Stepping motor fundamentals

Last Updated on 4. October 2026 by SuffocationLink status: OK

Hier soll der Grundstein zum Betrieb von Schrittmotoren an Microcontrollern gelegt werden. Es werden in diesem Artikel:

  • Das Funktionsprinzip beschrieben
  • Einige Eigenschaften und Kenndaten benannt
  • Sowie ein paar Tipps gegeben

Es gibt viele Quellen im Netz, welche die Grundlagen schon erschöpfend beschreiben. Es handelt sich hierbei mehr um eine Sammlung nützlicher Informationen und soll zum besseren Verständnis meiner anderen Projekte beitragen. Auch ist diese Fassung nicht final, es werden immer mal wieder Informationen hinzukommen.

Eine gute Einführung gibt es wie immer bei Wikipedia, den Artikel habe ich unten gelinkt. Sollte dennoch was Wichtiges fehlen oder Fragen bestehen, einfach einen Kommentar dalassen, ich freue mich über (fast 😉 ) jede Rückmeldung.

Facts

How it works

Schrittmotoren bestehen wie andere einfache Gleichstrom-Motoren aus einer Welle, Festmagnet(en) und zwei oder mehr Spulen. Es gibt auch andere Bauweisen, die hier aber keine Berücksichtigung finden sollen.

Unterschied zu simplen Gleichstrommotoren

Bei Gleichstrommotoren wird die Ansteuerung der Spulen durch den Kommutator (Polwender) gesteuert und befinden sich auf dem Stator der Welle. Zum Betrieb des Motors wird eine Spannung angelegt. Über die Polung der Spannung kann die Richtung und über die Höhe der Spannung die Geschwindigkeit geregelt werden.
Beim Schrittmotor sind die einzelnen Spulen nach außen geführt und werden einzeln gesteuert. Sie befinden sich im Gehäuse, während auf der Welle ein Festmagnet sitzt. Die Reihenfolge der Aktivierung der Spulen bestimmt die Richtung, und die Geschwindigkeit wird über den Ansteuerungstakt festgelegt (hohe Frequenz, schnelle Drehgeschwindigkeit).

Advantages

Die Lage der Welle ist genau steuerbar und nach einer Justage bekannt. Somit können Schrittmotoren ohne zusätzliche Messeinrichtungen wie Odometrie angesteuert werden.

Disadvantages

Die Ansteuerung von Schrittmotoren ist physikalischen Grenzen unterworfen. Je nach Belastung der Welle und der Schaltgeschwindigkeit kann es zu Schrittverlusten kommen. Dies bedeutet, es wird der nächste Schritt angesteuert, obwohl die Welle die Position des letzten Schrittes noch nicht erreicht hat. Bei hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten wird auf herkömmliche Motoren mit einer Messeinrichtung zurückgegriffen.

Properties

Es gibt unterschiedliche Eigenschaften, die einen Schrittmotor auszeichnen, die wichtigsten sollen hier aufgeführt werden:

EigenschaftDescription
Polanzahl Anzahl der Pole, bestimmt, wie genau ein Schrittmotor gesteuert werden kann.
SchrittwinkelBeschreibt, um wie viel Grad sich die Welle für einen Schritt dreht. (Beispiel 1.8° => 200 Schritte für 360°)
Schritte/ UmdrehungAnzahl der Schritte für eine Umdrehung der Welle (Siehe Schrittwinkel)
DrehmomentIm Grundprinzip die Stärke des Motors abhängig vom Strom.
MicroschrittbetriebFeinere Ansteuerung der Spulen, um Zwischenschritte und eine höhere Laufruhe zu erreichen.
Bipolar/UnipolarUnterschiedliche Ansteuerung der Spulen (Siehe hierzu den unten gelinkten Wikipedia-Beitrag)
NEMANormung des Flansches bzw. der Lochabstände zur Befestigung des Motors (Nema 17 immer 42x42mm)

Areas of application

  • Plotter
  • (3D) Drucker
  • Fräsen
  • CD-Abspielgeräte
  • Scanner
  • Roboterarme

Views

Hier ein paar Beispiele für Schrittmotoren

Tricks und Tipps

Polpaare finden

Wichtig beim Schrittmotor ist zu wissen, welche Polpaare zusammengehören. Sie können durch Messen des Widerstands zwischen zwei Anschlüssen bestimmt werden. Wird ein geringer Widerstand gemessen, gehört das Anschlusspaar zusammen.
Wenn kein Messgerät zur Hand ist, kann man auch die Kurzschlussmethode verwenden. Es werden zwei Adern, beispielsweise mit einem Draht, kurzgeschlossen. Dreht sich die Achse des Motors schwerer, gehören diese zusammen. (blah blah Induktion bla… blah … ) . Probierts mal aus, es funktioniert.

Ansteuerung über Controller

Die überwiegende Zahl der Schrittmotoren kann wegen ihrer Leistungsaufnahme nicht direkt am Microcontroller betrieben werden. Hierfür bedarf es einer sog. Motorway bridgeLink status: Unknown oder auch Stepperdriver genannt. Diese wird mit dem geringen Strom des Controllers gesteuert und regelt die Spannung/den Strom einer externen Spannungsquelle zum Motor. Hier ein paar Links zu bestehenden Beiträgen.

Libraries

Es gibt Unmengen an Bibliotheken zum Betrieb von Schrittmotoren, hier exemplarisch ein paar, die ich auch schon verwendet habe. Meist gehören sie zur entsprechenden Zusatzplatine.

In der Arduino Gui ist eine Schrittmotor-Bibliothek enthalten, diese wird über
#include <Stepper.h>
eingebunden. Im Datei-Menü bei den Beispielprogrammen befinden sich auch welche für die Stepper-Bibliothek.

Von Adafruit für den Arduino Motorshield V1 https://github.com/adafruit/Adafruit-Motor-Shield-libraryLink status: Unknown

Von Adafruit für den Arduino Motorshield V2 https://github.com/adafruit/Adafruit_Motor_Shield_V2_LibraryLink status: OK

Für den schnellen Schritt 😉
https://github.com/Stan-Reifel/SpeedyStepperLink status: Unknown

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Sources

https://de.wikipedia.org/wiki/SchrittmotorLink status: Unknown

https://de.wikipedia.org/wiki/GleichstrommaschineLink status: Unknown

DateChangeAuthor
04.10.2026Rechtschreibung korrigiert: Tippfehler, Kommas, Groß-/Kleinschreibung, Grammatik, FormulierungenSuffocation
03.10.2026Log-Liste eingefügtSuffocation
16.03.2020Post createdSuffocation
Changelog

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