Motor entstören

Um das jetzt mal vom anderen Thema abzuheben (Die Ansteuerung an sich funktioniert ja einwandfrei) erstelle ich mal ein neues Thema im richtigen Forum ;)

Ich steuere mit einem Arduino Nano einen L293D an, der wiederum einen kleinen Elektromotor antreibt. Der Motor ist ein recht kleiner und einfacher, der saugt gerademal so 20mA. Der Motor wird über einen PWM-Ausgang Drehzahlgeregelt.
Mit der Beschaltung habe ich mich streng an diesen Schaltplan gehalten, zusätzlich noch einen Elko mit 47uF an die Spannungsversorgung des L293D gehängt und einen Folienkondensator mit 47nF an den Motorausgang.
Ansonsten dürfte es ja bei diesem mickrigen Motor keine Probleme mit der Stromversorgung geben. Zur Stromversorgung setze ich einen LipoRider ein, da das ganze wahlweise per USB oder solargestützem Akku laufen soll. Der LipoRider soll bis 350mA bringen können.

Das ganze funktioniert auch soweit recht gut, mit dem einen Problem, dass der Motor scheinbar so stört, dass ständig der Arduino abstürzt. Das äußert sich unterschiedlich, mal macht er einen Reset, mal bleibt er einfach hängen.
Interessanterweise offensichtlich immer wenn der Motor rechts dreht, das kann aber auch Zufall sein.

Ich habe schon einiges versucht um den Motor zu entstören, momentan hab ich 100nF zwischen den Anschlüssen und das Gehäuse auf GND. Ich hatte aber auch schon die andere Variante so wie im Wiki beschrieben und dasselbe auch schon mit kleineren und größeren Werten variiert.
Die Spule musste ich etwas improvisieren, mit einem recht großen Ferritring (aus dem Kabel eines Netzteils geklaut), da ich nix besseres da hatte...

Ich hatte auch schon probeweise einen anderen Motor angeklemmt, aus einem kleinen Modellauto, der dann immerhin schon 160-260mA gezogen hat, nur mit dem gleichen Ergebnis (nur dass es hier sogar noch schlimmer war).

In dem Moment, in dem kein Motor am Treiber hängt, funktioniert alles problemlos.

Softwaretechnisch hab ich auch schon alles probiert. im Normalfall lasse ich das PWM-Signal drauf, schalte den einen Ausgang auf LOW, warte ein paar Millisekunden um dem Motor Zeit zum Anhalten zu geben (die Zeitspanne ist im übrigen vollkommen bedeutungslos, die Sache stürzt mit 0ms genauso ab wie mit 1000ms), und schalte dann den anderen Ausgang auf HIGH.
Nun habe ich schon mit unterschiedlich langen Wartezeiten an allen möglichen Stellen experimentiert, ohne Erfolg.
Auch habe ich schon versucht, den PWM-Ausgang vorher auf LOW zu schalten, um die Motorbremse abzuschalten. Leider gleiches Ergebnis.
Nur wenn ich den Motor auf Vollgas laufen lasse, sprich den PWM-Ausgang einfach auf HIGH schalte, scheint alles zu funktionieren.
Ich habs dann so versucht, den Motor mit 255 am PWM-Ausgang zu starten und dann nach 100ms oder so runterzuregeln auf meinen Sollwert. Das hat soweit funktioniert, mit einem Sollwert von 200. Als ich den Sollwert höher gestellt hab wieder das gleiche Ergebnis (bzw hab ich die Funktion jetzt so, dass in einer gewissen Zeit sanft von 255 auf Sollwert runtergeregelt wird).
d.h. Das Problem tritt mit PWM-Werten im Bereich zwischen ca. 220 und 250 auf.

