Ich bin gerade mit der Planung von einem Eggbot (Roboter zum bemalen von Eiern) beschäftigt und brauche bei diesem Projekt auch 2 Schrittmotoren.
Ich habe mir mal einen Arduino Uno, ein CNC shield und A4988 stepper driver bestellt, bin mir jetzt aber nicht sicher, welche Motoren geeignet sind bzw. wo die Vor- und Nachteile liegen.
Von der größe her möchte ich Nema 17 Motoren einsetzen aber da gibt es ja ziemlich viele verschieden Ausführungen.
Funktionieren sollte das ganze denke ich recht problemlos mit 2 Stk Nema 17, 12V, 0.4 A und einem 12 oder 24V Netzteil mit etwa 2 A.
Bei meinen Recherchen habe ich aber dann bemerkt, dass recht oft auch Nema 17 höherem Nennstrom, zb. 1.5 A verwendet werden (auch in kombination mit dem a4988).
Daher jetzt meine Fragen:
Haben die Motoren mit höherem Nennstrom tendenziell irgendwelche Vorteile gegenüber denen mit 0.4 A? (drehmoment benötige ich eigentlich kein besonders hohes, aber wenn die Motoren etwas schneller sind wäre das für die Arbeitsgeschwindigkeit sicher gut)
Geht die kombination von Motoren mit ca. 1.5A und dem a4988 langfristig gut wenn ich am stepper driver kleine Kühlkörper draufklebe oder wird das trotzdem zu heiß?
Steppermotoren können strom- oder spannungsgesteuert sein, bei 12V nominell wäre das Spannungssteuerung mit niedrigem Strom. Auf jeden Fall sollte ein Schrittmotor mit höherer Spannung als angegeben angesteuert werden, damit das Umpolen und damit das Weiterschalten schnell ablaufen kann, und der Treiber begrenzt dann den Strom.
NEMA gibt nur die Montagefläche an, hat nichts mit der Motorleistung zu tun. Es gibt dann mehr oder weniger lange Motoren mit mehr oder weniger Leistung.
Motore mit höheren Nennspannungen und niedrigeren Nennströmen sind für Spannungssteuerung gebaut.
Solche mit kleineren Nennspannung und höheren Nennstrom für Stromsteuerung.
Stromsteuerung wie es der A4988 macht, hat den Vorteil, daß Microschritte möglich sind (Zwischenschritte durch Strommodulation der beiden Wicklungsströme) und die Drehmomentkurve in Funktion der Schrittgeschwindigkeit weniger schnell abfällt. Das heißt daß ein Schrittmotor mit Stromsteuerung kleinere Schritte machen kann und schneller drehen kann. Da der Treiber dem Motor den Strom begrenzt muß/kann die Versorgungsspannung sehr viel höher als die Nennspannung des Motors sein. Normal mindestens 4x Nennspannung.
Kauf Dir für den A4988 Motore mit ca 1,5A Nennstrom und ca 3V Nennspannung. Dafür brauchst Du ein Netzteil mit 12 bis 24 V und 6-7A. Oft werden solche Motore als "für 3D Drucker" angeboten.
uwefed:
Dafür brauchst Du ein Netzteil mit 12 bis 24 V und 6-7A.
Das dürfte ziemlich überdiemnsioniert sein. 24Vx6A enstpricht immerhin einem 144W Netzteil :o .
Vorzugsweise sollte man bei stromgesteuerten Steppern ungeregelte Netzteile mit einem goßen Pufferkondensator einsetzen. Die Leistung des Netzteils muss der geforderten Leistung des Schrittmotors entsprechen (Verlustleistung der Spulen+Abgabeleistung + etwas Reserve ). Die AbgabeLeistung dürfte hier verhältnismäßig gering sein, da sind die Motore nicht wirklich gefordert.
Die Stromspitzen, die durch die Regelung des A4988 entstehen, muss der Pufferkondensator liefern. Ein geregeltes Netzteil geht da schnell in die Strombegrenzung oder muss eben stark überdimensioniert sein, was aber unwirtschaftlich ist.
Nehmen wir zB einen 1,5A Motor.
Dann ist der Gesamtstrom der beiden Wicklungen den der Treiber dem Motor in vielen Microsteppositionen gibt um 1,41 größer, also 2,1A.
Mit 2 Motore und etwas Reserve und möglichen 1,68A Motore kommt man nahe an 5A.
