Spannungsversorgung und Netzteilwahl

Fabian W. OP #7651220
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Sehr geehrtes Forum,

ich hoffe ihr könnt mir bei meinem Anliegen helfen.

Ich würde gerne wissen, ob ich bei meiner Schaltung alles richtig aufgebaut habe und ob es vielleicht Verbesserungsvorschläge gibt. Wobei die Hauptfrage eigentlich ist, wie ich meine Schaltung am besten mit Spannung versorge.

Also erstmal zu den Bauteilen die ich verwende:

  1. Einen Arduino Uno

  2. A4988 Motortreiber (3x für jeden Motor)

  3. 3x Stepper Motoren (wobei 2 IMMER gleichzeitig laufen) ( https://www.conrad.at/de/p/joy-it-schrittmotor-nema17-03-joy-it-0-2-nm-1-2-a-wellen-durchmesser-5-mm-2148831.html )

  4. Einen Elektromagneten ( https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/R600/DATENBLATTSEN-MAG25N.pdf )

  5. Ein Sprachmodul ( https://www.fortebit.tech/docs/manuals/easyvr-3/ )

  6. Und ein Display ( https://nextion.tech/datasheets/nx3224k028/ )

Also die 3 Motoren hätte ich je mit einem Motor Treiber verbunden. Nachdem 2 immer gleichzeitig laufen hätte ich bei denen das Signal vom Arduino auf beide aufgeteilt. (oder soll man 2 Motoren an einem Treiber hängen und mit einem Signal steuern? Müsste man wahrscheinlich Motoren mit weniger Strom verwenden, damit sich das am Treiber ausgeht.) Das Sprachmodul wird mit den richtigen Pins laut Datenblatt am Arduino verbunden. Der Elektromagnet wird mit einem noch freien Pin verbunden und das Display mit den RX, TX-Pins.

Soweit gut, aber bei der Spannungsversorgung Blicke ich noch nicht ganz durch.

Arduino, Display, Sprachmodul und Motortreiber benötigen 5 Volt. Die Motoren hätte ich mit 12 oder 24 Volt betrieben. Wobei ich den Elektromagneten auch mit der Spannung von den Motoren betrieben hätte (oder sollte ich diesen eher an die 5 Volt hängen, wie es im Datenblatt steht und nicht wie die Motoren mit mehr versorgen?). Mein Plan ist ein Netzteil mit 24 Volt zu nehmen und dann mit einem Dc Dc Wandler auf die benötigten 5 Volt runter zu regeln. Jetzt ist noch die Frage wie viel Strom das Netzteil bereitstellen muss. Der Arduino benötigt 500mA, das Sprachmodul, der Elektromagnet und das Display glaub ich auch, nachdem man sie alle auch einzeln über einen Arduino betreiben kann (obwohl dies beim Display nicht empfohlen wird). Die Motoren benötigen 1,2 Ampere. Das heißt wenn man alle Ströme addiert und noch bisschen Platz lässt, dass man so 6 Amper brauch? Stimmt und funktioniert das so wie ich mir das vorstelle?

Zum Schluss noch eine letzte Frage. Ich habe schon des Öfteren von einem Kondensator gelesen, der die Spannung glätten soll. Braucht man diesen wirklich? Und wenn ja, welcher und wie groß sollt dieser sein?

Mfg Fabian

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Michael B. #7651298
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Fabian W. schrieb:

Das heißt wenn man alle Ströme addiert und noch bisschen Platz lässt, dass man so 6 Amper brauch? Stimmt

Nein. Die Motoren benötigen 1.2A bei 4.8V pro Wicklung.

Lieferst du 24V, zieht der Motortreiber nur noch 240mA. Mal 6 macht 1.4A. Dein Magnet zieht 0.5A bei 5V. Der step down braucht dafür aber nur 105mA aus 24V. Und der Arduino kommt inklusive Display und Sprachmodul auch mit weniger als 500mA an 5V also 105mA aus 24V aus.

Es reichen also mit 20% Schaltreglerverlusten 2A/24V als Netzteil. Ich würde aber einen 24V Magneten nehmen oder wenigstens dem Magneten seinen eigenen Schaltregler bieten.

Ausserdem müssten deine A4988 auf 1.7A Spitze eingestellt werden damit sie 1.2Arms an deine Motoren liefern. Das halten die winzigen Platinen nur mit extra Kühlkörpern aus.

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Rainer W. #7651302
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Fabian W. schrieb:

Müsste man wahrscheinlich Motoren mit weniger Strom verwenden, damit sich das am Treiber ausgeht.)

Bei Schrittmotortreibern mit Stromregelung bestimmt im sinnvollen Betriebsbereich der Treiber, wieviel Strom fließt, nicht der Motor. "Sinnvoller Betriebsbereich" heißt hier: Drehzahl nicht zu hoch, Betriebsspannungen hoch gegen Motornennspannung, so dass die Stromregelung vernünftig arbeiten kann.

Wenn du zwei Motoren an einen Treiber hängst, kommt es drauf an, ob du sie parallel oder in Serie schaltest. Im ersten Fall teilt sich der Strom auf die beiden Motoren auf und das Drehmoment ist entsprechend geringer, im zweiten Fall teilt sich die Spannung auf und es sind wegen Addition der Spannungsabfälle an den Motoren und denn unterwegs Gegeninduktionsspannungen keine hohen Drehzahlen erreichbar.

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Fabian W. OP #7651643
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Erstmal Vielen Dank für die schnellen und tollen Antworten.

Michael B. schrieb im Beitrag

Es reichen also mit 20% Schaltreglerverlusten 2A/24V als Netzteil.

Okay, das ist super. Da hätte ich mich mit 6A ja ordentlich vertan.

Ich würde aber einen 24V Magneten nehmen oder wenigstens dem Magneten seinen eigenen Schaltregler bieten.

Das heißt einen Schaltregler für Arduino, Display und Sprachmodul und einen Schaltregler für den Elektromagneten. Beide auf 5 V nach unten. Und die Motoren mit 24V betreiben. Passen da die 24V eigentlich eh, oder sollte man lieber 12V nehmen?

Ausserdem müssten deine A4988 auf 1.7A Spitze eingestellt werden damit sie 1.2Arms an deine Motoren liefern. Das halten die winzigen Platinen nur mit extra Kühlkörpern aus.

Warum muss ich meine Treiber auf 1,7 A einstellen wenn sie nur 1,2 A liefern müssen?

Sollte man sich einen anderen Treiber überlegen, der bei dieser Spannung nicht so warm wird?

Mfg Fabian

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