Ich bin momentan mit meinem Latein ziemlich am Ende, und auch ein bisschen genervt, und hoffe, dass mir von euch jemand einen guten Tipp geben kann :)

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Um das jetzt mal vom anderen Thema abzuheben (Die Ansteuerung an sich funktioniert ja einwandfrei) erstelle ich mal ein neues Thema im richtigen Forum ;)

Ich steuere mit einem Arduino Nano einen L293D an, der wiederum einen kleinen Elektromotor antreibt. Der Motor ist ein recht kleiner und einfacher, der saugt gerademal so 20mA. Der Motor wird über einen PWM-Ausgang Drehzahlgeregelt.
Mit der Beschaltung habe ich mich streng an diesen Schaltplan gehalten, zusätzlich noch einen Elko mit 47uF an die Spannungsversorgung des L293D gehängt und einen Folienkondensator mit 47nF an den Motorausgang.

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Welche Schaltung aus dem Link?
Die Obere ist Quatsch und eigentlich unbrauchbar.
Die Untere weist in die richtige Richtung bei der Entstörung!
Da sind zu den 100µF noch 100nF (Keramik) parallel geschaltet.

Was ist nun der Unterschied zwischen 100.0µF und 100.1µF wobei die 100µ sowieso eine Toleranz von +/-20%, oder noch schlechter, haben?

So ein Kondensator ist ein recht kompliziertes Bauteil, das kann man am Ersatzschaltbild sehen:
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...i-07-02-08.svg
ESR und ESL bilden zusammen mit C schon einen Tiefpass! Hochfrequente Impulse werden also gar nicht gefiltert.
Die Werte für ESR und ESL werden durch den mechanischen Aufbau des Kondensators bestimmt!
Bei einem Nass-Elko kommt ESL hauptsächlich von den aufgewickelten Folien, einen geringen Anteil liefern auch noch die Anschlussdrähte. Dem Strom ist es egal ob Drähte oder Folien gewickelt sind, wenn's im Kreis geht ist es eine Spule!
Der Keramikkondensator, insbesonders die Mehrschichttypen, haben keine gewickelten Platten.

ESR kommt beim Nass-Elko vom Elektrolyten, den Folien und den Anschlussdrähten.
Beim Keramikkondensator gibt es keinen Elektrolyten, beim Mehrschicht-Typ sind viele kleine Platten parallel geschaltet. Beim Nass-Elko sind die Anschlüsse meistens am einen Ende der Folie, da ist es dann ein ganzes Stück bis zum anderen Ende.

Nun hat aber jede Bauart auch ihre Nachteile. Keramikkondensatoren bekommt man nur bis zu etwa 10µF, dafür aber auch nur mit einigen pF. Elkos fangen meist so bei 0.1µF an und gehen bis zu einigen F (GoldCap).

Also bleibt einem nichts anderes übrig als die beiden Eigenschaften zu kombinieren.
Der Elko liefert die langsamen grossen Ströme und der Keramik ist für die kleinen schnellen Stromspitzen zuständig.

Und deine CPU bekommt man schon mit kleinen kurzen Störspitzen aus dem Takt!

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Das ganze funktioniert auch soweit recht gut, mit dem einen Problem, dass der Motor scheinbar so stört, dass ständig der Arduino abstürzt. Das äußert sich unterschiedlich, mal macht er einen Reset, mal bleibt er einfach hängen.
Interessanterweise offensichtlich immer wenn der Motor rechts dreht, das kann aber auch Zufall sein.

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Ganz Zufällig wird es nicht sein. Praktisch gibt es kleine Unterschiede im Verhalten zwischen den Drehrichtungen. So ein Motor ist nie ganz symmetrisch aufgebaut, da gibt es immer Fertigungstoleranzen. Oder die Bürsten schleifen sich auf eine Drehrichtung ein und bei der Umkehr der Drehrichtung holpern sie dann etwas, was ein ganz anderes Störsignal ergibt.

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Ich habe schon einiges versucht um den Motor zu entstören, momentan hab ich 100nF zwischen den Anschlüssen und das Gehäuse auf GND. Ich hatte aber auch schon die andere Variante so wie im Wiki beschrieben und dasselbe auch schon mit kleineren und größeren Werten variiert.
Die Spule musste ich etwas improvisieren, mit einem recht großen Ferritring (aus dem Kabel eines Netzteils geklaut), da ich nix besseres da hatte....

