Hardware für E-Spinner -- Beratungsbedarf

Guten Tag,

ich habe angefangen, einen sog. E-Spinner zu bauen, d.i. so etwas wie ein Hand-Spinnrad mit elektrischem Antrieb. Ich möchte ihn gern mit zwei DC-Motoren antreiben, von denen einer den Flügel treibt, der andere die Spule bremst.

Auf meiner Website gibt es ein paar Bilder vom Stand der Bastelei. Die Motoren sind Faulhaber 3540K008C (8V Nennspannung, max. 7,06W). Ich habe auch noch einen kräftigeren Maxon-Motor, den ich evtl. für den Antrieb des Flügels nehmen könnte.

Folgende Funktionen möchte ich einstellbar/steuerbar haben, die ersten zwei (oder drei) "stufenlos":

- Geschwindigkeit des Flügelmotors,
- Bremskraft des Spulenmotors,
- Sanftanlaufsteilheit,
- Drehrichtung,
- Funktion eines Fußtasters als Taster oder Schalter.

In einer späteren Ausbaustufe könnte vielleicht noch ein Display dazukommen oder eine Drehzahlregelung des Flügelmotors.

Nach längeren "Studien" und ein paar Fehlkäufen bin ich nun beim RN-VN2 DualMotor mit einem RN-MiniControl gelandet. Wäre das eine gute Idee?

Als Stromversorgung würde ich gern zwischen einem 12V-Netzteil und einem Kabel für die Zigarettenanzündersteckdose wählen können. Weiß jemand ein geeignetes preiswertes Netzteil?

Ach ja: Dies ist mein erstes Microprozessor-Projekt; ich bin kein großer Elektroniker, habe aber Programmier- und Bastelerfahrung auf anderen Gebieten.

Danke erstmal fürs Lesen + beste Grüße -- Thomas

Zitat:

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Zitat von blackface

... 12V-Netzteil ... Weiß jemand ein geeignetes preiswertes ...

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In dieser Größenordnung nehme ich gerne ein Notebook-Netzteil: sehr kompakt, kurzschlussfest, völlig geschlossen, meist max. 5A, und alte Notebooks gibts (fast wie Sand am Meer).

OK, hier habe ich eins im Regal: 10V 3,38A. Alt. Sollte fürs Experimentieren erstmal reichen, oder?

Bleibt noch die Frage, ob ich mit den beiden Boards richtig liege für die Funktionen, die ich haben möchte: RN-VN2 DualMotor mit RN-MiniControl? Oder geht es einfacher/preiswerter?

Beste Grüße -- Thomas

Klar geht das Einfacher. Viel einfacher (und billiger). Es gibt Leistungsoperationsverstärker (TCA0372). Den beschaltest du als Impedanzwandler.Über ein Poti stellst du dann Geschwindigkeit ein.
Ein Schalter steuert ein Relais, der den Motor umpolt. Kostenpunkt, wenn du das auf Lochraster aufbaust. Ein paar Euro bist du bedient. Erfordert allerdings Kenntnisse in Schaltungstechnik.

Offtopic: Was ich nie Verstanden habe: Wieso sind die Maxxon / Faulhaber Motor eigentlich so schweinisch teuer?

Zitat:

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Erfordert allerdings Kenntnisse in Schaltungstechnik.

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Da liegt wohl ein Problem. Ich habe vergeblich versucht, mich da reinzulesen. Gibt es irgendwo eine Bauanleitung für Dummies? Und, wenn das mit ein paar Euro zu machen ist, warum sind Gleichstrom-Drehzahlsteller dann so teuer??? Ich habe den billigsten PWM-Baustein von Conrad für gut 20€ ausprobiert, der pfeift auch noch ganz fürchterlich.

Zitat:

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Offtopic: Was ich nie Verstanden habe: Wieso sind die Maxxon / Faulhaber Motor eigentlich so schweinisch teuer?

