Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Auslegung des Netzteils für Schrittmotor


von Jürgen V. (derunglaubliche)


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Hallo zusammen,

ich habe folgende Frage. Ich habe hier diesen Motor 
liegen:https://www.amazon.de/dp/B07GLMGQB3?ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details&th=1

mit den Angaben:

Rated Current (Single Phase): DC 1.5A. Rated Voltage: DC 3.6V.

Phase resistance(20°):2.4 X (1±15%)Ω/phase.

Phase Inductance(1KHz): 3.7 X (1±20%)mH/phase.

Ich würde diesen Motor gerne mit einem A4988 Treiber und einem Arduino 
ansteuern. Später würde ich dann für mein geplantes Projekt jedoch 3-4 
von diesem Schrittmotoren gleichzeitig ansteuern.

Jetzt stellt sich mir die Frage was ein Netzteil ich dafür benötigen 
würde. Leider kenne ich mich in diesem Themengebiet gar nicht aus. Kann 
ich mit dem selben Netzteil dann auch nur einen oder auch 4 gleichzeitig 
ansteuern, oder bräuchte ich dafür 2 einzelne Netzteile ?

Ich hoffe jemand kann mir bei dem Problem helfen

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Jürgen V. schrieb:
> Jetzt stellt sich mir die Frage was ein Netzteil ich dafür benötigen
> würde.

Na 2 x 1.5A x 3.6V plus 2W Treiberverlust und vielleicht 12W 
Antriebsleistung macht 24W bei 24V also 1 A pro Motor. Mehr als 30V 
würde ich dem A4988 nicht zumuten.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.10

Aber: 1.5Arms und nur 2A Maximalstrom vom Treiber passt nicht, der 
reicht nur für 1.4Arms und schlecht gekühlt auf den billigen 
Chinaplatinen eher nur für 1A und damit 66% der Motorleistung aus dem 
Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> 2 x 1.5A x 3.6V

Wenigsten einen Faktor von vielleicht 1.4 solltest du berücksichtigen, 
falls der Motor sich eimal erwärmt und dadurch der Phasenwiderstand 
ansteigt.

von Bernd B. (berbog)


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Die Spannung muss höher. Durch den induktiven Anteil bei Drehzahl 
brauchst du für den Nennstrom eine hohe Spannung. Du musst also den 
Strom Regeln. Versorgungsspannung würde ich mal 10-12 V ansetzen.

von Martin (domapi)


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Meine Erfahrung mit Steppermotoren:

Damit der Stepper keine oder möglichst wenige Microsteps „verliert“, 
sollten die Einstellungen der Werte für den Stepper den Vorgaben der 
Datenblätter entsprechen und sorgfältig eingestellt werden.

Wichtig ist hier die Stromstärke, die der Motor benötigt. Sie wird über 
das Poti auf der Treiber-Platine eingestellt, indem die 
Referenz-Spannung über das Poti justiert wird.

Bei relativ schnellen Dreh-Geschwindigkeiten, muss die 
Versorgungsspannung unbedingt größer gewählt werden, weil eine Spule 
beim Einschalten den Strom erst bei höherer Spannung ausreichend schnell 
fließen läßt. Beim Drehen des Motors wird die Spannung ständig ein- und 
ausgeschaltet. Wenn die Spannung zu gering ist, dann gehen hier Schritte 
verloren.

Ich nutze gerne den TMC2208 Treiber, der bewegt den Motor sehr viel 
leiser und ein Laptopnetzteil mit 19V, 4A.

von Rainer W. (rawi)


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Martin schrieb:
> Damit der Stepper keine oder möglichst wenige Microsteps „verliert“

Ein Schrittmotor kann auf Grund seines Aufbaus keine Microsteps 
verlieren. Wenn die Lastgrenze überschritten wird, verliert er immer 
ganzzahlige Vielfache von vier Vollschritten.

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> 2 x 1.5A x 3.6V
>
> Wenigsten einen Faktor von vielleicht 1.4 solltest du berücksichtigen,
> falls der Motor sich eimal erwärmt und dadurch der Phasenwiderstand
> ansteigt.

Unsinn.

