Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ladekondensator für Motorensteuerung (Nanotec SMCI35)


von Herbert (Gast)


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Hallo liebe mikrocontroller.net Community,

ich möchte eine kleine Motorsteuerung bauen und habe mir dazu ein Motor 
(Nanotec ST4118M1206 mit HEDS-5540 E06 Encoder) und einem Treiber-Board 
(Nanotec SMCI35) besorgt. Im technischen Handbuch steht, dass ein 
Ladekondensator von mind. 4700 μF anzuschließen ist. Ich bin mir nicht 
ganz sicher wie der Ladekondensator korrekt angeschlossen wird. Ich habe 
nun alles so angeschlossen wie ich es aus der Zeichnung und 
Kennzeichnung des Kondensators entnommen habe, aber würde mich gerne 
nochmal bei euch Experten absichern, dass es so korrekt ist und ich 
nicht doch aus Versehen die Polung oder Schaltung verdreht habe. Ich 
habe Kabelfarben blau für GND und braun für die Betriebsspannung 
verwendet.

SMCI35-Anschlüsse
(5) Betriebsspannung +12 V DC ... +48 V DC
(6) GND

Habt vielen Dank für eure Hilfe!

Gruß,
Herbert

PS: Ich hoffe ich habe das Bild in dem richtigen Format abgespeichert 
und es wird korrekt angezeigt.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

die von Dir benutzte Stromversorgung, wo die 12V...48V herkommen, hast 
Du ja nicht gezeigt. Minus ist ja auf dem Elko gut genug gekennzeichnet, 
da kann man ja kaum was falsch machen.

So als Anmerkung: ich würde nie ein Orinales Netzkabel als 
Niederspannungsverbindung nehmen. Die Verwechslungsgefahr gerade bei 
Experimenten, wäre mir zu groß.

Wenn ich etwas dickere Leitung brauche, nehme ich durchaus auch Draht 
von einem alten Netzkabel, da werden bei mir aber das Kabel komplett 
zerlegt und die Adern als Einzeladern genommen.

Gelb/Grün nehme ich da generell nicht, es sei denn, es ist ein echter 
Schutzleiter.

Gruß aus Berlin
Michael

von Herbert (Gast)


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Hallo Michael,

vielen Dank für deine schnelle Antwort. Das Gelb/Grüne-Kabel ist in dem 
Aufbau quasi überflüssig und mit den Klemmen in der Mitte verbunden, die 
nicht angeschlossen sind.

Der Rat zur Verwendung eines anderen Kabels werde ich mir zu Herzen 
nehmen und kann ich gut nachvollziehen. Hatte gerade leider nur noch ein 
solches parat. Ich werde mir mal neue Kabel zu legen müssen.

Zum Thema zurück: Die obere Kurve des Kabels führt vom Elko zum SMCI35 
und das Kabel, das von unten kommt, geht an ein DC-Netzteil (braun +, 
blau -, V24). Also müsste doch alles so passen, ne? Hatte mich kurz 
gewundert ob der Elko tatsächlich einfach zwischen die Kontakte kommt 
und ob er richtig herum ist. Ist mein erster Elko den ich verbaue und 
hab ein wenig Respekt vor Polungsfehlern...

Hab nochmal besten Dank!

Liebe Grüße
Herbert

von Michael B. (laberkopp)


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Herbert schrieb:
> Im technischen Handbuch steht, dass ein
> Ladekondensator von mind. 4700 μF anzuschließen ist

Richtig, er nimmt die Bremsenergie auf, und muss so gross sein, daß auch 
beim Bremsen die Spannung nicht über die zulässige Spannung für die 
Komponenten steigt.

Wenn er zu gross ist, schaltet allerdings das Schaltnetzteil zu Beginn 
ab, weil es glaubt, einen Kurzschluss am Ausgang zu sehen, dann braucht 
man eine extra Schaltung (laden des Elkos über Widerstand, überbrücken 
des Widerstandes de Relais oder Transistor wenn der Elko fast voll ist).

von Herbert (Gast)


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Vielleicht ist die Frage nun etwas dumm, aber woher weiß ich wie groß 
der Kondensator und das Netzteil dimensioniert sein muss? Ich habe nun 
ein Kondensator (4700 μF, 50V) verwendet so wie er auf der Nanotec Seite 
zu finden ist und vorgeschlagen wird. Kann ich mit einem 24V Netzteil, 
dem SMCI35 (max. 4A) und dem Motor (0.85A, ST4118M1206) was falsch 
machen bzw. können da zu große Bremskräfte entstehen oder ein zu großer 
Elko für das Netzteil, sodass es zum Kurzschluss kommt? Habt vielen 
Dank, dass Ihr mir so aufgeschlossen helft!

