550 MicroStepper Pro - Neue Version (2026)

Der MicroStepper Pro ist die Weiterentwicklung der WS2811 - Stepperplatine.
Ziel der Weiterentwicklung war eine deutliche Vereinfachung des Aufbaus und die flexible Nutzung aller Funktionen.
Bis auf die Anschlussmöglichkeit von Hall Sensoren als Endschalter bietet die deutlich kleinere Platine alle Funktionen der WS2811 - Stepperplatine zzgl. einiger Komfort-Funktionen.
Doch nicht nur die Platine soll durch Einfachheit überzeugen. Auch die hier veröffentlichte Anleitung soll die Thematik Stepper vollumfänglich erläutern.
Statt sich ausschließlich auf den Zusammenbau der Platine zu konzentrieren, soll diese Seite zum Nachschlagewerk Rund um das Thema werden.

Der Zusammenbau beschränkt sich auf gerade mal acht Bauteile zzgl. des Stepper Treibers.
Danach ist der Stepper sofort einsatzbereit, und es kann mit dem Einstellen der Treiberspannung begonnen werden.

Über die Schraubklemme können Spannungen bzw. Ströme zur Verfügung gestellt werden, die für das Flachbandkabel zu hoch sind. Für kleine Ströme (<500mA) bei 5 Volt oder 12 Volt übernimmt die neue Platine das Konzept von Theos MLL Stepper in Form eines streckbaren Wahljumpers.
Links gesteckt gibt er die 5 Volt des Flachbandkabels an den VMOT-Eingang des Treibers, rechts gesteckt die 12 Volt (sofern 12 Volt am Universal Verteiler eingespeist werden). Reichen Spannung oder Strom nicht aus, wird er nicht gesteckt und die Stromversorgung erfolgt über die Schraubklemme. Der Treiber A4988 ist für eine Motorspannung von bis zu 35 Volt ausgelegt.
Oberhalb des Wahljumpers befindet sich eine gelbe Kontroll-LED. Sie leuchtet, sobald die Motorspannung über eine der drei Methoden eingespeist wird. Der Vorwiderstand ist so ausgelegt, dass bei einer maximal zulässigen Motorspannung von 35 Volt die zulässigen 18,5mA durch die gelbe LED fließen. Bei einer Motorspannung von 5 Volt fließen gerade mal 1,7mA durch die LED, bei 12 Volt optimale 5mA. Die LED ist nur bei geöffnetem Gehäuse sichtbar und soll Fehler beim Aufbau verhindern. Daher wurde hier auf eine aufwändige Konstantstromquelle verzichtet.

Prinzipiell muss man den Schaltplan bei der Nutzung von Endschaltern anpassen, sodass sich die Schaltung nicht mehr ohne Endschalter betreiben lässt. Der MicroStepper Pro hat die Bauteile für die Endschalter dank Vorbestückung bereits an Bord.
An dieser Stelle möchte ich mich ganz herzlich bei Frank bedanken, ohne dessen Einsatz die Option der Vorbestückung nicht möglich wäre und die Platine in der Form niemals realisiert worden wäre. Danke Frank!
Mit einem kleinen Umschalter (Limit on) lassen sich also die Endschalter aktivieren und bei Nichtgebrauch auch wieder deaktivieren (Limit off).
Als Endschalter eignen sich sowohl Microschalter als auch Reedkontakte. Wichtig ist jedoch, dass es sich um Öffner handelt. Der Öffner unterbricht quasi die Stromzufuhr in aktiver Richtung. Da die entgegengesetzte Richtung in dem Moment geschlossen ist, kann der Stepper Motor durch einen Richtungswechsel ungehindert wieder starten.

Stepper Treiber haben bis zu drei Pins, über die sich die Anzahl der Schritte und somit die Geschwindigkeit des Motors reduzieren lässt. Schließt man beispielsweise den Pin MS1 an Plus an, so halbiert sich die Geschwindigkeit. Diese Einstellung ist dann aber fest per Steckjumper eingestellt und lässt sich nicht digital beeinflussen. Die alte WS2811 - Stepperplatine hatte bereits eine Möglichkeit, die voreingestellte Geschwindigkeit auf 100% zu erhöhen, indem alle Pins, die an Plus angeschlossen waren, über den Ausgang eines WS2811 zurück auf Minus gezogen wurden. Der MicroStepper Pro greift genau diese Idee auf, setzt aber alle drei Pins MS1 bis MS3 ab Werk auf Plus. Somit läuft der Schrittmotor in der Grundstellung mit nur 1/16 der maximalen Geschwindigkeit. Ein zusätzlicher WS2811 kann nun jeden einzelnen der drei Pins gegen Masse ziehen, sodass sich mit dem Programm Generator oder dem Pattern Configurator fünf unterschiedliche Geschwindigkeiten einstellen lassen (1, 1/2, 1/4, 1/8 und 1/16*). Das funktioniert auch während des Betriebs in der Bewegung. Es ist zwar eine harte Abstufung ohne sanften Übergang zwischen den Geschwindigkeiten, jedoch lassen sich mit dieser Funktion bereits sehr gute Effekte erzielen, und wenn es am Ende nur dazu genutzt wird, auch nachträglich eine Korrektur der Geschwindigkeit durchzuführen, ohne nochmal an die Platine ran zu müssen.
Der WS2811 zur Geschwindigkeitssteuerung ist in der Kette der erste von beiden und muss in der Programmierung vor Bewegung und Richtung definiert werden.
Soll die Geschwindigkeit unabhängig vom Pattern Configurator erfolgen, so reicht eine einstellbare RGB-LED vor dem Pattern der Bewegung. Alternativ können die folgenden Farben selbstverständlich auch im Pattern verwendet werden, um unterschiedliche Geschwindigkeiten zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu steuern. Während man bisher den Jumper MS1 durch Überbrücken auf Plus ziehen musste, um die Geschwindigkeit zu halbieren, muss man hier jetzt genau das Gegenteil tun, nämlich die anderen Kanäle (Grün & Blau) auf Minus ziehen, indem man beide mit 255 aktiviert. Denn wie wir wissen, schaltet der WS2811 gegen Minus.
Für die erste Inbetriebnahme des Motors empfiehlt es sich, für diesen WS2811 eine LED einstellbar in weiß mit voller Helligkeit zu definieren. So hat der Motor bei den ersten Tests die volle Geschwindigkeit.