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Weil sie in Europa hergestellt werden? Weil sie gut sind? Leise, haltbar, hoher Wirkungsgrad usw.?

Beste Grüße -- Thomas

Ich benutze das RN Dualmotor Treiber Board und bin zufrieden.
Das rn MotorControl ist ganz nett und mit dem Programm welches
mitgeliefert wird kann man auch die Motore per PC oder Laptop
ansteuern. Wenn man ohne PC auskommen will, reicht der Dualmotor
Treiber und ein Mega 8 (ohne rn Control ) vollkommen aus. Dann
muß man so einen Mega aber Programmieren können und datürlich
ein passendes Programm schreiben.

Gruß Richard

Anbei mal ein Entwurf auf die schnelle. Achtung geschmiert (und ich schreibe dann nicht gerade leserlich)
http://bilderhost.com/show.php/2818_161142.jpg.html
VCC: Hier die Versorungsspannung anschliesen.
Schalter: Zum Umschalten der Drehrichtung (Hinweise beachten, da gibts ein paar Tücken)
OPV: Typ von oben, oder eventuell auch 2x Pentawatt-OPVs nehmen
Noch ein Wort zur Geschwindigkeit: Wenn du den Schalter betätigst, wird das relativ hart. D.h. motor wird aktiv gebremst, und es kann auf die Lager gehen. Weitere Tücke: Wenn du den Motor schnell laufen hast, und dann den Schalter betätigst, läuft er langsam. D.h. die Richtung (schnell/langsam) des Potis ist dann invertiert.

Falls du an einer Komplettlösung interessiert bist, ich habe in 2 Wochen Semesterferien. Das kann vom reinen Schaltungsentwurf sein, bist zur richtigen Platine in SMD. Natürlich ist das dann eine individuelle, leicht zu bedienende Lösung (ohne die obigen Tücken)

Ja, sehr interessant.

Im Datenblatt des TCA0372 sind auf S. 4 zwei Motorsteuerungsschaltungen abgebildet, eine mit "microprocessor-compatible inputs" und eine mit vielen Widerständen und ein paar Kondensatoren. Meinst du sowas?

Eine Komplettlösung klingt sehr verlockend. Ich tendiere aber immer noch zu einer (für mich) flexibel programmierbaren Lösung, weil das Spinngerät selbst noch völlig unerprobt ist und sicher noch ein paar Veränderungen brauchen wird. Das Schaltbild mit "microprocessor-compatible inputs" sieht so aus, als könnte das selbst ich nachbauen. Dann bräuchte ich nur noch zwei von den TCA0372 und einen Microprozessor mit Experimentierboard. Richtig?

Beste GRüße -- Thomas

Ja so, wie es im Datenblatt gezeigt es, sollte es funktionieren, du musst VCChalbe dann aber auf die VCC vom MCU beziehen. Sei aber gewarnt, der OPV so ist relativ langsam, sprich sehr niedrige PWM Frequenzen wählen. Die obere Lösung ist deshalb rein ANALOG.
Zum Thema: TCA: Lies mal richtig das Datenblatt: Da sind 2 OPVs in EINEM. Als Mikrocontroller würde es für dich der Tiny13 plus Spannungsregler tun. Programmierbar mit AVR Studio. Passenden Programmer findest du bei ebay für 20 Euro.
Wieso ich dir von dem Board abrate: Oversized!

Mein Tipp trotzdem für den Anfang: Bau erst mal die analoge Lösung auf, mit Mikrocontroller kann es extrem frustrierend werden (vor allem am Anfang bis man den Mikrocontroller zum ersten mal zum Laufen hat), zumal man noch einiges an Peripherie braucht. Das reicht für den Anfang, und ist relativ fool-proof, Und wenn dann das mechanische passt, dann kannst du es "richtig" professionell machen.

Zitat:

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Lies mal richtig das Datenblatt: Da sind 2 OPVs in EINEM.

