Kleiner Schrittmotortreibertest – laute und leise Motoren – Eine Oddysee

Mittlerweile habe ich nun schon ein paar Schrittmotortreiber, auch Stepsticks oder Stepper Driver genannte, ausprobiert. Zuerst hatte ich die Pololu A4988 in meinen 3D Drucker. Einer davon hatte sich schon nach relativ kurzer Zeit verabschiedet. Thermische Probleme schätze ich mal. Ich habe mich dann nach robusteren Alternativen umgeschaut. Dabei sind mit dann die DRV8825 ins Auge gefallen. Wichtig war mir, dass die Treiber kompatibel zu den vorherigen sind, damit ich nicht erst noch etwas umlöten muss. Damals war ich noch ganz neu im Thema 3D Druck und deren Technik und ich hätte mir nicht zugetraut, größere Umbauarbeiten vorzunehmen. Die DRV8825 können ein bisschen mehr Strom liefern. 1 Ampere zu 1,5 Ampere Dauerstrom. Satte 50% mehr. Beim Spitzenstrom liegen beide mit 2 A zu 2,2 A schon wieder dichter zusammen. Aber es kommt eben nicht nur auf die maximalen Spitzen an. Die DRV8825 haben auch noch dne Vorteil, dass sie bis zu 32 Microsteps (je Vollschritt) steuern können. Allerdings hatte ich das nie genutzt. Ich bin bei den 16 Microsteps, die auch beim A4988 möglich waren, geblieben.

Dann kamen im Herbst 2014 die “Silencioso”. Bis zu 128 Microsteps waren mit diesem Treiber möglich. Je mehr Microsteps, desto genauer kann der Drucker arbeiten. Theoretisch jedenfalls. Mal davon abgesehen, dass die Mechanik der Hobby- und Semiprofessionellen 3D Drucker keine Auflösungen im einstelligen Micromillimeterbereich zulassen, gibt es auch noch Fallstricke bei den Treibern, wie sie die Microsteps umsetzen. Um diese “Unzulänglichkeiten” zu zeigen, hat der User Willy aus dem RepRap Forum einen Schrittmotor-Tester gebaut.

Hier ein schönes Video von Willy aus dem RepRap-Forum.

Kurz gesagt: Microstep ist nicht gleich Microstep.

Über das RepRap Forum bin ich auf Angelo mit seinen Silencioso gestoßen. Nicht gerade günstig diese Treiber, aber versprochen wird, bzw wurde viel. Der anfängliche Preis von ca. 40 Euro je Treiber war dann doch auch erst mal abschreckend. Die DRV8825 kosten immerhin unter 10 Euro je Stück. Als der Preis dann auf 25 Euro gesenkt wurde, habe ich mir die Silencioso auch mal bestellt. 3 Stück brauche ich für meinen Delta-Drucker. Das ist auch schon mal eine Menge Geld. Die Silencioso werden nicht wie meine vorherigen Treiber auf mein RAMPS gesteckt. Ein kleines bisschen Bastelarbeit war nötig. Aber das war nicht weiter schlimm. Doof war nur, dass mal gleich zwei von drei Treibern defekt waren. Zum Glück war es “nur”, dass die Treiber nicht stromlos geschaltet werden konnten. D.h. auch wenn die Motoren abgeschaltet sein sollten, konnte man die Achsen an den defekten Treibern nicht bewegen. Aber man konnte immerhin drucken. Kurz darauf habe ich noch mal zwei neue Silencioso bestellt. Und schon wieder ein Treiber von zwei defekt. Diesmal hat der eine defekte Treiber gar nicht funktioniert. 5 gekaufte Treiber und 2 funktionieren. Na super. Da war meine Freude groß.

In dieser Zeit hatte ich mit dann auch einen Arduino DUE und ein RADDS gekauft. Mein zuvor verwendeter Arduino Mega war zu langsam. Bei 64 Microsteps konnte ich nur noch sehr langsam drucken. Selbst bei 32 Microschritten durfte ich nicht zu schnell drucken. Viele fragen sich nun bestimmt, warum schon bei 32 Microschritten Geschwindigkeitsprobleme auftraten. Das liegt daran, dass ich 0,9° statt der üblichen 1,8° Schrittmotoren habe. Der Arduino muss also schon mal von Grund auf doppelt so viele Schritte bei 0,9° berechnen. Auch bei dem RADDS hat mich mein Unglück übrigens nicht verlassen, denn auch dieses war defekt. Nach langem Hin und Her, auch in einer Telefonkonferent mit Marcus Littwin, dem Entwickler hinter Repetier,  stellte sich heraus, dass das EEPROM auf dem RADDS defekt ist. Mit dem Ersatz-DUE von Angelo lief es dann erst mal wieder einigermaßen. Nach dieser Odyssee hat mich die Motivation verlassen und ich habe erst mal alles Rund ums Thema 3D Druck liegen gelassen. Zumal die Geldreserven auch zuneige gingen.

