"Streitfrage": Kondensator-Dimensionierung für LANGLEBIGE Schrittmotorsteuerung
Moin liebe Leute,
ich bin kurz vorm irre werden, da ich die Tage meine Steuerung endlich fertigmachen muß, die in Epoxid vergossen wird.
Netzteil Meanwell 24V --> Kondensator 470uF ---> Silentstepstick-Treiber (Trinamic) -----> 2 Meter Leitung -----> Schrittmotor.
Motor kann 1,5A ab. Chip 1,2.
Damit Motor und Steuerung nicht weit über 40Grad warm werden und "ewig" halten, läuft alles auf nur fast einem Viertel.
Steuerung und Motor müssen im Dauerbetrieb(!) mindestens 10 Jahre durchhalten. Besser 15 Jahre.
MEIN PROBLEM:
Eine Person (und Hersteller Watterot) sagt: Die Spannungsfestigkeit des Kondensators soll bei 35Volt liegen.
Begründung: Ist sicherer.
(und er sagt: bloß keine Sicherung zwischen Netzteil und Kondensator einbauen)
Jemand anders sagt: Nein, nimm 25Volt
Begründung: Weil es sauberer läuft und setze eine Sicherung dazwischen. Am besten eine Feinsicherung.
Wichtig ist nur die Qualität des Herstellers. Das Netzteil ist sicher.
Und er hat das Netzteil auf 255Volt über 24h betrieben. Kondensator 25V.
Alles lief perfekt. Dieser sagt auch: vor 15 Jahren hätte ich ebenfalls einen höheren Kondensator empfohlen
Keiner der beiden hat Erfahrungen mit Schrittmotoren.
Einer allerdings mit Synchronmotoren, der andere ist Audiospezialist.
Leider kann ich das grundsätzlich , aber auch wegen fehlender Erfahrung, nicht selber beurteilen.
Beide klingen logisch und sind auf ihrem jeweiligen Gebiet extrem gut.
Ich bin hin und hergerissen, denn die Steuerung muß so perfekt und langlebig sein, wie es nur möglich ist.
Die verwendeten Kondensatoren sind von Panasonic und Nichicon.
Der Motor ist regelbar bis max 10U/min und ändert alle 80S für 2S seine Richtung.
Wer kann aus Erfahrung mit Schrittmotoren sagen, was in der Praxis besser und zuverlässiger ist.
25 oder 35 Volt?
Wer kann vielleicht von einer Schaltung berichten, die schon viele viele Jahre erfolgreich läuft?
Erstmal Danke und schlafloser Gruß!!!
Der Ahnungslose
Option:
Angenommen der Nutzer nimmt ein minderwertigeres Netzteil, was wäre dann sicherer?
Also alles steht und fällt mit dem Kondensator der in 25 V oder in 35 V bestellt werden kann?
Was ist jetzt dein Problem? Der Preis?
Wenn man etwas hochwertiges baut, dann sollte man das vertreten können.
Ich bring mal was neues ins Spiel: Nimm 2x35v Kondensatoren parallel, wenns langlebig sein soll.
nein, es geht nicht um den Preis. Habe die Kondensatoren von 25-50V hier liegen.
Meine Frage ist, was läuft am saubersten und zuverlässigsten für lange Zeit.
Was ist langlebiger?
Ich muß gut schlafen können!
Ich bin extrem verunsichert, weil beide Parteien eigentlich sehr viel drauf haben, aber jeder was anderes sagt......und in diesem Falle kann ich es selber nicht beurteilen.........leider.....
Und Elektronik ist nicht mein Fachbereich....leider.......
Hallo,
So einfach ist das nicht zu beantworten.
1. Mit einem Kondensator hat man Einschalt Stromspitzen. Hier ist dann vor allem ein gutes teures Netzteil ein Problem, wenn es grosse Spitzenströme liefert und einen steilen Spannungsanstieg hat. Die Schmelzsicherung unterliegt einer Alterung, welche auch von den Stromspitzen abhängt. Stromspitzen kann man mit einem Widerstand auf endliche Werte begrenzen. Aber ohne Angaben kann man das für dein Projekt nicht einmal abschätzen. Jede leiterbahn ist schon ein Widerstand, man braucht also auch genaue Angaben zum mechanischen Aufbau.