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

wir kennen die Daten Deines 24V-Netzteil noch nicht (oder habe ich die 
übersehen?), Also 24V und welcher MAximalstrom?
Schaltnetzteil oder Trafonetzteil?

Gruß aus Berlin
Michael

von Michael B. (laberkopp)


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Herbert schrieb:
> aber woher weiß ich wie groß
> der Kondensator und das Netzteil dimensioniert sein muss?

Niemand ausser dir weiss es, denn niemand ausser dir weiss was am Motor 
hängt und ggf. als Generator ihn antreibt.

Wenn er einen Lastwagen am Berg antreibt, und der 40 Tonner nun 
rückwärts den Berg runterrollt, gibt es eine Menge Bremsenergie.

Wenn kein Elko reicht (der fängt höchstens die eigene Masseträgheit des 
Motors, dafür wird Nanotecs Vorschlag passen obwohl auch die nicht 
wissen, wie weit die Spannung steigen dürfte, von nominaler 
Betriebsspannung 12V bis zerstörender Überspannung 40V ist mehr möglich, 
reicht ein kleinerer Elko mit 40V, also von nominaler Betriebsspannung 
35V bis zerstörender Maximalspannung 40V) dann braucht man einen 
Bremschopper.

von Herbert (Gast)


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Hallo Michael,

vielen Dank für deine erneute Antwort. Ich hab derzeit noch kein 
passendes Netzteil hier und habe an ein 24V MeanWell Schaltnetzteil 
gedacht. Mit wie viel Ampere wäre es denn gut dimensioniert? Kannst Du 
mir ein Kauftipp geben? Ich dachte es müsste mindestens 4A haben, da 
dass die maximale Leistung ist die das Nanotec SMCI35 Board ziehen kann, 
oder täusche ich mich da?

Liebe Grüße
Herbert

von m.n. (Gast)


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Herbert schrieb:
> Ich dachte es müsste mindestens 4A haben,

Bei dem kleinen Motor reicht 24 V / 1 A völlig aus.

von m.n. (Gast)


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Für diesen kleinen Motor reicht auch eine viel kleinere Ansteuerung aus; 
ich verwende diese mit A4982: 
Beitrag "Schrittmotoransteuerung mit A4982 und ATmega328"

Dabei reichen dann auch 1000 µF für den Kondensator.

von Michael B. (laberkopp)


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Herbert schrieb:
> Mit wie viel Ampere wäre es denn gut dimensioniert?

Wir wissen doch nicht, was dein Motor antreiben soll, das musst du schon 
selbst berechnen

Das nötige Netzteil zur Versorgung eines stromgeregelten Schrittmotors 
im Mikroschrittbetrieb berechnet sich durch folgende Rechenschritte:

Maximaler effektiver Motorstrom I, Innenwiderstand der Motorwicklung R, 
Widerstand des oberen und unteren Schalttransistors der Endstufe 
(angenommen synchrone Gleichrichtung, also derselbe Spannungsabfall in 
der Freilaufzeit), Faktor F (im Vollschrittbetrieb 2, im 
Mikroschrittbetrieb 1.4), erzeugtes Drehmoment M in Nm laut 
Motordiagramm bei Drehzahl n in upm.


P(Netzteil) = (R(Motor) + R(Endstufe)) * I^2 * F + M*2*3.14*n/60
Beispielsweise Nanotec Nema23 ST5709X2508 mit 3.5A 0.42Ohm und 0.5Nm bei 
300upm im Mikroschrittbetrieb an einem TB6560 mit 0.4 Ohm und 0.5 Ohm:


(0.42 + 0.4+0.5) * 3.5*3.5 * 1.4 + 0.5*2*3.14*300/60 = 38.33W

http://de.nanotec.com/support/faq/ (Plug & Drive Motore und 
Motorcontroller:Welches Netzteil ist erforderlich ?)

von m.n. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Wir wissen doch nicht, was dein Motor antreiben soll, das musst du schon
> selbst berechnen

Laberkopp != Lesekopp
Es ist ein NEMA17 Motor; damit sind die Randbedingungen gegeben. Deine 
NEMA23 Beispielrechnung ist mal wieder nur Gelaber.

von Herbert (Gast)


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Hallo zusammen,

entschuldigt vielmals die Ungenauigkeiten von mir an einigen Stellen. 
Also der Einsatz meines Aufbaues wollte ich zum Testen des sogenannten 
Nanotec Drehmomemtmodus des SCMI35 Controllers nutzen, sodass sich etwas 
auf- und abwickeln lässt. Wie in dem Handbuch des Treibers beschrieben 
kann man den Analogeingang zur Regulierung verwenden und der Motor 
verhält ähnlich einer Feder. In wie weit nun der Drehmomentmodus mit 
einem ab- und aufwickeln große oder kleinere Bremskräfte entwickelt weiß 
ich nicht, sodass ich deshalb auf Nummer sicher mit dem vom Hersteller 
vorgeschlagnen 4700 μF Kondensator gehen wollte.