Warum habe ich die defekten Silencioso nicht reklamiert? Ja, manchmal frage ich mich das auch. Hätte ich diese Treiber in einem mir anonymen Shop gekauft, hätte ich sie auf jeden Fall reklamiert. In diesem Fall hatte ich sie bei Angelo gekauft. Er hat mir bei allgemeinen 3D Druck Sachen und auch versucht bei meinen speziellen Problemen mit den Treibern  und dem Arduino DUE zu helfen. So habe ich das Geld als Entwicklungshilfe für die RepRap Community abgeschrieben. Auch Repetier hat eine kleine Spende bekommen, da er mir ermöglicht hat, die Firmware so zu ändern, dass ich mit dem defekten Arduino DUE drucken konnte.

Was Moralisches:
Open Source bedeutet eben nicht, dass alles kostenlos ist. Es gibt viele Menschen, die ihren Lebensunterhalt mit Open Source Produkten verdienen (müssen). Auch Menschen, die nichts mit ihrer Arbeit für die Open Souce Community verdienen wollen, sollte man dann auf eine andere Weise würdigen. Diese Menschen, ob nun mit oder ohne kommerzielle Interessen, investieren viel Zeit in ihre Projekte, damit die breite Masse ein auf sie anpassbares Produkt bekommen. Also bitte nicht einfach immer nur die “kostenlosen” Dinge abgreifen und dann auch noch beschweren. Statt mit Geld kann man natürlich auch mit Beteiligung helfen. Man kann testen, so wie ich es hier mache, oder man hilft bei der Entwicklung.
So, Moral Ende.

Also die Silencioso sind leise und die Druckergebnisse sind auch gut, wenn die Treiber funktionieren. Bei einem der funktionierenden Treiber stellte sich noch ein anderes Problem heraus. Wie ich schon schrieb, werden die Silecioso nicht auf das RAMPS oder RADDS gesteckt, sondern hinten mit einem Gehäuse an die Schrittmotoren geschraubt. Eigentlich keine schlechte Idee. Bei meinem nur ungünstig, da ich dann nur noch schwer an die Stelpoti für Strom und Decay komme. Auch die Schalter zum Einstellen der Mikoschritte sind nur schwer erreichbar. Aber weiter zum Problem. Die Platine mit dem Treiber wird in ein lackiertes Metallgehäuse gelegt. Bei einigen Treibern passt die Platine allerdings nur sehr stramm in das Gehäuse. An einer Stelle hat die Platine an der Seite einen Messpunkt (für Vref, Motorstrom). Dieser Messpunkt kann sich mit der Zeit duch Vibration der Schrittmotoren duch den Lack schleifen und eine Verbindung kommt zustande. Über das Gehäuse und den Schrauben wird dann weiter eine Verbindung zum Gehäuse der Schrittmotoren hergestellt. Diese wiederum sind mit dem Metallrahmen des Druckers verbunden und der Metallrahmen liegt auf Masse. Der Messpunkt hat eine positive Spannung, so dass nun eine Menge Strom abfließt und der Treiber dann heiß wird und sich abschaltet. Meine Notlösung war nun erst einmal, dass ich die Treiber nicht mehr an die Schrittmotoren geschraube habe. Das hat funktioniert. Sieht aber mehr als bescheiden aus. 😉

Während dieser ganzen Umbauarbeiten habe ich immer wieder mal ein Ton-Video aufgenommen, damit man mal den Lautstärkeunterschied zwischen den Treibern hören kann. Zuerst der Arduino Mega mit den DRV8825, dann Arduino Mega mit den Silencioso mit verschiedenen Mikroschritten und zu Guter letzt der Arduino DUE mit dem RADDS plus Silencioso.

Das Video habe ich bei Youtube hochgeladen und ihr könnt es euch auch hier anschauen.

Eigentlich wollte ich nur einmal kurz das Video hier vorstellen, aber dann ist der Text doch ein bisschen länger geworden als erwartet.