Martin schrieb:
> Damit der Stepper keine oder möglichst wenige Microsteps „verliert“,
> sollten die Einstellungen der Werte für den Stepper den Vorgaben der
> Datenblätter entsprechen und sorgfältig eingestellt werden.

Unsinn. Wenn die reale Achsenbelastung deutlich unter dem 
Drehmoment/Haltemoment laut Datenblatt liegt, geht auch weniger Strom. 
Die allermeisten Schrittmotore werden nicht mit vollem Strom betrieben 
der zu 70 GradC Temperaturerhöhung führen würde, sondern laufen deutlich 
kühler meist aus Unkenntnis der Benutzer "1.5Arms Schrittmotor also 
stelle ich 1.5Apeak Maximalstrom am Treiber ein und nicht 2.12Apeak" 
betrieben. Allerdings sollte man sich sehr genau die Drehmomentkurve 
über die Drehzahl angucken, ob der Motor denn auch das Tempo mit der 
Kraft erreicht, die man möchte.

Bei dem chinesischen Amazon Rotz den der TO teuer kauft liegen 
aussagekräftige Datenblätter sowieso nicht bei.

von Jürgen V. (derunglaubliche)


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Martin schrieb:

> Ich nutze gerne den TMC2208 Treiber, der bewegt den Motor sehr viel
> leiser und ein Laptopnetzteil mit 19V, 4A.

Werden die TMC Treiber genau so angesteuert wie die A4988 Treiber ?
Halten die TMC Treiber auch einen höheren Strom aus ?
Und welche bzw. wie viele Motoren kannst du mit dem Netzteil ansteuern ?

von Jürgen V. (derunglaubliche)


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Michael B. schrieb:

> Bei dem chinesischen Amazon Rotz den der TO teuer kauft liegen
> aussagekräftige Datenblätter sowieso nicht bei.

Ich möchte in Zukunft einen Roboter-Arm mit den Schrittmotoren 
ansteuern. Und das über 3D Gedruckte Aktuatoren.

Kriege ich für mein Geld bessere Motoren ? Kannst du einen empfehlen 
bzw. Wo kaufe ich die am besten ein ?

von Michael B. (laberkopp)


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Jürgen V. schrieb:
> Ich möchte in Zukunft einen Roboter-Arm mit den Schrittmotoren
> ansteuern.

Na wunderbar, Schrittmotore sind immer besonders schwer (und gross) für 
die gelieferte Leistung, daher verwenden Roboter üblicherweise 
Gleichstrommotore mit Encodern und Getriebe, das spart auch Strom, denn 
Schrittmotore betreibt man immer mit hohem Strom für maximal mögliche 
Belastung damit sie ja keine Schritte verlieren während 
Gleichstrommotore nur so viel Strom brauchen wie die Last verlangt - was 
gleichzeitig eine Messung und Begrenzung der Kraft erlaubt die der Motor 
und damit Arm aufbringt.

Du hast dich offenbar im Vorfeld überhaupt nicht informiert.

> Kriege ich für mein Geld bessere Motoren ? Kannst du einen empfehlen
> bzw. Wo kaufe ich die am besten ein ?

Bei Schrittmotoren: welche mit Datenblatt, das ist die 
Mindestvoraussetzung.

Fur einfache Roboterarme: Modellbauservos (mit Datenangabe), eventuell 
auf Encoder umgebaut.

Bei DC Motoren: Wenn es am billigsten sein muss aus dem Schrott von 
(Tintenstrahl) Druckern, je nach Grösse deines Armes könnten die reichen 
und Decoder sind auch schon dran, nur passende Getriebe braucht man 
noch.

Wenn man mehr als 1 Exemplar bauen will, und es was kosten darf, nimmt 
man BLDC von Maxon oder Faulhaber 
https://www.faulhaber.com/de/produkte/buerstenlose-dc-motoren/

von Jürgen V. (derunglaubliche)


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Ich wollte gerne etwas mit Schrittmotoren bauen um die Motoren besser 
kennenzulernen. Ein höherer Stromverbrauch ist darum für mich auch nicht 
schlimm. Den Roboterarm baue ich auch nur zu Lern- und Spaßzwecken.