Zwecks der Amperezahl bin ich nun ein wenig verunsichert. Also 1A 
reichen nun definitiv für meine Anwendung? Spricht was gegen eine 
größere Amperezahl?

Gruß
Herbert

von m.n. (Gast)


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Herbert schrieb:
> weiß
> ich nicht, sodass ich deshalb auf Nummer sicher mit dem vom Hersteller
> vorgeschlagnen 4700 μF Kondensator gehen wollte.
>
> Zwecks der Amperezahl bin ich nun ein wenig verunsichert. Also 1A
> reichen nun definitiv für meine Anwendung? Spricht was gegen eine
> größere Amperezahl?

Warum fragst Du, wenn Du der Antwort nicht traust?
Mach es, wie Du meinst - mir ist es egal.

Achte nur darauf, daß bei der Steuerung der Strom auf 20 % eingestellt 
ist. Mit der 90 % Grundeinstellung und einem 4 A Netzteil ist der Motor 
schnell verbrannt.

von Michael B. (laberkopp)


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m.n. schrieb:
> Es ist ein NEMA17 Motor; damit sind die Randbedingungen gegeben. Deine
> NEMA23 Beispielrechnung ist mal wieder nur Gelaber.

Na m.n. dann könntest du es ja mal für den NEMA17 von Herbert 
ausrechnen.

Aber dazu bist du zu faul und zu dumm.

Typisch m.n., Beiträge die die Welt nicht braucht.

von Herbert (Gast)


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@ m.n.: Natürlich glaube ich hier den Antworten. Ich wollte nur nochmal 
erwähnen, dass ich vor habe den Drehmomentmodus zu verwenden und war 
nicht sicher ob das die Dimensionierung der Ampere verändert...

Habt vielen Dank.

Gruß Herbert

von m.n. (Gast)


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Herbert schrieb:
> nicht sicher ob das die Dimensionierung der Ampere verändert...

Der SMCI35 kann viel stärke Motore und auch BLDC ansteuern, als den, den 
Du Dir ausgesucht hast. Für diese hat Nanotec die 4700-10000 µF 
gefordert. Gleiches gilt für das Netzteil.
Da die Kosten für Netzteil und Elko eher gering sind, kannst Du auch die 
größeren Ausführungen nehmen, um vielleicht für später alle 
Möglichkeiten offen zu haben. Du brauchst sie aber nicht.

Wo ich mir nicht ganz sicher bin, ob Du zur Ansteuerung per Poti nicht 
noch eine negative Spannung brauchst. Hier würde ich auch -10 bis +10 V 
zur Ansteuerung erwarten, um neben Drehmoment auch die Richtung vorgeben 
zu können. Das wirst Du ja selber sehen.

von Herbert (Gast)


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Super, dann weiß ich wegen dem Netzteil und dem Elko bescheid :)

Wegen dem Drehmoment und dem Poti habe ich auch gelesen, dass 
entsprechend des Pegels am Analogeingang (-10V, +10V) ein festes
Drehmoment eingestellt wird. Aus dem Programmierhandbuch geht leider 
nicht hervor, ob sich dieser Parameter auch per Software einstellen 
lässt. Ich habe keine Option oder Passage dazu gefunden. Im Zweifel 
müsste ich mir noch ein kleinen Arduino mit einem DAC anschließen um den 
Drehmoment mit meinem Computer steuern zu können.

Um den Motor nicht durchzubrennen, ist eine 20% Stromeinstellung eine 
gute Idee. Gibt es Erfahrungen ob man das besser direkt an der Hardware 
(via DIP-Schalter Codes) oder mit der Hersteller Software konfigurieren 
sollte. Ich denke nur daran, dass es vermutlich schlecht wäre, dass es 
im Moment des Anschlusses 100% o.Ä. eingestellt ist und dann bereits der 
Motor überhitzt wäre, sodass die DIP-Schalter Variante vielleicht die 
bessere ist?!

Habt noch einmal vielen Dank für eure unermüdliche Unterstützung

Beste Grüße
Herbert

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