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Ah ja, das richtige Lesen. :-k Und ich brauche nur einen OPV pro Motor? Auf den Schaltplänen sind doch immer zwei von den Dreiecken für einen Motor eingezeichnet. Dann brauche ich für zwei Motoren doch ähem, vier Dreiecke, nicht wahr? Also zwei der Bauteile/Schaltungen?

Aus meinem Eingangsposting (À propos richtiges Lesen):

Zitat:

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Folgende Funktionen möchte ich einstellbar/steuerbar haben, die ersten zwei (oder drei) "stufenlos":

- Geschwindigkeit des Flügelmotors,
- Bremskraft des Spulenmotors,
- Sanftanlaufsteilheit,
- Drehrichtung,
- Funktion eines Fußtasters als Taster oder Schalter.

In einer späteren Ausbaustufe könnte vielleicht noch ein Display dazukommen oder eine Drehzahlregelung des Flügelmotors.

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Von diesen Wünschen stelle ich mit deiner Schaltung doch mal genau einen Motor ein (Spannung und Richtung), vom zweiten Motor oder der Überwachung eines Tasters oder einem Sanftanlauf oder Regelung statt Steuerung war noch gar keine Rede, oder habe ich etwas übersehen?

Wenn ich all das mit analoger Technik lösen will, wird es mir zu komplex. Falls andererseits der OPV PWM-Frequenzen vom Microprozessor nur im hörbaren Bereich zulässt so dass das ganze pfeift wie ein Akkuschrauber, ist er keine Lösung. Da wäre doch bspw. dieses board eine Geld (relativ), Platz und v.a. Lötarbeit sparende Möglichkeit. Es wird allerdings nicht reichen, falls ich meinen Maxon-Motor (90W max) einsetzen will, weil sich der Faulhaber als zu klein erweist. Dann müsste es das RN-VN2 DualMotor Board werden.

Falsch?

Bliebe die Frage nach dem passenden Microprozessorboard. Das RN-MiniControl ist das kleinste und "am wenigsten teure" fertig aufgebaute von robotikhardware.de und sollte all das können, was ich von ihm will und einiges, was mir noch einfallen wird. Es hat die Spannungsversorgung bereits an Bord und kann also einfach mit an die Motorversorgung gehängt werden. Mit dem RN-VN2 DualMotor könnte ich es einfach zusammenstöpseln. Programmieren in Basic. Das räumt mir einige Stolpersteine aus dem Weg (Löten, Programmieren in C und tiefes Elektronikverständnis sind meine Schwachstellen).

Natürlich hätte ich gern eine noch einfachere und/oder vor Allem viel billigere Lösung, aber wenn ich dafür sofort erstmal 90% des Pflichtenhefts einstampfen muss, muss ich mir das nochmal schwer überlegen ;)

Beste Grüße -- Thomas

90% des Pflichtenheftes einstampfen? *Habe ich was überlesen*? Das einzige was ich nicht finde ist sanfanlauf, aber selbst das könntest du über ein RC Glied realisieren. Und falls du es mehrmals brauchst einfach mehrfach aufbauen.

Naja, mir wird es jetzt zu blöd, mach was du willst. Du tust es ja eh :P

EDIT: Falls du es pfeifen hörst, stell mal den Duty-circle (also die ON-Zeit hoch). Das ist häufig ein Grund fürs pfeifen.

Zitat:

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Zitat von s.o.

... Falls du es pfeifen hörst, stell mal den Duty-circle (also die ON-Zeit hoch ...

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Hrmpf. Im Prinzip stimmt das schon - aber vielleicht sollte man dann dazu sagen, dass der duty cycle bei der PWM die Drehzahl beeinflusst. Ich vermute ja, dass blackface nicht das Pfeifen bei stillstehendem Motor meint.

Zitat:

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Zitat von blackface

... Falls ... der OPV PWM-Frequenzen .... nur im hörbaren Bereich zulässt ...

