Auswahl der richtigen Kombination aus Schrittmotor, Motortreiber und Netzteil

Ich muss für eine mechanische Studie 15 Schrittmotoren gleichzeitig mit unterschiedlichen Arbeitszyklen betreiben. Als Maschinenbauingenieur ist mein Wissen über die Elektronik jedoch nicht viel mehr als gar keins. Können Sie mir bitte erklären, wie ich dieses Problem angehen soll?

Schrittmotor:

Nach meinen Schätzungen werden Schrittmotoren mit der Bezeichnung 17HS4401 für mich funktionieren. Der folgende Link zeigt das Datenblatt für diese Motoren. Er hat eine Nennspannung von 3,6 V und einen Nennstrom von 1,5 A/Phase

https://m.media-amazon.com/images/I/71ZPjYkgxwL.jpg

Kraftfahrer

Ich plane, einen Treiber für jeden der Schrittmotoren zu verwenden, da jeder von ihnen in unabhängigen und variablen Geschwindigkeiten rotieren wird. Der, den ich plane zu verwenden, ist A4988. Das Datenblatt ist unter folgendem Link verfügbar. Er sagt, dass es einen maximalen Strom von 2A hat.

https://www.pololu.com/file/0J450/a4988_DMOS_microstepping_driver_with_translator.pdf

Stromversorgung

Beim Netzteil habe ich mich noch nicht entschieden.

Meine Fragen:

  1. Ich plane, den Motortreiber mit einer 12-V-Versorgung zu speisen. Wird der Motortreiber für den Schrittmotor ausreichen, den ich verwenden werde? (Ich weiß nicht, wie viel Strom die Schrittmotoren bei dieser Spannung maximal ziehen können, deshalb kann ich es nicht sicher sagen)

  2. Generell wird für diesen Motortreiber empfohlen, einen Elektrolytkondensator zwischen VMOT und GND zu verwenden. Sie sagen, wenn es nicht getan wird, können Spikes ein Problem sein. Bedeutet dies, dass der Treiber beschädigt wird oder kann es andere Auswirkungen haben? Und muss es ein elektrolytischer sein? Die elektrolytischen, die ich finden konnte, waren SMD und ich weiß nicht, wie ich sie montieren soll.

  3. Ich habe ein CNC-Schild für Arduino Uno gefunden. Aber das Schild hat Steckdosen für nur 4 Treiber. Es scheint, dass ich 4 Aurdinos gleichzeitig laufen lassen muss. Habe ich eine andere Möglichkeit? Wenn nicht, ist es möglich, 4 davon ordnungsgemäß auszuführen (da mein Laptop keine 4 verschiedenen USB-Anschlüsse hat, muss ich einen Splitter verwenden)?

  4. Ich plane ein 12V Netzteil zu verwenden. Wie viel Gesamtstrom sollte ich maximal erwarten? Ich muss die aktuelle Kapazität der Stromversorgung wählen.

Müssen Sie mehrdimensionale Bewegungen zwischen allen Motoren koordinieren, wie es etwa eine mehrachsige CNC-Maschine tun würde? Wenn die Bewegungen unabhängig oder nur in kleinen festen Gruppen sind, könnten Sie wahrscheinlich mehrere Kopien von "3D-Druckerelektronik" verwenden, bei denen es sich im Grunde um Arduino Megas handelt, die mit diesen oder vergleichbaren Stepper-Chips ausgestattet sind, um jeweils 4/5 Motoren und minimale oder gar keine Firmware-Modifikationen zu betreiben. Wenn Sie eine mehrdimensionale Bewegungsplanung benötigen, befinden Sie sich möglicherweise in einer echten Zwickmühle, die eine sorgfältige Echtzeitcodierung auf einer schnellen MCU oder einer einfachen MCU erfordert, die ein winziges FPGA steuert.
Vielen Dank für Ihren Kommentar. Was ich tun möchte, ist eine Datenbank zu generieren. Jeder Motor hat eine lange Welle und jeder hat Platten auf ihnen. Ich werde Luft durch diese Platten blasen und das Druckprofil der Luft hinter den Platten aufzeichnen. Zu diesem Zweck muss ich die Motoren viele Male mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen lassen (dh Fall 1: M1 = 100 U / min, M2 = 250 U / min, ..., M15 = 50 U / min, Fall 2: M1 = 150 U / min, M2 = 200 U/min, ... M15 = 100 U/min).

Antworten (1)

Nun, es scheint, dass Sie nach einer allgemeinen Anleitung suchen, anstatt eine echte Frage der Elektrotechnik zu stellen. Die meisten Leute hier mögen solche Fragen nicht. Aber wie auch immer, ich kann etwas zu deinen Zweifeln sagen...

