins gekauft? :D

Viele Grüße,
Merlin

Zitat von MJBB im Beitrag #19

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... Woran ich allerdings unerwarteterweise scheitere ist der Wannenstecker. Hast Du einen Tipp, wo man diesen in guter Qualität bekommt? Und wo hast Du Dir die Pogopins gekauft? :D

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Hallo.
Habe Stecker auf Lager.
Kannst dich gerne melden
Auch bei weiteren Fragen
Mfg

Vielen Dank für eure Hilfe! Ich konnte nun eine Quelle für die Wannenstecker auftreiben. Nach dem mühsamen, aber auch lehrreichen Löten von 5 Platinen habe ich beschlossen nachzugucken, wie viel die Produktion inkl. Bestückung kosten würde. Man liegt bei einer Abnahme von 20 Stück bei 5-6 Euro bei JLCPCB. Da lohnt das Löten absolut nicht. :D Die entsprechenden Bestückungslisten kann ich auch gerne teilen. Allerdings Vorsicht, ggf. muss man die Positionierung der Bauteile bei JLCPCB noch im Browser anpassen.

Bevor ich das ganze teste und dort bestelle, wollte ich noch einmal fragen, ob C3 und C4 als Tantal-Kondensatoren ausgeführt Vorteile haben. Und C4 liegt mit dem Pluspol Richtung Platinenrand, korrekt?

Viele Grüße,
Merlin