So einfach sind die Verhältnisse bei einem Stromtreiber wie dem A4988 aber nicht.
Die Stromregelung beim A4988 funktioniert im Prinzip wie ein Schaltreger, nur dass da keine eigene Induktivität im Regler vorhanden ist, sondern die Induktivität der Stepperspulen genutzt wird.
Und bei einem Schaltregler fließt sekundär bei kleinerer Spannung bekanntermaßen auch ein höherer Strom als auf der Primärseite bei höherer Spannung. Und zwar ohne dass da ein klassischer Trafo dazwischen wäre.
Wenn Du so willst, ist der A4988 ein Schaltregler, der die 24V des Netzteiles ( bei kleinerem Strom ) auf die vom Stepper geforderten 3 V (bei höherem Strom ) umsetzt. Wobei er im Gegensatz zu einem klassischen Step-Down Schaltregler als Regelgröße den Strom heranzieht, und nicht die Spannung. Das Umsetzprinzip des Schaltreglers - hohe Spannung/kleiner Strom zu kleine Spannung/hoher Strom gilt aber auch hier.
Da die obigen Betrachtungen zum Strom nur für den Mittelwert gelten, ist ein entsprechender Pufferkondensator wichtig, der die Stromspitzen auffängt. Und eine Strombegrenzung in einem geregelten Netzteil kommt mit kurzzeitigen Stromspitzen auch nicht so besonders gut zurecht ( oder besser gesagt: garnicht ). Deshalb ist hier ein ungeregeltes Netzteil ( am besten mit einer trägen Sicherung ) die bessere Wahl. Das kann aufgrund des Pufferkondensators kurzzeitig hohe Stromspitzen liefern, ohne dass deshalb die Gesamtleistung des Netzteils zu groß werden muss.
Die Physik bezüglich der Leistung gilt überall. Wenn Das Netzteil bei 24V konstant z.B. 2A liefern würde, sind das nunmal 48 Watt, die irgendwohin wollten. Das würde weder der A4988 noch der Nema17 Stepper aushalten. Auch wenn beim Stepper ein entsprechender Teil nicht in Hitze, sonden in mechanische Energie umgewandelt wird. Das dürfte bei einem Ostereierbemaler aber nicht sonderlich viel sein
combie:
Das ist für den a4988 richtig, für andere Treiber u.U. falsch.
Die Strombegrenzung ist ein Muß für jeden Schrittmotortreiber.
Den a4988 auf ca 2/3 oder 3/4 des Nennstroms einstellen, damit Motor und Treiber nicht gar so heiß werden.
Auch das ist falsch. Verringerter Nennstrom hält den Schrittmotor kühler, beim Treiber ohne Kühlkörper sollte man nicht an den maximalen Treiberstrom gehen, sonst wird der Treiber zu warm.
Ein guter Schrittmotortreiber hat einen Stromsparmodus, den man im Haltebetrieb aktivieren kann. Für maximale Schrittfolge und Drehmoment braucht man den vollen Strom. Der A4988 scheint so einen Modus allerdings nicht zu unterstützen.
Für einen spannungsgesteuerten 12V Motor ist der a4988 eher nicht geeignet.
Wieso sollen 35V für so einen Motor zu wenig sein?
Es gibt Treiber für Schrittmotoren und solche nur für DC Motoren (einfache H Brücken). Wer damit leben kann, der kann auch einen spannungsgesteuerten Schrittmotor ohne Strombegrenzung und mit der Nennspannung mit einer normalen H-Brücke treiben. Dann darf er sich aber nicht über zu große oder verlorene Schritte und geringe Schrittgeschwindigkeit beschweren.
Erstmal danke an alle für die Hilfe und die Erklärungen!
Ich werde dann die Motoren mit dem höheren Nennstrom nehmen.
Beim Netzteil denke ich aber, dass ich bei 12 oder 24V nicht 5A oder noch mehr (wie oben jemand geschrieben hat) brauchen werde.
So viel Leistung kann da ja eigentlich nirgends verbraucht werden, oder doch?
12*5=60W bzw bei 24V sogar 120W, das kommt mir ziemlich viel vor.
Es muss ja nur das Ei gedreht bzw ein kleiner Arm geschwenkt werden also keine großen Lasten.
Ich hab zu der Thematik auch ein bisschen recherchiert und hab gesehen, dass für so ein Gerät wie ich es bauen möchte oft recht kleine Netzteile verwendet werden.
