Meccanograph    (Bulletin 54/2005)
von Hans Faust (AMS)
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Meccanograph mit Schrittmotoren-Antrieb

 

Der Aufbau der einfachen Meccanographen ist allgemein bekannt. Die damit erzielbaren Zeichnungen können je nach Ausbau schon als ansprechend bezeichnet werden. Anlässlich eines Gespräches mit unserem Club-Mitglied H. Kunz erwähnte er, dass es sogenannte Guillochier-Maschinen gäbe. Die von diesen Maschinen produzierten Zeichnungen nennt man Guilloche. Laut Lexikon ist eine Guilloche ein Muster aus regelmässig ineinader verschlungenen Linien, u.a. zur Verzierung auf Geldscheinen und Urkunden zum Schutz gegen Nachahmungen; meist hergestellt durch die Bewegungen verwickelter Getriebe.

Als Elektroniker kam mir die Idee, die verwickelten Getriebe durch einige elektronische Bauteile zu ersetzen. Sie machen keinen Lärm und müssen nicht geschmiert werden.

Für die verschiedenen Antriebe werden Schrittmotore verwendet. Dies sind Motoren mit mindestens zwei Wicklungen. Sie haben keinen Kollektor und der Rotor besteht aus Permanentmagneten. Der Schrittmotor ist der geeignete Antrieb zur Umwandlung digitaler Inbformation in mechanische Bewegung. Die handelsüblichen Motoren machen 48 bis 400 Schritte pro eine Umdrehung. Für jeden Schritt müssen die Wicklungen umgepolt werden. Dazu braucht man eine elektronische Steuerschaltung. Um diese zu aktivieren, braucht man eine Rechteckspannung. Sie wird in einem Taktgeber mit variabler Frequenz erzeugt (siehe im Blockschema links oben). Die Rechteckspannungsimpulse werden über Frequenzteiler der für jeden Motor vorhandenen Schrittmotorensteuerung zugeführt. Jeder der von ihr verarbeiteten Impulse bewirkt einen Drehschritt des Motors. Je nach Bauart des Motors braucht es 48 bis 400 Schritte für eine Umdrehung. In meinem Gerät arbeite ich zur Hauptsache mit Motoren, die 200 Schritte pro Umdrehung machen.

Die Schrittmotor-Steuerungen sind so ausgelegt, dass auch im Stillstand ein Strom durch die Wicklungen fliesst. Damit wird der Motor im Stillstand, in seiner letzten Stellung fixiert. Dies ist für die Genauigkeit der Zeichnungen von grossem Vorteil.

Die Motoren M1 und M3 arbeiten über Zahnradgetriebe auf die jeweiligen Antriebe. Um das Spiel in den Zahnrädern zu beseitigen, werden die Excenterscheiben durch Federn gebremst.

Bei den Motoren M4 und M4 sitzen die Excenterscheiben für den Antrieb der Schreibarme dirket auf den Motorwellen.

Es folgt ein kurzer Beschrieb der einzelnen Baugruppen, wie sie auf dem Blockschema zu finden sind:

  1. Rechteckspannungsgenerator mit von Hand gesteuerter variabler Frequenz. Je höher die Frequenz, desto schneller wird gezeichnet (Aufbau mit IC 555; Speisung 12V)
  2. Die Frequenzteiler für die Motoren M1 bis M3 sind aus CMOS-Bausteinen aufgebaut. Die erste Teilstufe kann eine Teilung von 0 bis 9 bearbeiten. Die zweite Stufe übersreicht den Bereich 10 bis90. Diese beiden Stufen können addiert werden, d.h. ich kann z.B. 37 als Teilfaktor erstellen. Die dritte Stufe multipliziert die Zahl, die in Stufe 1 und 2 eingestellt wird. Der Multiplikationsfaktor kann zwischen 2 und 10 gewählt werden; Ich kann somit ohne weiteres z.B. den Teilerfaktor 370 einstellen.
  3. Für die Steuerung der Motoren M4 und M5 sind nur Teiler im Bereich 1 bis 10 vorgesehen, was aber vollauf genügt.
  4. Der Motor M6 für das Abheben der Schreibarme wird mit einer festen Frequenz betrieben.
  5. Für das Zeichnen von Spiralen ist ein separater Generator vorhanden. Er kann für die Steuerung von M1, M2 und M3 gebraucht werden. Die Frequenz dieses Generators kann während des Zeichnens stufenlos verändert werden.

 

 

 

 
   

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