1 Ich plane, den Motortreiber mit einer 12-V-Versorgung zu versorgen. Wird der Motortreiber für den Schrittmotor ausreichen, den ich verwenden werde? (Ich weiß nicht, wie viel Strom die Schrittmotoren bei dieser Spannung maximal ziehen können, deshalb kann ich es nicht sicher sagen)

Genaues kann man nicht sagen, da du deine Anwendung nicht beschrieben hast. Für die meisten allgemeinen Anwendungen sollte A4988 für diese Art von Schrittmotor ausreichen.

Von Chopper-Treibern gesteuerte Stepper sind etwas seltsam: Die angelegte Spannung ist nicht so wichtig wie der Strom. Für die meisten allgemeinen Anwendungen sind 12 V in Ordnung.

2 Generell wird für diesen Motortreiber empfohlen, einen Elektrolytkondensator zwischen VMOT und GND zu verwenden. Sie sagen, wenn es nicht getan wird, können Spikes ein Problem sein. Bedeutet dies, dass der Treiber beschädigt wird oder kann es andere Auswirkungen haben? Und muss es ein elektrolytischer sein? Die elektrolytischen, die ich finden konnte, waren SMD und ich weiß nicht, wie ich sie montieren soll.

Ja, Spikes können den Treiber beschädigen. Oder es kann etwas anderes passieren, und selbst wenn der Treiber nicht beschädigt ist, funktioniert die Schaltung möglicherweise nicht wie gewünscht. Das Datenblatt A4988 gibt 100 uF an, also befolgen Sie die Angaben im Datenblatt. Ja, es muss ein Elektrolyc-Kondensator sein. Es gibt elektrolytische SMD-Kondensatoren vom Typ Aluminiumdose.

3 - Ich habe ein CNC-Schild für Arduino Uno gefunden. Aber das Schild hat Steckdosen für nur 4 Treiber. Es scheint, dass ich 4 Arduinos gleichzeitig ausführen muss. Habe ich eine andere Möglichkeit? Wenn nicht, ist es möglich, 4 davon ordnungsgemäß auszuführen (da mein Laptop keine 4 verschiedenen USB-Anschlüsse hat, muss ich einen Splitter verwenden)?

Verwenden Sie einfach kein Arduino Uno, es ist etwas langsam und hat wenige Ausgänge. Es gibt eine Vielzahl von Mikrocontrollern, die besser zu Ihrem Projekt passen könnten, unabhängig von Ihrem Projekt (Sie haben es nicht beschrieben). 15 Stepper in einem Schaltkreis sind keine triviale Lösung und wahrscheinlich werden Sie kein fertiges Board finden, um diese Treiber zu installieren ... Dies ist auch ein etwas kritisches Design, um in Steckbretter zu passen. Wahrscheinlich würde es eine benutzerdefinierte Platine benötigen.

4 Ich beabsichtige, ein 12-V-Netzteil zu verwenden. Wie viel Gesamtstrom sollte ich maximal erwarten? Ich muss die aktuelle Kapazität der Stromversorgung wählen.

Wie ich zu Frage 1 gesagt habe, ist es unmöglich zu wissen, da Sie Ihre Anwendung nicht beschrieben haben. Wenn der Motor 1,5 A pro Phase zieht und jeder Motor zwei Phasen hat, gibt es ein theoretisches Maximum von 3 A pro Motor, 45 A insgesamt für 15 Motoren.

Möglicherweise ist die Gesamtstromaufnahme geringer, aber das ist kein Grund, bei einer 30-A- oder 40-A-Versorgung ein paar Dollar zu sparen. Der Preisunterschied ist unbedeutend (da Sie wissen, dass Sie viel für Motoren und Treiber ausgeben werden), also entscheiden Sie sich für ein 50-A- oder sogar ein 60-A- oder 70-A-12-V-Netzteil.

Vielen Dank für Ihre Kommentare. Sie haben Recht mit dem Konzept der Frage. Leider kenne ich mich mit der Elektronik nicht gut genug aus, um eine echte Frage der Elektroniktechnik zu stellen. Ihre Antwort hat viel beigetragen und ich habe sie als akzeptierte Antwort markiert. Im Allgemeinen können Sie meine Projekte als Wellen betrachten, die von den Schrittmotoren gedreht werden und Platten darauf haben. Ich möchte die Wirkung verschiedener Kombinationen beobachten. Ich werde vielleicht Hunderte von Szenarien ausführen, in denen jeder Motor eine unabhängige Geschwindigkeit hat.
Auswahl der richtigen Kombination aus Schrittmotor, Motortreiber und Netzteil
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