*) Nicht alle Motoren reagieren auf stark reduzierte Schritte.

Mit einem Dekadenzähler (CD4017B) lassen sich die Schrittsignale am „STEP“-Eingang des Treibers zusätzlich zu den „MS“-Eingängen reduzieren. Wird über den CD4017 also nur jeder zweite Schritt ausgelöst und am MS1-Eingang die Anzahl der Schritte auf 1/2 gesetzt, führt der Schrittmotor nur noch jeden vierten Schritt aus.
Ähnlich wie bei den Endschaltern muss auch bei der Verwendung des Dekadenzählers die Schaltung so angepasst werden, dass eine Nutzung ohne ihn nicht möglich ist. Da der IC die Anzahl der Schritte aber in der höchsten Stufe bereits halbiert, wird auch dieser per Umschalter aktiviert (UMS). Die Einstellung der Geschwindigkeit wird mit der Einstellung über die MS-Pins multipliziert. Ist beispielsweise der Eingang MS1 auf High (also 1/2) und der Ultra Micro Step Eingang auf 1/3, so läuft der Motor mit 1/6 seiner Geschwindigkeit. Die Kombination aus festen Ultra Micro Steps und einstellbaren Micro Steps über den WS2811 ergibt eine Vielzahl an Möglichkeiten. Ein großer Vorteil des CD4017 ist, dass die Schrittmotoren leiser sind, wenn die Steps über den Dekadenzähler eingestellt werden und nicht über die MS-Eingänge des Stepper Treibers. Benötigt man hingegen die volle Geschwindigkeit des Schrittmotors, müssen die Micro Steps aktiviert werden (MS). Hier darf ruhig etwas experimentiert werden.

Wichtig ist hier die Schalterstellung UMS, mit der die Jumperbrücke erst freigegeben wird.

Hier ist etwas Vorsicht geboten. Theo und ich haben uns lange mit der richtigen Reihenfolge der Anschluss Pins beschäftigt und sehr viel im Internet recherchiert. Am Ende waren wir uns einig, dass nur die Reihenfolge, wie sie am Stepper Treiber vorgegeben ist, die richtige ist. Sie hat den Vorteil, dass man den Motor nicht versehentlich verpolen kann sondern sich im schlimmsten Fall lediglich die Richtung verstellt, wenn man den Stecker um 180° dreht. Damit sind alle Anschlusskabel alter Stepper-Platinen inkompatibel und müssen an die aktuelle Reihenfolge angepasst werden (A- A+ B+ B-).

Genau wie bei allen Vorgängern wird auch beim MicroStepper Pro der ungenutzte Kanal Blau des zweiten WS2811 als Anschluss für externe LEDs zur Verfügung gestellt. Neu ist, dass die LED sich den Anschluss der externen LED mit einer alternativen internen LED teilt. Entweder wird eine achtpolige Stiftleiste für die Endschalter und den Schrittmotor genutzt, um eine interne LED zu installieren oder eine zehnpolige Stiftleiste, um die LED extern zu verbinden.

Der MicroStepper Pro ist die erste Stepper Platine, die das Signal durchreicht. Während der Entwicklung bestätigten die Testaufbauten immer wieder den niedrigen Stromverbrauch. Wird der Schrittmotor mit 12 Volt betrieben, reichen oftmals weniger als 50mA, also ungefähr so viel, wie bei einer WS2812. Diese Entscheidung macht den gemeinsamen Anschluss von Bewegung und Licht in einem Objekt komfortabler. Soll hinter der Platine nichts mehr angeschlossen werden, so muss das Signal im ausgehenden Wannenstecker terminiert werden. Auf der Platine ist eine entsprechende Kennzeichnung.

Die neue Platine ist mit 49,4x38mm so klein, dass man sie bequem in ein Haus einbauen kann. In dem Fall kann auf die Wannenstecker und die grüne Klemme verzichtet werden, indem die Kabel direkt angelötet werden. Auch der Term Jumper lässt sich so mit Lötzinn schließen. Sobald die drei Bauteile aber bestückt sind, entfällt diese Option

Um die Anzahl der benötigten Umschalter klein zu halten, die Abmessungen der Platine nicht zu sprengen und nicht zuletzt um Anwender nicht unnötig zu verwirren, wurde auf die Beschaltung mit Hall Sensoren als Endschalter verzichtet. Die Nutzung von Microschaltern und Reedkontakten deckt die meisten Anwendungen ab und ist leichter verständlich. Wer auf die Auswertung von Hall Sensoren angewiesen ist, muss das Signal zukünftig mit einer externen Lösung auswerten und damit beispielsweise ein Relais schalten, das den Kontakt öffnet.

Einstellung der Steppertreiber-Spannung