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Dein Problem steckt immer noch im Aufbau ;-)
Stell hier mal ein Foto von deinem Aufbau rein!
Jeder Draht ist auch ein Widerstand. Fliesst da ein Strom, hat man einen Spannungsabfall.

Schliesst du z.B. links an deinem Steckbrett den Akku an und ganz rechts dann den Arduino, der Motor kommt dann irgendwo in der Mitte an die Schiene. Zieht nun der Motor Strom, gibt es einen Spannungsabfall zwischen Akku und Motoranschluss auf der Schiene, welcher auch am Arduino anliegt. Hängst du jetzt den Arduino um, sodass er direkt neben dem Akkuanschluss liegt, bekommt er von dem Spannungsabfall auf der Schiene fast nichts mehr mit!
Im Schema ergibt sich dabei keine Änderung!

Obiges betrifft sowohl den Masse-Anschluss als auch die Versorgungsspannung. Bei Störungen auf der Masse bekommt dann z.B. dein L293D komische Pegel vorgesetzt. Nehmen wir mal an, du hast 1V Spannungsabfall auf der Masse, Statt 0V bekommt dann der L293D -1V oder +1V am Pin geliefert. Bei -1V spricht dann aber die Schutzschaltung im Eingang des L293D an (Typisch um die 0.7V) und die Schutzdiode lässt einen grossen Strom gegen Masse fliessen ....

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Ich hatte auch schon probeweise einen anderen Motor angeklemmt, aus einem kleinen Modellauto, der dann immerhin schon 160-260mA gezogen hat, nur mit dem gleichen Ergebnis (nur dass es hier sogar noch schlimmer war).
In dem Moment, in dem kein Motor am Treiber hängt, funktioniert alles problemlos.

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Das entspricht alles meinen Erwartungen: Fehler im Aufbau!

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Softwaretechnisch hab ich auch schon alles probiert. im Normalfall lasse ich das PWM-Signal drauf, schalte den einen Ausgang auf LOW, warte ein paar Millisekunden um dem Motor Zeit zum Anhalten zu geben (die Zeitspanne ist im übrigen vollkommen bedeutungslos, die Sache stürzt mit 0ms genauso ab wie mit 1000ms), und schalte dann den anderen Ausgang auf HIGH.

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Der Fehler steckt im Aufbau, also der Hardware, da ist die Software der falsche Ansatz!

MfG Peter(TOO)

Hallo Peter,
vielen Dank für die ausführliche Antwort, auch wenn ich nicht alles davon verstehe ;)
Über den Aufbau eines Kondensators macht man sich beim schnellen Zusammenlöten wenig Gedanken, ich weiß halt was es für Typen gibt, und im Groben wofür man diese einsetzt. Und dass man beim Elko auf die Polarität aufpassen sollte ^^

Im Link meinte ich die Schaltung, die direkt unter der Überschrift "Ansteuerung mit Treiber IC L293 D" steht.

Wenn ich jetzt ein Foto von meinem Aufbau herzeige, wirst du lachend den Kopf schütteln, aber ich wills trotzdem mal wagen...
Zu meiner Verteidigung muss ich sagen dass das Gehäuse und der Motor so gegeben waren, und ich jetzt die Steuerung nach und nach aufgebaut und reingefummelt hab. Deswegen die langen Leitungen.
Aber wenn ichs mir recht überlege, sollte man hier was ändern :rolleyes:

Wenn man genau hinschaut kann man noch ein Eck vom Folienkondensator für den Motorausgang sehen, direkt vor dem Motortreiber. Der besagte Elko in der Stromversorgung ist dahinter. Zusätzlich hab ich ja noch den am Motor selbst.

Hallo!