Ich habe nun ein altes Laptopnetzteil angeschlossen und habe endlich 
keine Schritte mehr die übersprungen werden.

Nun habe ich aber ein anderes Problem:

Der Motor hat aufjedenfall ein zu geringes Drehmoment. Ich habe einen 
kleinen Arm mit meinem 3D Drucker gedruckt, um das Drehmoment zu testen. 
Habe aber bemerken müssen, dass sich der Steppermotor schon bei der 
kleinsten Belastung mit der Hand nicht mehr dreht. Auch nachdem ich die 
Spannung am Poti am Treiber hochgedreht habe.

Kann der A4988 nicht genug Leistung für mein Motor liefern oder könnte 
da ein anderes Problem vorliegen ?

von Michael B. (laberkopp)


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Jürgen V. schrieb:
> oder könnte da ein anderes Problem vorliegen ?

Kein Getriebe.

Du überschätzt die Leistung von Schrittmotoren ?

Datenblatt hast du ja eh nicht.

: Bearbeitet durch User
von Keks F. (keksliebhaber)


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Michael B. schrieb:
> Datenblatt hast du ja eh nicht.

Mal abseits vom Thema, diese bescheuerte China-Beschreibung bei Amazon 
ist ja das letzte. Was für eine Drecksaugenwischerei mit den Einheiten.
Millinewtonmeter. Anstatt einfach Ncm zu schreiben, wie jeder andere, 
und zuzugeben, dass es Schrott ist.
Wer sowas kauft, guckt doch eh nicht drauf.

von Jürgen V. (derunglaubliche)


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Michael B. schrieb:
> Jürgen V. schrieb:
>> oder könnte da ein anderes Problem vorliegen ?
>
> Kein Getriebe.
>
> Du überschätzt die Leistung von Schrittmotoren ?
>
> Datenblatt hast du ja eh nicht.

Ich habe die Leistung grob mit dem aus diesem Video verglichen: 
https://youtu.be/kFzrrzmT_LY

An diese Leistung kommt mein Motor nicht annähernd. Ich werde das 
Drehmoment morgen messen, aber ich würde schätzen dass mein Motor die 
300 gr nichteinmal mit 1/5 des Hebels schaffen sollte.

Ich wollte ein 3D gedrucktes Getriebe an den Motor stecken, doch der 
wird das Getriebe alleine durch die Reibung nicht drehen können.

Der Motor wird laut den Rezensionen  für den Einsatzgebiet in einem 3D 
Drucker gekauft. Ich denke mit der Leistung die ich aus dem Motor 
bekomme würde der es nicht schaffen. Ich schätze das Problem liegt an 
einer anderen Stelle.

von Rainer W. (rawi)


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Jürgen V. schrieb:
> Kann der A4988 nicht genug Leistung für mein Motor liefern oder könnte
> da ein anderes Problem vorliegen ?

Ein Schrittmotor wird durch den A4988 mit Strom angesteuert. Die an der 
Welle abgegebene Leistung hängt von der Drehzahl und vom Drehmoment ab. 
Ohne Drehzahl - keine Leistung.

Das Drehmoment ist proportional zum Strom. Auf welchen Strom hast du den 
Treiber eingestellt und fließt dieser Strom tatsächlich?
Wenn der Strom bei höherer Drehzahl nicht erreicht wird, ist die 
Spannung, die dem Treiber zur Verfügung steht, zu gering.

von Michael B. (laberkopp)


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Rainer W. schrieb:
> Das Drehmoment ist proportional zum Strom.

Natürlich nicht beim Schrittmotor, nur beim Gleichstrommotor.

Der eingestellte und vom Treiber auch konstant geregelte Strom sagt nur, 
welches Drehmoment der Schrittmotor AUFBRINGEN KÖNNTE bevor er Schritte 
verliert. Ob er wirklich so viel bewegen muss, weiss man nicht.
Bei steigender Drehzahl sinkt auch das mit dem Strom schaffbare 
Drehmoment, bricht ab einer modellbestimmten Drehzahl regelrecht ein.

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