Was soll die Sicherung eigentlich überhaupt bewirken?
2. Für die Lebenserwartung eines Elkos ist vor allem die Temperatur ein wichtiger Faktor. Pro 10K verdoppelt (niedrigere Temperatur, bzw. halbiert sich die Lebenserwartung. Ein typischer Elko hat eine Lebenserwartung bei Nenntemperatur in der Grössenordnung von 10'000h, da ist etwas über 1 Jahr Dauerbetrieb.
Ein 85°C-Typ hat bei 45°C also die 24-fache Lebenserwartung, also rund das 16-fache. Ein 105°C-typ kommt dann aber auf das 26-fache, also rund die 64-fache seiner Nenn-Lebenserwartung. Nun sind aber die Lebenserwartungen der beiden Typen noch etwas unterschiedlich, da muss man halt etwas rechnen.
3. Allerdings ist die Lebenserwartung eine statistische Grösse. Ein 6er im Lotto ist recht unwahrscheinlich und manche spielen wöchentlich und haben im ganzen Leben nie einen 6er. Andererseits gibt es fast jede Woche einen 6er.
4. Zur Spannung kann ich auch nicht wirklich mit konkreten Angaben dienen. Aber 25V sind eher knapp, bis zu wenig. 25V entspricht 24V +4%, das liegt schon im Bereich der Toleranz eines guten Netzteils. Hinzu kommt, dass so ein Schrittmotor, durch seine Induktivität, Spannungsspitzen erzeugt. Da müsste man auch mal messen was da wirklich am Elko anliegt. Also 35V wäre also das Minimum. Zu hoch sollte man die Spannung aber auch nicht legen, bei Nass-Elkos gibt es sonst Probleme mit der Isolation, welche chemisch aufgebaut wird (Stichwort: formieren).
5. Ein weiterer Parameter ist noch der ESR. Low ESR-Typen erzeugen höhere Spitzenströme, kappen aber die Spannungsspitzen besser und durch den kleineren Serienwiderstand sind die Verluste kleiner, der Elko wird also weniger warm (Siehe 2.).
6. Die 2m Leitung sind auch nicht ganz ohne, mal ganz abgesehen von EMV. So ein Draht ist auch eine Induktivität und zwei parallele Leiter bilden eine Kapazität, somit ist deine Anschlussleitung ein Schwingkreis. Auf den Oszilloskop sieht man das als Ringing. das sind zusätzlich Spannungsspitzen.
7. Wenn man die Elkos etwas grosszügig dimensioniert, hat man Reserve, da sie mit der Alterung immer an Kapazität verlieren.
8. Die Lebenserwartung ist allerdings eine statistische Grösse, da solltest du dich auch mit der "Badewannen-Kurve" etwas auseinander setzen. Und wenn du Bauteile einer faulen Serie geliefert bekommst, stimmt natürlich alles nichts
In den späteren 60er Jahren hatte auch Revox so eine Lieferung eines namhaften deutschen Herstellers erwischt, die Elkos haben nach ein paar Jahren alle ihre Kapazität verloren.
Mitte der 70er Jahre hatte ich Probleme mit Elkos eines bekannten japanischen Herstellers, da lag das Problem vor allen bei den Leckströmen, welche recht schnell anstiegen. Normalerweise nehmen die Leckströme bei neuen Elkos am Anfangs ab (Formierung).
So vor 10-20 Jahren wurden gepanschte gefälschte Elektrolyte verkauft. Deshalb hatten damals so viele PC-Mainboards dann Probleme mit den Elkos. Betroffen waren damals fast alle Hersteller.
Ich würde auch eher die Lösung mit 2 parallelen Kondensatoren vorschlagen und dazu noch einen Keramikkondensator. Das ergibt schon einen kleineren ESR.
Zudem solltest du auch noch möglichst viel nachmessen, das wird ganz anders aussehen als du dir das vorstellst.
10 Jahre Lebenserwartung sind in der Industrie keine Seltenheit, ich habe auch schon Geräte gesehen, welche an die 20 Jahre durchgehalten haben. Die Hauptursache liegt in der sorgfältigen Auslegung der Schaltung mit genügend Reserven und das man auch bei den Bauteilen Qualität einsetzt. Macht zwar alles etwas teurer in der Herstellung, aber wenn eine Stunde Maschinenausfall 10-100kEuro an Kosten verursacht ...