Den o.g. Aufbau lässt sich am besten optimieren, wenn man das Ganze bisherige zerlegt und nach jeder möglichst kurzester Verbindung zum Arduino erst nach Prüfen beim Laufen von bisher gemachten Verbindungen ganz neu aubauen würde. Durch Testen und Korriegieren allen Verbindungen hat man praktisch am Ende kein Fehler drin. Das Scheint zwar wahnsinnig zu sein, ist aber praktisch am schnellsten, weil ohne unnötiger nix bringender Diskussion. ;)

Hallo,

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Im Link meinte ich die Schaltung, die direkt unter der Überschrift "Ansteuerung mit Treiber IC L293 D" steht.

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Das ist die praktisch unbrauchbare, ohne die Blockkondensatoren!
Praktisch alle anderen Schaltungen haben 100µF und 100nF in der Versorgungsspannung!

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Wenn ich jetzt ein Foto von meinem Aufbau herzeige, wirst du lachend den Kopf schütteln, aber ich wills trotzdem mal wagen...
Zu meiner Verteidigung muss ich sagen dass das Gehäuse und der Motor so gegeben waren, und ich jetzt die Steuerung nach und nach aufgebaut und reingefummelt hab. Deswegen die langen Leitungen.
Aber wenn ichs mir recht überlege, sollte man hier was ändern :rolleyes:

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Ich habe schon schlimmeres gesehen.
So vor 40 Jahren habe ich, noch etwas wilder, eine Diashow-Steuerung gebaut. War ein 8-Spur Kassettengerät, die Steuerung eines Konkurrenten und die Leistungsstufe um die Halogenlampen anzusteuern, alles in einem Gehäuse. War nur ein Funktionsmuster und durfte nix kosten, weil der Konkurrent behauptete, dass das nicht machbar sei. Da waren Teile mit Klebeband befestigt. War nur für eine einzelne Demonstration gedacht.
So nach einem Jahr kam das Gerät zur Reparatur zurück, weil ein Kurzschluss den Treiber zerbröselt hatte. Erst da haben wir erfahren, dass das Gerät verkauft wurde und im täglichen Einsatz stand!!

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Wenn man genau hinschaut kann man noch ein Eck vom Folienkondensator für den Motorausgang sehen, direkt vor dem Motortreiber. Der besagte Elko in der Stromversorgung ist dahinter. Zusätzlich hab ich ja noch den am Motor selbst.

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Grundsätzlich hätte ich weniger Angst vor unterschiedlichen Drahtfarben gehabt, Also rot für die Speisung, schwarz oder braun für die Masse usw.....
So kann ich in dem Hauhaufen auch nichts erkennen, vor allem nicht wo die Masseverbindung durch geht.
Anzumerken ist noch, dass jeder Draht auch noch als Antenne wirkt. Das Verhalten kann sich schon ändern, wenn du die Drähte nach Signalen und Leistung bündelst und räumlich trennst.

MfG Peter(TOO)

anke für die Antworten :)

Zitat:

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Zitat von Peter(TOO)

Ich habe schon schlimmeres gesehen.
So vor 40 Jahren habe ich, noch etwas wilder, eine Diashow-Steuerung gebaut. War ein 8-Spur Kassettengerät, die Steuerung eines Konkurrenten und die Leistungsstufe um die Halogenlampen anzusteuern, alles in einem Gehäuse. War nur ein Funktionsmuster und durfte nix kosten, weil der Konkurrent behauptete, dass das nicht machbar sei. Da waren Teile mit Klebeband befestigt. War nur für eine einzelne Demonstration gedacht.
So nach einem Jahr kam das Gerät zur Reparatur zurück, weil ein Kurzschluss den Treiber zerbröselt hatte. Erst da haben wir erfahren, dass das Gerät verkauft wurde und im täglichen Einsatz stand!!

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Der ist gut ^^ Provisorien halten ja bekanntlich am längsten...

