Stromversorgung einer Schrittmotorsteuerung

[spänemacher]

Hallo liebe Community,

Hallo liebe Comunity ich bin neu hier und in Sachen Eletronik und Elektrotechnik nicht sehr erfahren.

Nun zu meine Problem:

Ich möchte im laufe des nächsten Jahres eine eigene CNC Fräse bauen, die Mechanik stellt weniger ein Problem dar umso mehr jedoch die Elektronik :-).
Nach vielen Stunden lesen in diversen Foren und den Büchern von Herrn Selig von einfach-cnc.de habe ich mich dazu entschlossen zunächst mal eine günstige Schrittmotorsteuerung fertig zu kaufen inklusive Schrittmotoren die dazu passen und das ganze einmal aufzubauen und ohne Mechanik laufen zu lassen. Ich denke an eine TB6560 (bei ebay zu finden) 1,5A - 3,6A.
Soweit so gut allerdings habe ich keine Ahnung wie ich die Steuerung korrekt mit Strom versorge:

1. Muss ich ein Netzteil selbst bauen oder bekomme ich es fertig zu kaufen was mir natürlich lieber wäre ?
2. Kann ich dieses Netzteil einfach an die Steckdose anklemmen ?
3. Kann ich zuerst die Steuerung kaufen und anschließend die passenden Motoren dazu (ich dachte an ca. 1,5Nm Haltemoment) kaufen was muss ich dabei beachten ?(erst Steuerung und an ihr orientieren für Motoren, wie richtig ?)

Um das Problem mit Frequenzumrichter und Drehstromspindel zu umgehen werde ich erstmal einen Handdremel als Frässpindel benutzen.

Ich hoffe Ihr könnt helfen und danke im voraus.

[Besserwessi]

1) Netzteile kann man auch gut fertig kaufen. In der Regel werden das Schaltnetzteile sein.
2) Wo sonst sollte man den Strom herbekommen. Für die Schrittmotoren sollte auch noch eine normale Steckdose reichen. Eventuell sollte man noch extern einen Schalter vorsehen,je nach Netzteil.
3) Die Motoren und Steuerung sollten schon zueinander passen. Das kleinere von beiden bestimmt die Leistung. Ich würde mit dem Aussuchen eher beim Motor anfangen und dann eine dazu passende Steuerung suchen. Ggf. auch erst mal beides suchen, um dann passende Kombinationen zu vergleichen.

[spänemacher]

Hallo und Danke für die schnelle Antwort.

Um das Ganze etwas konkreter zu machen poste ich dir mal um welche Motoren und Steueungen ich seit einiger Zeit gierig herumkreise :-).

Die Motoren : http://www.mechapro.de/shop/Schrittmotoren/Schrittmotor-Nidec-Servo-KA60LM2-551::137.html Schrittmotor Nidec Servo KA60LM2-551

Nidec Servo Schrittmotor KA60LM2-551:
• 2-Phasen Schrittmotor
• 1,65 Nm Haltemoment
• 1,8° Schrittwinkel (200 Vollschritte/Umdrehung)
• 4 Anschlüsse, bipolar ansteuerbar
• Maße: 60x60x65mm, Wellen-Durchmesser: 6,35mm (1/4")
• Elektrische Daten: 3,3 A, 3,0 V 0,92 Ohm, 2,3 mH

Die Karte: http://www.ebay.de/itm/TOP-CNC-3-Achse-TB6560-AHQ-Schrittmotor-Steuerung-skarte-Antrieb-1-5A-3-5A-/280769218238?pt=Motoren_Getriebe&hash=item415f2646be

· Toshiba TB6560AHQ chip - High power, maximum 3.5A drive current .

· Professional design, two-stage signal processing, super anti-jamming.

· 1-1/16 microstep setting - Higher accuracy .

· Adjustable drive current settings for each axis - 25%,50%,75%,100% of full current can be set for different stepper motors .

· Overload, over-current and over-temperature safety - Full protection for your computer and peripheral equipment .

· On board current switching - Power output can be set according to specific user requirement .

· Relay spindle interface - Outputs Max. 36V 7.5A for spindle motors or coolant pump (only one device can be powered by this output!)

· 4 channel inputs interface- Can be used for XYZ limit and emergency stop .

· Bipolar constant current chopper drive with non-resonant region .

· Full closed-type optical isolation to protect the user's computer and equipment

· Four control inputs (divided into pairs of knives) - Allows setting of limit and emergency stop.

· Universal architecture - Supports most parallel software MACH3,KCAM4,EMC2 etc.