MfG Peter(TOO)
Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?
Da die Schaltung vergossen werden soll, sollte man zumindest bei Elkos den höheren Spannungswert nehmen, denn mit dem Vergießen wird die Sollbruchstelle im Alutopf des Elkos unwirksam gemacht.
Altert der Elko kommt er schneller ans Limit und platzt.
Dazu gibt es in der Computerszene genug leidliche Erfahrung mit Elkos auf Motherboards die nach 1-2 Jahrne geplatzt sind weil sie nur 16V hatten und durch die Alterung mit den 12V nicht mehr klar kamen. Wer konnte hat diese dann gegen 25V ausgetauscht und die Boards haben problemlos 10 Jahre gehalten (oder tuen es noch heute).
Prinzipiell sollte man aber Elkos auf vergossenen Schaltungen wo es geht vermeiden.
Aber auch Tantalpillen können durch die Alterung platzen (hatte da selbst 2 Netzteile von 1W HeNe Lasern bei denen das passiert ist)
Hallo,
Man kann nicht folgern, dass wenn es einen Tag lang funktioniert, dass es dann ein Jahrzehnt halten soll...er hat das Netzteil auf 255Volt über 24h betrieben. Kondensator 25V.
Alles lief perfekt.
Es gibt zwar sogenannte HALT-Tests (highly accelerated lifetime test) bei hohen Temperaturen, aber da liegen wir immer noch in anderen Größenordnungen was die Testdauer betrifft.
Wenn die Schaltung so lange halten soll und man keine Messwerte/Prognosen zu der erwarteten Lebendauer hat, muss man eben überdimensionieren oder abschätzen.
Für die Elkos gibt es ja die von Peter genannte Formel. Am Elko würde ich da nicht sparen.
Aber der Elko ist ja nicht die einzige Komponente, die die Lebensdauer der Schaltung bestimmt. Für die Zuverlässigkeit gibt es viele Faktoren.
Und Sicherheitsvorschriften sind nochmal ein anderes Thema...
Der Kunde soll zurück kommen, nicht das Produkt
Grüße, Bernhard
"Im Leben geht es nicht darum, gute Karten zu haben, sondern auch mit einem schlechten Blatt gut zu spielen." R.L. Stevenson
Zitat von BMS
Der Kunde soll zurück kommen, nicht das Produktwenn sie nicht gestorben sind
Danke erstmal für die bisherigen Antworten!
Der 24h Stunden-Test sollte nur mir beweisen, daß das Netzteil zuverlässig seine 24,x V liefert und nicht darüber geht.
Derjeige meinte auch, ansonsten wäre die Steuerung top und ich könne sogar 5 Jahre Garantie geben.
Eben, die Steuerungen sollen nicht zurückkommen.
Wie beschrieben, werden keine markenlosen Bauteile verbaut.
Auch die Motoren kosten fast das dreifache von Chinamotoren.
Aber ich kann eben nicht beurteilen, ob 25 oder 35V richtig sind.
Und irgendwie kann das keiner so ganz richtig begründen/aussagen.
Eine Sicherung kommt rein.....
Hallo,
also an deiner Stelle würde ich mindestens die 35V-Versuon einbauen. Der 25V Elko ist schon sehr knapp. Es wurde ja bereits geschrieben, dass durch induzierte Spannungen von den Motoren über die Freilaufdioden diese 24V erhöht werden könnten. Mit einem Oszilloskop müsste das im Betrieb sichtbar sein. Allein das dürfte Grund genug sein, eine höhere Spannungsfestigkeit zu wählen. Ansonsten wurden hier reichlich Argumente, gut begründete! Argumente genannt, den Elko mit höherer Spannungsfestigkeit zu wählen.
Sicherung ist ein Schutzmechanismus von vielen möglichen. Gibt es einen Schutz vor Verpolung, oder einen Transientenschutz... man kann viel machen an diese Stelle
Einen schönen Abend noch wünscht
Bernhard S.
"Im Leben geht es nicht darum, gute Karten zu haben, sondern auch mit einem schlechten Blatt gut zu spielen." R.L. Stevenson
der 25V Mann meinte, er hätte alles nachgeprüft und da wären null Spitzen oä zu sehen gewesen
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