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Hier könnte man daran denken, dass die PWM-Frequenz einigermassen an den Motor angepasst seinsollmusswerdenkann (klick hier). 20 kHz sind vielleicht doch ein bisschen viel.

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

Zitat:

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Zitat von s.o.

... Falls du es pfeifen hörst, stell mal den Duty-circle (also die ON-Zeit hoch ...

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Hrmpf. Im Prinzip stimmt das schon - aber vielleicht sollte man dann dazu sagen, dass der duty cycle bei der PWM die Drehzahl beeinflusst. Ich vermute ja, dass blackface nicht das Pfeifen bei stillstehendem Motor meint.

Zitat:

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Zitat von blackface

... Falls ... der OPV PWM-Frequenzen .... nur im hörbaren Bereich zulässt ...

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Hier könnte man daran denken, dass die PWM-Frequenz einigermassen an den Motor angepasst seinsollmusswerdenkann (klick hier). 20 kHz sind vielleicht doch ein bisschen viel.

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Ist vielleicht nicht elegant, aber bei meinen ersten PWM Versuchen ist mir
das Pfeifen/Geratter auch auf den Geist gegangen. Ich habe die Frequenz dann so lange erhöht bis (für meine Ohren) Ruhe war. Besondere Beeinträchtigungen konnte ich nicht feststellen.

Gruß Richard

Es ist ja geschrieben worden das nicht wirklich große Erfahrung
im Entwickeln und Dimensionieren von Schaltungen vorhanden ist.
Das sollte dann auch bei Vorschlägen bedacht und Akzeptiert werden.

Ich halte deshalb auch die zwar teurere aber zuverlässige Lösung
RN Control/Minni Control + Dualmotortreiber für sinnvoll.Ein
RN Motorcontrol ist recht praktisch (muss) aber nicht wirklich
sein. Im Prinzip würde auch ein Meg8, ein Steck- Board, ein paar
Dräte und der Dualmotor Treiber ausreichen, aber dann muß der
Rest selber gebastelt werden...

Gruß Richard

Zitat:

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Ich vermute ja, dass blackface nicht das Pfeifen bei stillstehendem Motor meint.

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Ganz richtig. Die provisorische Abhilfe bei Conrad-Baustein + Maxon-Motor bestand aus einer kleineren Riemenscheibe --> größere Drehzahl des Motors. Allerdings am anderen Ende dann niedrigere max. Drehzahl.

Zitat:

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nicht wirklich große Erfahrung im Entwickeln und Dimensionieren von Schaltungen vorhanden ist.

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So isses :) . -- Das RN-Motorcontrol leuchtet mir auch nicht so ganz ein; ich will ja keine komplizierten Sachen von außerhalb steuern.

Zitat:

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Das einzige was ich nicht finde ist sanfanlauf, aber selbst das könntest du über ein RC Glied realisieren. Und falls du es mehrmals brauchst einfach mehrfach aufbauen.

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Letzteres war schon klar. ;) eine Option auf Drehzahlregelung mit irgendnem Sensor habe ich bei deiner Lösung aber auch übersehen, ebenso die Anschlussmöglichkeit für ein LCD-Display. Ich bestreite auch keinesfalls, dass man viele der Sachen auf meinem Wunschzettel auch mit Platine entwerfen, ätzen und Löten hinkriegt -- bloß ich halt nicht. Und wenn ich das von der Planung bis zur kompletten Funktion bei dir in Auftrag geben würde, würde das - hoffe ich für dich -- teurer als die von mir angedachte Hardware. Und beim geringsten Änderungswunsch müsste alles von vorne aufgerollt werden. Falls ich mich irre, würde es mich natürlich freuen.

Beste Grüße -- Thomas

Start/Stopp Rampen lassen sich in Software sehr leicht und in
beinahe beliebiger Steilheit sowie Dauer realisieren.

Gruß Richard