Auf Kabelfarben achte ich eigentlich normal schon, aber momentan hab ich halt nur das weiße da ;)
Ich bin mir nur nicht sicher wie ich in der Umgebung Kabel räumlich trennen und bündeln könnte.
Aber vermutlich bleibt mir einfach nichts anderes übrig, als alles neu aufzubauen.

Ich verstehe nur einfach nicht so recht wo das Problem liegen könnte. Ich hab eine andere Schaltung, eine Lichtquelle für meinen Sternenhimmel, hier werden 2 Stück 3Watt RGB-LEDs mit 6 IRLZ34N angesteuert. Da hab ich ein ganz ähnliches Problem, das taucht aber nur auf wenn ich alle 6 PWM-Kanäle gleichzeitig dimme. Weil ich das praktisch nie mache hatte ich das schon ganz vergessen.
Bei meinem Wecker, der eine einzelne weiße 3W-LED dimmt, hab ich allerdings überhaupt kein Problem.

Naja, ich werd das halt einfach mal in Angriff nehmen. Macht es im Zuge dessen Sinn, größere Kondensatoren zu verwenden?

Hallo,

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Ich verstehe nur einfach nicht so recht wo das Problem liegen könnte. Ich hab eine andere Schaltung, eine Lichtquelle für meinen Sternenhimmel, hier werden 2 Stück 3Watt RGB-LEDs mit 6 IRLZ34N angesteuert. Da hab ich ein ganz ähnliches Problem, das taucht aber nur auf wenn ich alle 6 PWM-Kanäle gleichzeitig dimme. Weil ich das praktisch nie mache hatte ich das schon ganz vergessen.
Bei meinem Wecker, der eine einzelne weiße 3W-LED dimmt, hab ich allerdings überhaupt kein Problem.

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Tja, die Störproblematik hast du noch nicht im Griff ;-)

Also, stelle dir jeden Draht als Widerstand vor und den Strom als pulsierenden Strom.
Dann überlegst du dir, was der Spannungsabfall über diesem Widerstand in der Schaltung bewirkt.
Dort wo grosse Ströme fliessen, hat man dann auch einen grossen Spannungsabfall.

Mit entsprechender Erfahrung und Wissen bekommt man das eigentlich leicht in den Griff ;-)
In meinen beruflichen Anfängen vor 40 Jahren hatte ich da auch so meine Probleme mit Störungen. Nach so 1-2 Jahren hatte ich das aber im Griff und dann nur noch selten Probleme, bzw. recht schnell den Fehler gefunden.
Typisch liegts an der Masse-Verbindung, der Speisung und den fehlenden Blockkondensatoren.
Sehr Hilfreich ist ein Oszilloskop, damit kann man sich dann mal ansehen was da so auf den Leitungen los ist.

Bei deinem 6-Kanal PWM wirst du auch sehen, dass die Störpegel mit jedem zugeschalteten Kanal grösser werden. Irgendwann kommst du in den Bereich wo dann die Logik-Gatter auch schalten.
Der saubere Weg ist, das ganze so aufzubauen, dass es auf Hardware-Ebene klaglos funktioniert.
Der Unsaubere wäre es, sie Software so anzupassen, dass die 6-PWM garantiert nie gleichzeitig schalten ;-)
Wenn eine PWM schaltet, hast du einen Störpegel von xV. Schalten alle 6 gleichzeitig sind es dann 6*xV.

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Naja, ich werd das halt einfach mal in Angriff nehmen. Macht es im Zuge dessen Sinn, größere Kondensatoren zu verwenden?

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JAIN!
Neben den Elkos solltest du auch so 100nF KerKos einsetzen.
Allerdings kann alles auch schlimmer werden, wenn die Kondensatoren falsch platziert werden.
Diese sollten möglichst kurz über die Spannungsanschlüsse der einzelnen ICs angeschlossen werden.

MfG Peter(TOO)

Nein, die hab ich wirklich nicht im Griff, mein einziges Projekt das einwandfrei und störungsfrei funktioniert ist mein Wecker.
Aber ich werd mir Mühe geben, das künftig besser hinzukriegen. Wie du sagst, Erfahrung.

Ich hätte einen uralten Oszillographen, aber der ist eine Wissenschaft für sich, ich hab den nie so richtig in Gang gekriegt, geschweige denn verstanden...

Mein Plan ist jetzt, erstmal die Verkabelung sauber neu zu machen. Möglichst kurze Strippen, farbig, nach Funktion getrennt. Evtl könnte ich ja direkt abgeschirmte Kabel verwenden?
Wenn das dann nicht reicht, werd ich wohl die Platinen auch neu machen müssen. Was ist dann besser, den Motortreiber möglichst nah am Arduino zu platzieren (ggf direkt drunter) um die Verbindungen so kurz wie möglich zu halten, oder sollte ich den Treiber lieber möglichst weit weg vom Arduino zu setzen, um mögliche Einstreuungen durch den Treiber selbst ausschließen zu können?

Vielen Dank für die wertvollen Tipps!! :)

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Ich hätte einen uralten Oszillographen, aber der ist eine Wissenschaft für sich, ich hab den nie so richtig in Gang gekriegt, geschweige denn verstanden...

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Ich habe zwar nur überflogen, scheint aber recht gut zu sein:
http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Datei:Tastkopf_1.JPG
Vor ellem den Abschnitt "Inbetriebnahme" solltest du Schritt für Schritt durchgehen, sonst sieht man nix ;-)

Zitat:

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Zitat von Zeitsklave

Wenn das dann nicht reicht, werd ich wohl die Platinen auch neu machen müssen. Was ist dann besser, den Motortreiber möglichst nah am Arduino zu platzieren (ggf direkt drunter) um die Verbindungen so kurz wie möglich zu halten, oder sollte ich den Treiber lieber möglichst weit weg vom Arduino zu setzen, um mögliche Einstreuungen durch den Treiber selbst ausschließen zu können?

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Das ist eigentlich egal!
Wenn man es falsch macht, funktionieren beide Varianten so wie deine jetzt :-P
Grundsätzlich ist keine Variante wirklich besser. Du wirst das Ganze vermutlich als Piggy Pack aufbauen, was schon zu genügend Abstand führt.

Ich denke es liegt wirklich nur an der Verdrahtung!
Kritisch ist alles wo die Ströme fliessen

MfG Peter(TOO)
P.S. Wie ist dein Fachenglisch?
Ich hätte Unterlagen zur Problematik, aber eben in englisch.

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Also ich behaupte mal dass es jetzt nicht mehr an der Verdrahtung liegt:

Bild hier  

War eine ganz schöne Fummelei, aber außer dass es jetzt gut aussieht hats nichts bewirkt, der Arduino verhält sich immernoch ganz genauso wie vorher.
Der Laderegler rechts und alles was damit zu tun hat dürfte unschuldig sein, wenn ich den Akku rausnehme und den Regler komplett vom Arduino trenne und diesen dann an USB vom PC anstecke, wieder keine Änderung.

Am liebsten würd ich dann das ganze Ding in die Ecke schmeißen und liegen lassen, aber es sollte schon irgendwann laufen, es ist für einen Bekannten, der wartet schon drauf :p
Kann doch nicht sein dass ich so eine primitive Schaltung nicht ordentlich zum Laufen kriege!



Englisch ist kein Problem, immer her damit ;)



Edit:
Wenn ich auf der linken Seite die vierpolige Steckleiste (geht zu der Platine mit dne Schaltern) ausstecke und nur eine Brücke einstecke, sowie die dreipolige dahinter auch ausstecke (geht zu den LEDs), gibts auch keine Besserung. Also kann es an alledem auch nicht liegen.
Dann kann ja eigentlich nur noch was mit meiner Schaltung nicht passen.
Oder kann es vielleicht noch sein dass der Motor einfach schon so alt und verschlissen ist, dass er sich nicht mehr in den Griff kriegen lässt?