{"id":9150,"date":"2024-12-03T10:30:15","date_gmt":"2024-12-03T09:30:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wegneronline.com\/blog\/?p=9150"},"modified":"2024-12-03T10:50:33","modified_gmt":"2024-12-03T09:50:33","slug":"stepper-motoren-in-flipperautomaten-ein-drama-in-drei-akten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wegneronline.com\/blog\/2024\/12\/03\/stepper-motoren-in-flipperautomaten-ein-drama-in-drei-akten\/","title":{"rendered":"Stepper Motoren in Flipperautomaten – ein Drama in drei Akten"},"content":{"rendered":"\n

Jeder Flipperautomat hat ein besonderes Gimmick, liebevoll auch Toy genannt. Egal, ob es der sprechende, mechanische Kopf beim Funhouse<\/a> ist oder die Burg beim Medieval Madness<\/a>: Diese Toys sind so eine Art Alleinstellungsmerkmal des jeweiligen Flippermodells und viel Entwicklungsarbeit steckt seitens der Designer in diesen.<\/p>\n\n\n\n

Umso bedauerlicher ist es, wenn ein solches Toy nicht funktioniert. Egal, ob es nun den Spielverlauf beeinflusst oder nicht. <\/p>\n\n\n\n

Mein „Who Dunnit<\/a>“ hat mehrere solcher Toys – eines davon ist eine Slot Machine unter dem Spielfeld<\/a>. Mit dieser kann sich der Spieler Extrab\u00e4lle, bestimmte Spielablaufereignisse (tolles Wort!) usw. erspielen. Geht diese mechanische Slot Machine nicht, wird sie einfach auf dem Display angezeigt. Kein gro\u00dfes Drama also, aber trotzdem nervig.<\/p>\n\n\n\n

Also habe ich einen Reparaturversuch gewagt.<\/p>\n\n\n\n

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(Quelle<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n\n\n\n\n

Akt 1: Das Problem<\/h2>\n\n\n\n

Bei meinem „Who Dunnit“ habe ich das Problem vom Vorbesitzer geerbt. Die Slot Machine besteht aus drei Walzen (links – mitte – rechts). Davon funktionierte bei meinem Modell nur die linke. Die mittlere und rechte Walze zuckte eher, ruckelte mal etwas nach oben oder unten, und summte haupts\u00e4chlich. Au\u00dferdem wurden die Transistoren (klassische TIP102 und TIP 107) sehr hei\u00df, also: sehr<\/em> hei\u00df.<\/p>\n\n\n\n

Auff\u00e4llig war direkt, dass die linke Walze einen anderen Motor verbaut hatte, als die mittlere und rechte Walze, die sich beide den gleichen Motor teilen. So wirklich nachgedacht habe ich nicht dar\u00fcber: Mutma\u00dflich wurden da mal Motoren vom Vorbesitzer ersetzt. Passiert, Dinge gehen kaputt. Und dass gleich zwei Motoren nicht kaputt, aber inkompatibel sind, kam mir nicht durch den Kopf. Aber dazu sp\u00e4ter mehr. \ud83d\ude09<\/p>\n\n\n\n

Wie funktioniert das Ding?<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Die Slot Machine besteht aus<\/p>\n\n\n\n

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  1. den drei Walzen (runde Plastikr\u00e4der mit unterschiedlichen Aufklebern),<\/li>\n\n\n\n
  2. einem Opto, also einer Lichtschranke – die Walzen haben eine Einkerbung an der Nullposition; die Position einer Walze wird dann einfach berechnet (Nullposition + Anzahl der Steps\/Pulse = neue Position),<\/li>\n\n\n\n
  3. drei identischen Stepper Motor Controller Boards,<\/li>\n\n\n\n
  4. drei Stepper Motoren,<\/li>\n\n\n\n
  5. drei Lampenfassungen und die dazugeh\u00f6rige Verkabelung,<\/li>\n\n\n\n
  6. einem Metallgeh\u00e4use, das von unten an das Spielfeld geschraubt wird.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n
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    Quasi ein manueller Stepper Motor?<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Ein Stepper Motor hei\u00dft so, weil er sich in festen Schritten bewegt. Ganz einfach ausgedr\u00fcckt: Im Gegensatz zu einem „normalen“ Motor, der Strom bekommt und dann „durchl\u00e4uft“, wird ein Stepper Motor in Impulsen angesteuert. Jeder Puls sorgt daf\u00fcr, dass der Motor sich bewegt und dann wieder stehen bleibt. Wer von euch diese Hand-Z\u00e4hldr\u00fccker kennt (siehe Bild rechts): Gleiches Prinzip. Es wird einmal gedr\u00fcckt (= elektrischer Puls) und das Z\u00e4hlwerk klickt zur n\u00e4chsten Position bzw. Zahl.<\/p>\n\n\n\n

    Wer mal einen Stepper Motor aufgemacht hat, sieht das auch direkt: Der Rotor ist eben nicht glatt, sondern wie ein Zahnrad geriffelt. Genauso geriffelt ist die Innenseite des Motorgeh\u00e4uses, in welchem der Rotor (mehr oder weniger) frei drehend sitzt. Die Ansteuerung muss also nur im richtigen „Takt“ die Pulse vorgeben. Da in dem Stepper Motor zwei Spulen verbaut sind, die alternieren – und damit eine Rotation vorw\u00e4rts oder r\u00fcckw\u00e4rts erm\u00f6glichen – muss die Steuerung also abwechselnd Pulse auf Spule A und Spule B geben.<\/p>\n\n\n

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    \"\"\n\t\t\t\n\t\t\t\t\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t<\/button>
    Eine \u00dcbersicht der Teile, v.a. gut zu erkennen: Geriffelter Rotor, geriffelte Geh\u00e4use-Innenseiten. (Quelle: YouTube-Video von „IEEE Spectrum“<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Eigentlich ein simples Konzept. So schwer kann das ja nicht sein, das wieder zum Laufen zu bekommen. Drei Motoren, eine einfache Ansteuerung und \u00fcberschaubare Fehlerquellen.<\/p>\n\n\n\n

    Haha, tja. Dachte ich.<\/p>\n\n\n\n

    Erste Schritte<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

    Meine Fehlersuche zog sich locker \u00fcber ein ganzes Jahr. <\/p>\n\n\n\n

    Instinktiv habe ich bei dem Zucken und Hin-und-Her-Wackeln der Walzen an die Ansteuerung der Motoren gedacht: Wenn die Ansteuerung nicht richtig alternierend pulsiert, dann arbeiten Vorw\u00e4rts- und R\u00fcckw\u00e4rtsbewegung gegeneinander und wir nehmen das als „Zittern“ war. Mein Fokus lag daher auf den Stepper Motor Controller Boards.<\/p>\n\n\n\n

    Folgende Dinge habe ich in der Zeit versucht:<\/p>\n\n\n\n