Hab auch irgendwo ein Video gesehen wo jemand 5 Stk von den Motoren die ich verwenden Möchte mit einem 2A und 12 oder 24V Netzteil versorgt hat. Die Motoren lagen halt nur auf dem Tisch und haben sich gedreht, mussten also nicht wirklich viel Arbeit leisten.
Ich vermute, dass 12V oder eventuell sogar 24V und 2A locker für meine zwecke reichen.
Wenn die stepper jetzt schwere Lasten bewegen müssten würde das ziemlich sicher anders aussehen...
Gibt es wen der da anderer Meinung ist?
Pufferkondensatoren sind denke ich schon im shield integriert was die für eine Kapazität haben weiß ich leider nicht.
Martin123571113:
Es muss ja nur das Ei gedreht bzw ein kleiner Arm geschwenkt werden also keine großen Lasten.
Deshalb würde der ursprünglich ausgewählte spannungsgesteuerte Stepper wohl auch funktionieren. Riesen Beschleunigungen wird es ja wohl auch nicht geben.
Martin123571113:
Pufferkondensatoren sind denke ich schon im shield integriert was die für eine Kapazität haben weiß ich leider nicht.
Für höhere Stromspitzen sind die, die auf den üblichen A4988-Boards verbaut sind, zu klein. Wenn Du einen spannuingsgesteuerten Stepper nutzt, macht das aber nichts, da treten solche Stromspitzen ja nicht auf. Zwar kann der A4988 dann auch sein Potential nicht ausspielen, aber das brauchst Du eigentlich auch nicht.
Die Strombegrenzung ist ein Muß für jeden Schrittmotortreiber.
Wer damit leben kann, der kann auch einen spannungsgesteuerten Schrittmotor ohne Strombegrenzung und mit der Nennspannung mit einer normalen H-Brücke treiben. Dann darf er sich aber nicht über zu große oder verlorene Schritte und geringe Schrittgeschwindigkeit beschweren.
Ich vermute, dass 12V oder eventuell sogar 24V und 2A locker für meine zwecke reichen.
Wenn die stepper jetzt schwere Lasten bewegen müssten würde das ziemlich sicher anders aussehen...
Gibt es wen der da anderer Meinung ist?
Probier's, dann weißt Du's.
Aber beklag Dich nicht daß die Motore nicht jeden Microschritt mitmacht sondern springt.
Grüße Uwe
MicroBahner:
Für höhere Stromspitzen sind die, die auf den üblichen A4988-Boards verbaut sind, zu klein. Wenn Du einen spannuingsgesteuerten Stepper nutzt, macht das aber nichts, da treten solche Stromspitzen ja nicht auf. Zwar kann der A4988 dann auch sein Potential nicht ausspielen, aber das brauchst Du eigentlich auch nicht.
Ich glaub da reden wir aneinander vorbei, ich hab nicht Kondensatoren auf den A4988 Boards gemeint (wusste gar nicht, dass da welche sind), sondern die dicken, die direkt am CNC shield sitzen, dort wo man die A4988 draufstecken kann. Ich vermute die haben 100µF, reichen die?
Hab mal ein Bild von dem shield das ich verwenden will angehängt
uwefed:
Probier's, dann weißt Du's.
Aber beklag Dich nicht daß die Motore nicht jeden Microschritt mitmacht sondern springt.
Grüße Uwe
Ja ich werds einfach mal ausprobieren und wenn es nicht zufriedenstellend funktioniert, weiß ich zumindest woran es liegt.
Hab in der Anleitung vom originalen Eggbot (dem Vorbild für meine Bastelei, das man um 200-300€ kaufen kann) auch Angaben zum Netzteil gefunden. Sollte laut denen 9 -18 V und mindestens 1 A haben. Die benutzen zwar keinen Arduino+CNC shield+a4988, verwenden aber auch 2 Stk. Nema 17 Stepper mit 1 A pro Phase und 3.1 V, also einigermaßen vergleichbar.
Hallo,
wegen der Kondensatoren: Ja die auf dem Schield sind ok und sollten reichen. Der hersteller der A4988 Teribermodule Empfiehlt da Am eingang von VMot einen 100uF Kondensator. Und das CNC-Schield ist ja für diese und baugleiche Treiber gemacht.
Du kannst also getrost den Treiber auf den Schield stecken und so mit dem Schield verwenden.
