Motor-Treiber im Vergleich

Grundlagen

Ein Motor-Treiber ist eine elektronische Schaltung, die die Brücke zwischen einem Mikrocontroller (wie dem Arduino) und einem Motor schlägt.

Aufgabe:
Kurz gesagt, die Hauptaufgabe eines Treibers ist es, den notwendigen, höheren Strom zu liefern, den der Motor benötigt, da die digitalen Ausgänge eines Mikrocontrollers nicht genügend Energie bereitstellen können. Der Treiber wandelt die schwachen Steuersignale in kräftige Leistung um. Bei Gleichstrommotoren ermöglicht er zudem die Richtungsänderung und steuert die Geschwindigkeit über PWM. Bei Schrittmotoren sorgt er für eine präzise Bewegung, indem er die Motorwicklungen in der richtigen Reihenfolge ansteuert.

Ausgangsspannung:
Die Ausgangsspannung eines Motor-Treibers ist nicht fest. Sie ist im Grunde genommen die gleiche wie die Eingangsspannung, mit der du das Modul versorgst. Der Treiber fungiert als Schalter, der diese Spannung in variablen Intervallen an den Motor anlegt. Die Geschwindigkeit wird durch ein Pulsweitenmodulations-Signal (PWM) gesteuert. Dabei wird die Spannung sehr schnell ein- und ausgeschaltet. Je länger die „Ein“-Phase im Verhältnis zur „Aus“-Phase ist, desto höher ist die effektive Spannung, die am Motor ankommt, und desto schneller dreht er sich.

H-Brücke:
Eine H-Brücke ist eine spezifische elektronische Schaltung, während ein Motortreiber ein fertiges Modul oder ein integrierter Schaltkreis (IC) ist, der oft eine oder mehrere H-Brücken enthält. Man kann sagen: Die H-Brücke ist das Herzstück des Motortreibers.
Die H-Brücke ist eine grundlegende Schaltung, die es ermöglicht, die Polarität an einer Last, wie einem Gleichstrommotor, umzukehren. Sie besteht typischerweise aus vier Schaltbausteinen (z.B. Transistoren), die so angeordnet sind, dass sie die Form des Buchstabens „H“ bilden. Indem man die Schalterpaare gezielt schließt, kann der Strom in zwei verschiedene Richtungen durch den Motor fließen, was die Drehrichtung ändert.

Unterschied zum DC-DC-Wandler:
Ein Motor-Treiber ist kein DC-DC-Wandler. Letzterer ist ein Spannungsregler, der eine Eingangsspannung in eine stabile Ausgangsspannung umwandelt. Ein Treiber hingegen ist primär eine Steuerungseinheit, die die Polarität und Intensität des Stromflusses zum Motor regelt. Er steuert also die Drehrichtung und -geschwindigkeit, während ein DC-DC-Wandler einfach eine konstante Spannung liefert.

L298N | Motor-Treiber

Der L298N ist ein robuster und weit verbreiteter Treiber, der auf einer H-Brücke basiert. Er ist ein echter Klassiker, der besonders in der Maker-Szene beliebt ist. Du kannst mit ihm zwei Gleichstrommotoren oder einen Schrittmotor ansteuern. Obwohl er etwas ineffizienter ist und daher viel Wärme erzeugt, ist er wegen seiner Einfachheit und des günstigen Preises oft die erste Wahl für Einsteigerprojekte.

Motortyp: DC-Motor, Schrittmotor
Max. Strom: bis zu 2A pro Kanal
Eingangsspannung: 5V – 35V
Logik-Spannung: 5V
Anzahl der Motoren: 2 DC-Motoren oder 1 Schrittmotor

L9110 | Motor-Treiber

Der L9110 ist ein kompakter und kostengünstiger Motortreiber, der sich gut für Hobbyprojekte und den Einstieg in die Motorsteuerung eignet. Es handelt sich um ein Modul mit zwei unabhängigen H-Brücken, was bedeutet, dass du damit zwei Gleichstrommotoren oder einen bipolaren Schrittmotor steuern kannst.
Der L9110 ist eine beliebte Alternative zu größeren Treibern wie dem L298N, besonders wenn du kleine, stromsparende Motoren verwendest, die nicht mehr als 800mA benötigen. Seine geringe Größe und der einfache Anschluss machen ihn ideal für kleine Roboter oder ferngesteuerte Spielzeuge.

Motortyp: DC-Motor
Max. Strom: 0,8A
Eingangsspannung: 5,5V-27V
Logik-Spannung: 3,3V – 5V
Anzahl der Motoren: 2 DC-Motoren oder 1 Schrittmotor

A4988 | Motor-Treiber

Der A4988 ist der Standard-Treiber für Schrittmotoren, der vor allem in 3D-Druckern und CNC-Maschinen zum Einsatz kommt. Sein großer Vorteil ist die Fähigkeit zu Mikroschritten, die eine feinere und leisere Bewegung des Motors ermöglichen. Er lässt sich sehr einfach über zwei Pins steuern (Step/Direction), was ihn ideal für Projekte macht, bei denen Präzision gefragt ist.

