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 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 braucht? 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?
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Am Uno ist das eine schlechte Lösung, da über RX und TX der Uno geflasht und auch gedebuggt wird. Dasfällt dann flach.
Das Display solltest du besser per SoftwareSerial steuern, die du an beliebig freie, digitale Pins nutzen kannst.
Hierzu solltest du mehr Informationen geben, welche Spannung du meinst.
Zumindest kann man sagen, wenn man schon ein Netzteil einsetzt, welches einem eine Gleichspannung liefert, dann braucht man eigentlich keinen Kondensator zum Glätten der Spannung, sondern eher, je nach Anwendung, Pufferkondensator(en) um Spitzenbelastungen abzufangen.
Ohne Transistor oder Relais geht das nicht der braucht 0,5A bei 5V.
Für Nextion wird auch 0,5A, empfohlen also ein Netzteil mit 5V, 3A für etwas Reserve
Für die Stepper 12V Minimum 5A (Jeder braucht 1.2A) Wegen Netzteil für Stepper müssen sich noch andere äußern keine Erfahrung mit.
Nein, bei den Schrittmotoren ist das nicht so einfach. Einerseits gelten die 1,2A pro Spule, das wären dann schonmal 2,4A. Andererseits arbeitet der A4988 ähnlich wie ein DC-DC Wandler. Netzteilseitig wird also weniger Strom benötigt, als die Motore brauchen. Je höher die Netzteil Spannung , desto niedriger der Strom.
Bei den Steppern musst Du die benötigte Leistung betrachten um das Netzteil auszuwählen. Pro Spule 1,2Ax4,8V = 5,8W. Pro Motor also ca. 12W. Dann musst Du auch noch Verluste berücksichtigen und gegebenenfalls die zu verrichtende mechanische Arbeit. Wenn Du pro Motor 24W rechnest dürftest Du auf der sicheren Seite sein und hast auch noch Reserven für die DC-DC-Wandler zur Versorgung der anderen Komponenten.. Für die 3 Motore muss dein Netzteil also 72W liefern. Macht bei 12V 6A oder bei 24V 3A.
Wenn Du nicht das volle Drehmoment brauchst, kannst Du den Strom am A4988 auch kleiner einstellen. Dann reduziert sich die benötigte Netzteilleistung entsprechend, und die Motore werden nicht so heiß.
Schrittmotore ziehen den vollen Strom auch im Stillstand ( oder besser gerade dann..) wenn Du sie nicht explizit abschaltest ( am EN Eingang des Treibers ). Abgeschaltet haben sie aber auch kein Haltemoment mehr - falls Du das brauchst.
Am Vmot Eingang der A4988 Treiber brauchst Du auf jeden Fall jeweils einen Kondensator - am besten >=100µF. Der ist zwingend notwendig für die korrekte Funktion. Wenn Du ein Board kaufst, wo Du die Treiber draufstecken kannst ( z.B. eine CNC-Shield), sind diese Kondensatoren da in aller Regel schon drauf.
P.S. Wenn Du sie nicht schon hast, würde ich statt der A4988 den DRV8825 kaufen. Die sind etwas leistungsfähiger und bleiben kühler.
Wußte nicht daß bei Schrittmotoren der Strom bzw eventuell die Spannung) lastabhängig ist.
"kein Haltemoment" ist übertrieben. Würde "kaum" sagen.
Wenn schon ein anderer Treiber geraten wird dann würd ich TMC2208/ 2209 vorschlagen. Die machen den Motor sehr leise.
Versorgungsspannung für die Motore würd ich auch 24V 3A raten.
Du kannst daraus mit einem DC/DC Wandler die 5 bzw 3,3V machen. Ich würde mal auf ca 1A Stromverbrauch ( Arduino, Display, Elektromagnet, Logikteil Motortreiber)
3,3V für Spracherkennung ( braucht auch einen Level Shifter, da die Eingänge nicht 5V vertragen).
Ich würde für jeden Motor seinen Treiber vorsehen. Theoretisch kann man auch 2 Motore paralell zum Treiber schalten, da ist dann aber der treiber nicht stark genug um 2 mal den Nennstrom zu liefern.
Du könntest ein CNC Shield nehmen. Da können 4 Schrittmotortreiber draufgesteckt werden. ( und einen Steckplatz leer lassen).
Der Einfluß ist in der Tat rel. gering, aber er ist vorhanden. Auch bei einem Stepper bekommt man mech. Leistung nicht geschenkt . Da bei höheren Drehzahlen der Strom im Ruhezustand nicht mehr erreicht wird, hebt sich das zum Teil auf: Verlustleistung in den Spulen wird etwas geringer, dafür muss mech. Leistung erbracht werden.
Das, was da bei abgeschaltetem Motor noch übrig bleibt, nennt sich 'Rastmoment' ( ist üblicherweise auch im Datenblatt angegeben). Das ist eigentlich unerwünscht, und die Konstrukteure versuchen das möglichst klein zu halten. Es stört z.B. beim Microstepping. Motore mit hohem Rastmoment 'weigern' sich auf Positionen zwischen den Rastpositionen zu stehen. Es gibt sogar Sonderkonstruktionen ganz ohne Rastmoment.
Ja, die sind eine gute Wahl, wenn es auf leisen Betrieb ankommt.
Das sollte man auf keinen Fall machen, da dann die Stromregelung nicht mehr funktioniert.
Wenn schon, dann müssen die Spulen in Reihe geschaltet sein. Dann braucht es aber auch eine höhere Versorgungsspannung. Da die Spulenspannung bei diesen Steppern mit 4,8V eh schon rel. hoch ist, würde ich das nicht machen.
Auf der Netzteilseite ist der Strom dann bei 24V wesentlich kleiner. Da geht das in der vorgesehenen Reserve unter.
Da @widholm bisher noch nicht geschrieben hat, was das ganze letztendlich werden soll, kann man nur eher allgemeine Hinweise geben.
Vielen vielen Dank zu den Informationen zu den Motoren und Motortreibern. Jetzt weiß ich um einiges mehr wie viel die Motoren an Strom ziehen und wie viel Strom mein Netzteil bereitstellen muss.
Dann werde ich mir die leiseren Motortreiber und Kondensatoren mit so 470µF mal holen.
Ich will zwei Achsen, also die x und y - Achsen, mit Motoren steuern. Die Fläche wird dann in verschiedene Raster eingeteilt, welche man dem Sprachmodul sagen kann. Die Motoren fahren diesen Punkt dann an.
Ich habe vor kurzem etwas zu dem Aufbau mit Zahnriemen gefunden. Weswegen ich jetzt statt den 3 Motoren nur mehr 2 Motoren verwenden will, wobei der Zahnriemen dafür etwas komplizierter gewickelt werden muss. Wie im Bild unten zu sehen.
Bei einem Core-XY musst du aber bedenken, daß das nicht so einfach ist, wie nur zwei Achsen getrennt voneinander anzusteuern.
Dreht sich da nur ein Motor, bewegt sich der Kopf diagonal und wenn beide gleich schnell laufen, bewegt sich der Kopf nur in einer Achse.
. Da bei höheren Drehzahlen der Strom im Ruhezustand nicht mehr erreicht wird, hebt sich das zum Teil auf: Verlustleistung in den Spulen wird etwas geringer, dafür muss mech. Leistung erbracht werden.