Spannungsversorgung für die CNC-Technik im Modellbau


Die Spannungsversorgung der CNC Technik

CNC Technik

Das CNC Shield benötigt zum Antreiben der drei Steppermotoren eine Spannungsversorgung von 12~36V. Der aufgenommene Strom ist zum einen abhängig von den Motoren, zum anderen von den Möglichkeiten der Treiberstufen. Die hier verwendeten A4988 Schrittmotor Treiber sind auf jeweils 1A Strangstrom eingestellt. Um ein wenig Sicherheit zu haben verwende ich ein elektronisch geregeltes Netzteil mit 24V und 300W das sich noch in meiner Werkstatt fand.

Ein derartiges stabilisiertes Netzteil ist als Einbaunetzteil mit 24V= auch bei Amazon zu bekommen.

Schaltnetzteil

Der Vorteil dieser Netzteile ist, neben dem Preis, das sie als fertige Bausteine bezogen werden können und sich so der eigene Aufwand auf Einbau und Anschluß des Netzteiles beschränkt.

Schaltnetzteil

Es ist aber auch denkbar die Spannungsversorgung mit einem herkömlichen Trafo, Gleichrichter und Spannungsregler aufzubauen. Dies würde den Bauaufwand in die Höhe treiben und eine zusätzliche Quelle für mögliche Fehler darstellen. Auch die benötigten Leistungen machen die Bauteile recht teuer, so das sich dieser Aufwand heute nicht mehr lohnt.

Stromversorgung

Damit von allen Seiten Luft an das Netzteil kommt habe ich vier Distanzscheiben (23kB als stl-file) gedruckt. Die Distanzscheiben habe ich auf der Unterseite zentrisch um die M4 Befestigungsgewinde geklebt.

Stromversorgung

Mit M4 Schrauben wird das Netzteil in die CNC Box eingeschraubt.

Stromversorgung

Die 220V~ Zuleitung von der Eingangsbuchse wird mit Aderendhülsen versehen und in die entsprechenden Anschlußklemmen eingeschraubt.

Stromversorgung

Die 12V= Versorgung

Für die beiden 40mm Lüfter benötige ich 12V=. Dafür habe ich einen Festspannungsregler 7812 auf eine Streifenplatine gelötet, für den Eingang eine Klemmverbindung und dreipolige Stecksockel für die Stecker der Lüfter. Die kleine Platine kann ich dann direkt an die 24V= Quelle anschließen.

12V Versorgung

Die Lötseite zeigt die vier benötigten Streifen der Platine. Von oben:

12V Versorgung

Die zweipolige Anschlußklemme hat ein Rastmaß (RM) von 5mm, so das ich nicht zwei nebeneinander liegende Streifen der Platine als Eingang nutzen konnte, sondern drei benötigt. Der mittlere Streifen bleibt dabei unbelegt. Das ist auch der Grund warum der Festspannungsregler am Spannungseingang ein "ausgestelltes" Bein hat.

12V Versorgung

Die Platine erhielt ein Gehäuse mit 40mm Lüfter zur Kühlung des Festspannungsreglers und zur isolierten Montage in die CNC-Box. Um alles möglichst platzsparend und einfach montieren zu können habe ich einen Halter für Platine und Lüfter konstruiert.

12V Versorgung

Von dieser Konstruktion habe ich ein STL erstellt und gedruckt:

Nach 3 Stunden und 4 Minuten war der Druck fertig.....

12V Gehaeuse

..... und stand auf der Druckplatte.

12V Gehaeuse

Als nächstes muß der Brim, der der besseren Fixierung des Bauteils auf der Druckplatte beim Druck dient, entfernt werden.

12V Gehaeuse

Fertig versäubert kann der Einbau von Lüfter und Platine beginnen.

12V Gehaeuse

Mechanisch passt der Lüfter perfekt, nur die Aussparungen für die M3 Muttern sind auf der falschen Seite.....

12V Gehaeuse

....anders herum einbauen geht nicht, hier sind Senkkopfschrauben vorgesehen. Also habe ich die M3 Muttern im Lüfter eingeklebt und ihn wie ursprünglich vorgesehen montiert. Das sollte nicht der einzige Fehler dieser Konstruktion sein.

12V Gehaeuse

Die Platine ist länger als der Einschub. Wer messen kann ist bei sowas klar im Vorteil. Auch liegt das zu kühlende Bauteil direkt vor dem Motor des Lüfters, und so in seinem Windschatten. Das wird nicht sooo gut funktionieren.

12V Gehaeuse

Unter leichtem, anhaltendem Fluchen habe ich die Platine um einen Steckplatz gekürzt. Sie hat nun noch drei der ursprünglichen vier Steckplätze. Aber so passt die Länge, was die Seitenaufnahme verrät.

12V Gehaeuse

An der Bauteillage vor dem Motor des Lüfters ändert das aber erstmal nichts. Zum Glück ist da nun ein paar Millimeter Platz für einen flachen Kühlkörper.

12V Gehaeuse

So ein Kühlkörper fand sich noch in der Bastelkiste, aber er war sehr viel breiter als Platz da ist, also habe ich ihn auf die Breite des Festspannungsreglers abgesägt und ein M3 Gewinde eingeschnitten.

12V Gehaeuse

Mit Wärmeleitpaste wird der Kühlkörper mit dem Festspannungsregler verbunden. Dies sichert eine gute Wärmeleitung vom Bauteil zum Kühlkörper.

12V Gehaeuse

Der Kühlkörper wird nun mit Wärmeleitpaste bestrichen und mit einer M3 Schraube am Festspannungsregler montiert.

12V Gehaeuse

Optisch ist der Kühlkörper kein Gewinn, aber Dank seiner Höhe liegen seine Finger direkt im Luftstrom und können so die Wärme gut abführen. Leider macht er den Festspannungsregler recht instabil, hier hätte ich im Vorfeld das mittlere Beinchen ein Loch nach hinten versetzen sollen.

12V Gehaeuse

Die in das Gehäuse eingeschobene Platine sieht nun allerdings nicht mehr so schlimm aus. Zeit für einen ersten Test.

12V Gehaeuse

Anschlußkabel dran, 24V angelegt....nix....MIST.

12V Gehaeuse

Ein Blick auf den Stecker verrät die dumme Tat, in der Mitte ist Minus, also gehört da das schwarze Kabel hin, nicht rot. Stecker umgedreht und der Lüfter läuft. So war das mit dem 3poligen Anschlußstecker aber nicht gedacht. Die hätte ich also um eine Reihe in die andere Richtung versetzten müssen. Dann wäre aber die Platine einen Streifen breiter geworden und ich hätte auch ein neues Gehäuse drucken müssen.....

12V Gehaeuse

Das Kabel ist eh viel zu lang, das wird gekürzt und ein neuer Dupont Stecker aufgecrimpt.

12V Gehaeuse

Schnipp-schnapp, das Kabel ist gekürzt, ein neuer Dupont Stecker aufgecrimpt und die Polung am Stecker gedreht. Rechts sieht man die Originalbelegung.

12V Gehaeuse

Sieht doch gleich viel besser aus.

12V Gehaeuse

So findet die 12V Versorgung ihren Platz in der CNC-Box. Den Kühlkörper habe ich an der Oberseite mit dem Lüftergehäuse verklebt und so etwas stabilisiert.

12V-Stromversorgung

Damit ist die 12V= und 24V= Versorgung abgeschlossen und in der CNC-Box installiert.