Motortyp: Bipolarer Schrittmotor
Max. Strom: 2A (mit Kühlkörper)
Eingangsspannung: 8V – 35V
Logik-Spannung: 3,3V – 5V
Mikroschritte: bis zu 1/16

DRV8825 | Motor-Treiber

Der DRV8825 ist eine modernere und leistungsfähigere Alternative zum A4988. Er bietet eine höhere Strombelastbarkeit und eine noch feinere Mikroschritt-Auflösung von bis zu 1/32, was zu einer noch präziseren und ruhigeren Bewegung des Schrittmotors führt. Er ist zwar etwas empfindlicher, aber für Projekte, die höchste Präzision erfordern, die bessere Wahl.

Motortyp: Bipolarer Schrittmotor
Max. Strom: 2,2A (mit Kühlkörper)
Eingangsspannung: 8,2V – 45V
Logik-Spannung: 3,3V – 5V
Mikroschritte: bis zu 1/32

L293D | Motor-Treiber

Der L293D ist ein sehr einfacher und kleiner Treiber, der oft in Arduino-Starter-Kits zu finden ist. Er kann zwei Gleichstrommotoren in beide Richtungen steuern, ist aber nur für sehr kleine Ströme ausgelegt. Er ist perfekt für Einsteiger, die ihre ersten Erfahrungen mit der Motorsteuerung sammeln, aber für leistungsstärkere Motoren ist er ungeeignet.

Motortyp: DC-Motor, Schrittmotor
Max. Strom: 0,6A
Eingangsspannung: 4,5V – 36V
Logik-Spannung: 5V
Anzahl der Motoren: 2 DC-Motoren

ULN2003 | Motor-Treiber

Der ULN2003 ist kein klassischer H-Brücken-Treiber, sondern ein Darlington-Transistor-Array. Er kann Ströme nur in eine Richtung leiten und ist daher ideal für die Steuerung von unipolaren Schrittmotoren. Häufig wird er mit dem beliebten 28BYJ-48 Schrittmotor geliefert. Er eignet sich auch gut zum Schalten anderer Lasten wie Relais oder LEDs.

Motortyp: Unipolarer Schrittmotor
Max. Strom: 0,5A pro Kanal
Eingangsspannung: Bis zu 50V
Logik-Spannung: 5V
Anzahl der Motoren: 1 unipolarer Schrittmotor

BTS7960 | Motor-Treiber

Der BTS7960 ist das Kraftpaket unter den Motortreibern. Wenn du einen großen, leistungsstarken Gleichstrommotor steuern musst, ist dieses Modul die richtige Wahl. Er kann extrem hohe Ströme verarbeiten und verfügt über umfassende Schutzfunktionen wie Überstrom- und Übertemperaturschutz. Er ist für industrielle Anwendungen oder große Projekte gedacht, bei denen die kleinen Treiber an ihre Grenzen stoßen.

Motortyp: DC-Motor
Max. Strom: bis zu 43A
Eingangsspannung: 5,5V – 27V
Logik-Spannung: 5V
Anzahl der Motoren: 2 DC-Motoren

Schritt für Schritt den Motor-Treiber auswählen

Die Wahl des passenden Motor-Treibers ist entscheidend. Die Auswahl richtet sich nach dem Motortyp, den Leistungsanforderungen und den spezifischen Funktionen, die du benötigst. Es folgt eine Schritt für Schritt Anleitung, wie man hier am besten vorgeht.

Schritt 1: Motortyp identifizieren:
Zuerst musst du wissen, welchen Motortyp du verwenden möchtest.
-DC-Motor: Brauchst du einen Motor, der sich einfach nur dreht und dessen Geschwindigkeit du steuern möchtest?
-Schrittmotor: Soll dein Motor präzise positioniert werden und in exakten Schritten arbeiten?

Schritt 2: Leistungsanforderungen:
Prüfe die Spezifikationen deines Motors.
-Spannung: Welche Versorgungsspannung benötigt dein Motor?
-Strom: Wie viel Strom zieht dein Motor maximal? Achte darauf, dass der Treiber diesen Strom pro Kanal verarbeiten kann.

Schritt 3: Spezifische Funktionen:
Überlege, welche Zusatzfunktionen wichtig für dein Projekt sind.

Zusammenfassung

Die Wahl des richtigen Motor-Treibers hängt stark von deinem Projekt ab. Für einfache Gleichstrom- oder Schrittmotoren sind der L298N oder der A4988 eine gute, kostengünstige Lösung. Wenn es um höchste Präzision geht, greifst du zum DRV8825. Für kleine Motoren reicht oft der L293D, während der BTS7960 für anspruchsvolle, stromintensive Projekte unverzichtbar ist. Indem du die Parameter und die Anwendungsbereiche vergleichst, findest du den Treiber, der am besten zu deinen Anforderungen passt.

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