Das wäre die Kombination die es mir angetan hat. Ich habe entschieden in dem ich den Strombedarf des Motors (3,3A) mit den möglichen Stömen der Steuerkarte 1,5A-3,5A verglichen habe ist das korrekt ?

Und nun zu meinem Hauptproblem: welches Schaltnetzteil sollte ich für diese Kombination nehmen um die maximale Leistung bei niederer Drehzahl aus den Motoren rauszuholen, und wo kann ich das passende Gerät bestellen. Wie wird das gerechnet für die Zukunft :-)

Bitte um Kritik :cool:

[Besserwessi]

Der Motor und Treiber passen so einigermaßen zusammen. Der Treiber reicht nicht ganz aus um den Motor voll auszunutzen, als Spitzenstrom bei Mikroschrittbetrieb wären ggf. rund 4-4,5 A möglich. Etwas weniger Strom stört den Motor aber nicht, reduziert aber die Temperatur und den Leistungsverbrauch.

ls Netzteil würde ich mit rund 24 - 32 V rechnen, für den Anfang ggf. auch ein PC Netzteil mit 12 V - damit sind aber die maximalen Geschwindigkeiten Geschwindigkeiten niedriger. Worst case braucht jede Spule bis 3 A - macht je Motor 6 A. Bei Mikroschritten, was die wahrscheinlichere Betriebsart sein wird, braucht man die halbe Leistung. Den vollen Strom braucht man aus dem Netzteil auch nur in einem kleinen Drehzahlbereich wenn die Spannung gerade noch reicht den vollen Strom durch zuschicken. Diesen Worst case wird man wohl nur bei 2 Achsen gelichzietig haben, kaum bei der 3. Achse. Die Z Achse ist oft auch merklich kleiner und langsamer. Demnach sollte das Netzteil für etwa 7 - 10 A gut sein, oder 200-300 W. Für nur niedrige Drehzahlen reichen auch 12 V und sogar noch etwas weniger Strom vom Netzteil - da würde sich dann ein PC Netzteil anbieten.

Schaltnetzteile gibt es z.B. bei Elektronikversendern.

p.s. Die 3.3 A beim Motor sind der maximale Strom für Vollschrittbetrieb. Es ist kein Problem den Motor auch mit weniger Strom zu betreiben, z.B. 2 A - es reduziert sich dann nur das maximale Drehmoment.

[spänemacher]

Also mal sehen ob ich das richtig verstanden habe :

1. Ampereangaben an Motoren beziehen sich immer auf Vollschrittbetrieb, im Mikroschrittbetrieb erhöht sich der Spitzenstrom (Faktor Wurzel 2 ?).

Zwischenfrage : Du schreibst worst case braucht jede Spule 3 Ampere. Ich gehe davon aus das alle Motoren Gleich sind : 3A x 2 Spulen x 3 Motoren=18A im Vollschritt , 9A im Mikroschritt betrieb.
Allerdings sagst du das im Mikroschrittbetrieb sich der Strom pro Spule auf ca. 4,5 erhöhen kann d.h 4,5x2x3= 27A verstehe ich das richtig ?

2. Auslegung Netzteil ? Angabe 3A im Vollschrittbetrieb x 2 Spulen x 3 Motoren, das ganze durch 2 in deinem Beispiel 9 Ampere woher weiss ich denn nun welche Spannung oder welche Leistung es haben muss ? Deine Ausführungen zum Strom glaube ich Verstanden zu haben wenn ich P=UxI habe weiss ich bis jetzt nur I.

Habe nochmal etwas gegoogelt wäre das ein richtiges Netzteil was zu dem Beispiel passen würde ?

http://www.hed-radio.com/de/Netzteil-SP-240-30.html

Gruss Spänemacher

[Ostermann]

Hallo Spänemacher!

Die Motoren brauchen bei Mikroschritt nicht mehr und nicht weniger Strom bzw. nehmen nicht mehr Leistung auf als im Vollschrittbetrieb. Du kannst nicht einfach alle Ströme zusammenrechnen, sondern musst die Leistungen betrachten. Und zwar nicht nur die Verlustleistung im Motor, sondern auch die mechanisch abgegebene Leistung. Als Faustformen kann man bei Nema23 Motoren und Spannungen bis 50V mit ca. 50W pro Motor rechnen. Damit ist das Netzteil zwar richtig dimensioniert, der Rechenweg aber sagen wir mal "abenteuerlich".

Mehr zum Thema siehe:
http://www.schrittmotor-blog.de/?p=77

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann