Steuerung Demoeinheit

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27.03.2014, 15:21
Nels@nMuntz

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Steuerung Demoeinheit
Hallo Forum

Ich bin an der Ausarbeitung einer kleinen Demoeinheit. Dabei wird ein Maxon-Motor eine Apparatur antreiben. Soweit so einfach. Mit den mechanischen Komponenten habe ich keine Probleme, bei der elektronischen Umsetzung haperst bei mir als Maschinenbauer aber, ich bin halt nur mechanisch gesteuert.

Die Funktionsweise sieht folgendermassen aus:
- Die Einheit ist portabel und soll mit einem geeigneten Akku gespeist werden für ca. 30-60 Min.
- Der Motor wird Drehzahlgeregelt. Dazu werden von Maxon geeignete Steuerungen angeboten.
- Falls nun der Akku ausfällt soll über ein Netzteil zum einten gleich der Motor betrieben werden, zum anderen aber auch die Akkus geladen werden. Dazu wird wohl ein Ladegerät, etc. benötigt.
- Sowohl der Akku, wie auch die Motorregelung und was sonst noch benötigt wird soll in einer Steuerbox untergebracht werden. (ich habe das versucht schematisch darzustellen).
Anhang 27869

Mir stellen sich nun folgende Fragen:
- Welcher Akku ist am geeignetste für mein Vorhaben? Bei max. 3A sollte eine Kapazität von 2000-3000mAh ausreichend sein.
- Was wird zusätzlich benötigt um die Akkus zu laden?
- Wie sieht die Schaltung aus, damit sowohl der Motor direkt über das Netzgerät betrieben werden kann, wie auch die Akkus geladen werden?
- Ist ein handelsübliches Netzgerät (Bsp: http://www.eibtron.com/Tischnetzteil-C14-18V-444A-80W) geeignet?
Ich hoffe das jemand Lust hat meine elektrotechnischen Lücken zu schliessen. :)

Grüsse Roland
27.03.2014, 15:35
White_Fox

Was du für das Akkuladen brauchst hängt von deinem Akku ab. Wenn es z.B. ein Bleiakku sein kann wirds relativ einfach. Bei LiPos etwas aufwendiger.
wozu brauchst du eigt ein Akku, wenn du eh ein Netzteil dranbastelst? Normalerweise macht man sowas, falls das NETZ ausfällt, aber das Netz als Reserve zu halten falls der Akku ausfällt ist ein wenig...ungewöhnlich.

Was will die Maxon-Steuerung denn haben, um den Motor zum Laufen zu bewegen? Digitaler Eingang? Analoges Signal?
27.03.2014, 15:44
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von White_Fox

Was du für das Akkuladen brauchst hängt von deinem Akku ab. Wenn es z.B. ein Bleiakku sein kann wirds relativ einfach. Bei LiPos etwas aufwendiger.

Ich habe keine Präferenz :) Schön wäre es, wenn alles nicht zu schwer wird. Ich möchte aber alles möglichst einfach und übersichtlich halten.

Zitat:

Zitat von White_Fox

wozu brauchst du eigt ein Akku, wenn du eh ein Netzteil dranbastelst? Normalerweise macht man sowas, falls das NETZ ausfällt, aber das Netz als Reserve zu halten falls der Akku ausfällt ist ein wenig...ungewöhnlich.

Es ist ein Demoteil. Ich hole es aus dem Koffer und zeige wie es dreht (Bildlich gesprochen). Dazu der Akkubetrieb. Schade nur, wenn der Akku leer ist. Für den Fall soll dann die Möglichkeit bestehen, dass ich das Netzgerät auch noch hervorhole, einen Stromanschluss suche, ev. noch ein Verlängerungskabel, usw. Ist halt in erster Linie ein Backup. Ausserdem muss ich den Akku irgendwann mal laden. Also dann Motor ganz weg und nur Akku laden.

Zitat:

Zitat von White_Fox

Was will die Maxon-Steuerung denn haben, um den Motor zum Laufen zu bewegen? Digitaler Eingang? Analoges Signal?

Witzigerweise funktioniert genau heute die maxon-Website nicht :/ Grundsätzlich nur eine konstante Spannung (wenn ich es richtig im Kopf habe)
27.03.2014, 15:51
PICture

Hallo!

Zitat:

Zitat von Nels@nMuntz

[*]Ist ein handelsübliches Netzgerät (Bsp: http://www.eibtron.com/Tischnetzteil-C14-18V-444A-80W) geeignet?

Ja, aber das ist vom bisher undefinierten Akkutyp und Lademethode abhängig. ;)
27.03.2014, 16:06
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von PICture

Ja, aber das ist vom bisher undefinierten Akkutyp und Lademethode abhängig. ;)

Auch Dir ein freundliches Hallo.
Ich habe keinerlei Erfahrungen mit den unterschiedlichen Akku-Arten. Mir ist aber bewusst, dass ein LiPo sicher eine kompakte und leichte (Gewicht) Lösung wäre, aber eher aufwendig in der Ladetechnik. Von mir aus kann es auch gerne ein NiMH sein. Ein Bleiakku würde ich jetzt eher nicht sehen, da ich keine 2kg zusätzlich rumtragen möchte. Aber sicher bin ich da nicht mehr auf dem neusten technologischen Stand.

Es müssten halt schlussendliche einfach 18V und ca. 3000mAh sein.
27.03.2014, 16:26
PICture

Das ist eine gute Wahl, weil die Ni-MH Akkus am benutzerfreundlichsten sind. Es muss aber der Unterschied zwischen Spannungen von aufgeladener (um 1,5 V) und "leerer" (um 1 V) Zelle und nominal 1,2 V berücksichtigt werden. Du kannst den o.g. Netzteil zum Laden von 18/1,5 = 12 seriell verbundenen NiMH Akkuzellen verwenden, die aber nicht unter ca.12 V entladen werden dürfen. Hoffentlich wird dein Motor (bisher unbekannter Typ) in dem Spannungsbereich noch richtig funktionieren.
27.03.2014, 16:36
Nels@nMuntz

Solch eine NiMH AA-Zelle (http://www.rc-fabrik.de/VTEC-AA-3000...-Akku-4-Zellen) könnte ich mir als Akku gut vorstellen. Müssten dann 15 Stück sein. 2000-2500mAh würde auch genügen. (http://www.conrad.ch/ce/de/product/2...ne-Ja?ref=list)

- - - Aktualisiert - - -

Zitat:

Zitat von PICture

Das ist eine gute Wahl, weil die Ni-MH Akkus am benutzerfreundlichsten sind. Es muss aber der Unterschied zwischen Spannungen von aufgeladener (um 1,5 V) und "leerer" (um 1 V) Zelle und nominal 1,2 V berücksichtigt werden. Du kannst den o.g. Netzteil zum Laden von 18/1,5 = 12 seriell verbundenen NiMH Akkuzellen verwenden, die aber nicht unter ca.12 V entladen werden dürfen. Hoffentlich wird dein Motor (bisher unbekannter Typ) in dem Spannungsbereich noch richtig funktionieren.

Der Motor ist bekannt: Der Typ ist 118892. Leider ist die maxon Seite immer noch down (unglaublich), aber hier ist das Datenblatt zum Motor: https://downloads.maxonmotor.com/Katalog_neu/eshop/Downloads/Katalog_PDF/maxon_ec_motor/EC-programm/new/newpdf_11/EC-32-118891_11_DE_154.pdf

Von der Steuereinheit habe ich mir leider die Nummer nicht notiert - kann man ja auch jederzeit im Netz abrufen :roll: [/Ironie off]
27.03.2014, 16:38
PICture

Akkuqualität lässt sich leider nicht nur anhand Katalogbild bzw. Preis erkennen. ;)

Übrigens, für 15 seriell verbundenen Zellen ist eine Ladespannung ca, 15 * 1,5 = 22,5 V nötig und anfangs erwähntes Netzteil eignet sich dafür nicht.

Ich bin den o.g. Datenblatt nur schnell durchgeflogen und mir ist zuerst ziemlich großer Anlaufstrom (mit Belastung ?) aufgefallen. Das schaffen wegen inneren Widerstand keine NiMH Akkus und o.g. Netzteile. :confused:
27.03.2014, 16:55
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von PICture

Akkuqualität lässt sich leider nicht nur anhand Katalogbild bzw. Preis erkennen. ;)

Erwischt :) Preis spielt momentan in dem Bereich keine Rolle. Wenn der Akku 50-150€ kostet, ist es ok. War halt das erste was ich mit Google gefunden habe. Und ehrlich gesagt sehen die Dinger sehr schnittig aus ;)
Gehen wird mal davon aus, wir nehmen NiMH-Akkus. Welcher Artikel von welchem Hersteller lassen wir mal offen.

Zitat:

Zitat von PICture

Übrigens, für 15 seriell verbundenen Zellen ist eine Ladespannung ca, 15 * 1,5 = 22,5 V nötig und anfangs erwähntes Netzteil eignet sich dafür nicht.

Um zurück auf meine Masterplan zu kommen. Ich würde ja gerne - wie Bsp. bei einem Laptop - die Möglichkeit haben, mit dem Netzgerät sowohl die Akkus zu laden, wie auch dern Motor zu betreiben. Wie müsste das ganze (also Akku, Netzgerät und Motor) miteinander verbunden werden, damit sowas möglich ist?? Was ich bisher gelernt habe ist: Der Motor sollte ja möglichst konstant 18V bekommen. Die Akkus beim Laden max 22.5V. Diese sollten aber nicht unter 15V fallen (Kontrollmechanismus??)

Ein geeignetes Netzgerät sollte sich finden. Wenn jemand eines Empfehlen nehme ich diese sehr gerne entgegen. Darf auch mehr kosten als dieses (http://www.amazon.de/Universal-Lapto...netzteil+22.5v)
27.03.2014, 17:03
PICture

Zuerst sollte aber wirkliche Anlaufstromgröße festgestellt und deine Demoeinheit mit geliehenem gleich geplanntem Akku bzw. Netzteil um 30 Minuten geprüft werden.
27.03.2014, 17:09
White_Fox

Der Information halber...
http://www.sprut.de/electronic/modell/lipo/lipo.htm

Du könntest aber auch ein fertiges Lipo-Ladegerät verwenden. Du kannst dann alles so schalten, dass das Netzteil sowohl das Akkuladegerät als auch den Motor speist. Du solltest dann aber noch eine Diode einbauen, sodass das Netzteil nicht den Akku direkt unkontrolliert auflädt.
27.03.2014, 17:15
Geistesblitz

Wäre es denn schlimm, wenn Betrieb und Akku aufladen nicht gleichzeitig funktionieren würden? Das würde das Ganze nämlich erheblich vereinfachen.
27.03.2014, 17:28
White_Fox

Wenn man in Kauf nimmt, dass die Ladeschlussspannung nicht am Maximum des Motorreglers liegt (sondern um die Dropspannung des Reglers bei geladenem Akku niedriger ausfällt) könnte man es so machen:

Anhang 27875
28.03.2014, 01:18
Peter(TOO)

Hallo Roland,

Du musst das Pferd schon von der richtigen Seite her aufzäumen!

Also, du hast deinen 18V-Motor und eine Steuereinheit von Maxon.

Nun hat diese Steuereinheit auch Verluste und deshalb wird die Betriebsspannung der Steuereinheit eher etwas höher liegen, als die Motorspannung.
Du musst also zuerst einmal nachsehen, was diese Steuereinheit als Versorgung benötigt, bzw. in welchem Spannungsbereich die arbeitet.

Erst dann weisst du, welche Spannung der Akku haben muss!

MfG Peter(TOO)
28.03.2014, 08:58
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von PICture

Ich bin den o.g. Datenblatt nur schnell durchgeflogen und mir ist zuerst ziemlich großer Anlaufstrom (mit Belastung ?) aufgefallen. Das schaffen wegen inneren Widerstand keine NiMH Akkus und o.g. Netzteile. :confused:

Ich haben keine Last am Motor. Das hört sich jetzt ein wenig deppert an, ist halt nun mal ein Demo-Teil. Ein bisschen Last entsteht durch Reibung, die wird aber sehr klein sein. Ich bin mir somit ziemlich sicher, dass der beschriebene Strom (30A?) nie anliegen wird. Wie ich diesem Dokument entnehme, ist der aufgeführte Anlaufstrom dazu da, die max. Beschleunigung aus dem Stillstand zu realisieren. Steht weniger Strom zur Verfügung, ist die Beschleunigung demzufolge einfach kleiner, anlaufen wird er trotzdem. maxonMotorData-Notizen.pdf

Zitat:

Zitat von PICture

Zuerst sollte aber wirkliche Anlaufstromgröße festgestellt und deine Demoeinheit mit geliehenem gleich geplanntem Akku bzw. Netzteil um 30 Minuten geprüft werden.

Ich bin guter Singe, dass es gleich klappen wird :) Die Kosten für Akku, Ladegerät, Netzteil sind verschwindend gering im Vergleich zum Rest. Wenn es also auch nicht klappen würde, wäre es kein Beinbruch. Der Zeitverlust (und Aufwand) wäre "schmerzhafter"

Zitat:

Zitat von White_Fox

Du könntest aber auch ein fertiges Lipo-Ladegerät verwenden. Du kannst dann alles so schalten, dass das Netzteil sowohl das Akkuladegerät als auch den Motor speist. Du solltest dann aber noch eine Diode einbauen, sodass das Netzteil nicht den Akku direkt unkontrolliert auflädt.

Zitat:

Zitat von White_Fox

Wenn man in Kauf nimmt, dass die Ladeschlussspannung nicht am Maximum des Motorreglers liegt (sondern um die Dropspannung des Reglers bei geladenem Akku niedriger ausfällt) könnte man es so machen:
Anhang 27875

Ich bin sehr für ein fertiges Ladegerät. Lipo müsste meiner Meinung nach nicht sein. Ich kann jetzt deiner Argumentation mit Dropspannung, etc. nicht ganz folgen, aber ich denke das Schema zeigt was Du im vorherigen Post beschrieben hast. Das würde mir gut gefallen, da einfach und auch für mich umsetzbar ;)

Wenn ich nun diese NiMH-Akkus verwenden möchte, welches Ladegerät könnte man da einsetzen? Es sollte möglichst kompakt sein (damit das ganze nicht zu gross wird). Es kommt in ein Gehäuse, wird nicht anderweitig verwendet. Und welche Diode wird benötigt?

Zitat:

Zitat von Geistesblitz

Wäre es denn schlimm, wenn Betrieb und Akku aufladen nicht gleichzeitig funktionieren würden? Das würde das Ganze nämlich erheblich vereinfachen.

Hallo Geistesblitz. Schlimm wäre es nicht. Ich bin da sehr pragmatisch. Mein Gedankengang war: PC kann das, Zahnbürste auch, sogar die Nachtleuchte Typ Barbabapa kann das, sollte wohl nicht so schwierig sein. Da sieht man mal wieder, dass ich keine Ahnung von der Materie habe #-o Es wäre halt schön einfach und man kann nichts falsch machen. Theoretisch könnte man auch einen 3-fach Schalter einbauen mit Zustand [Akkubetrieb] [Netzbetrieb] und [Laden].

Zitat:

Zitat von Peter(TOO)

Hallo Roland, Du musst das Pferd schon von der richtigen Seite her aufzäumen! Also, du hast deinen 18V-Motor und eine Steuereinheit von Maxon. Nun hat diese Steuereinheit auch Verluste und deshalb wird die Betriebsspannung der Steuereinheit eher etwas höher liegen, als die Motorspannung. Du musst also zuerst einmal nachsehen, was diese Steuereinheit als Versorgung benötigt, bzw. in welchem Spannungsbereich die arbeitet. Erst dann weisst du, welche Spannung der Akku haben muss! MfG Peter(TOO)

Hallo auch Dir, Peter
Es geschehen Zeichen und Wunder. Die Maxon-Seite ist so halbwegs wieder erreichbar. Folgendes Steuegerät wird wohl eingesetzt werden:
380200_Operating_Instruction_E.pdf
Ich hoffe mal (wissen tue ich es nicht da ich zu wenig davon verstehe) das sollte alles ein wenig vereinfachen.
28.03.2014, 09:25
Geistesblitz

Zitat:

Ich bin mir somit ziemlich sicher, dass der beschriebene Strom (30A?) nie anliegen wird. Wie ich diesem Dokument entnehme, ist der aufgeführte Anlaufstrom dazu da, die max. Beschleunigung aus dem Stillstand zu realisieren. Steht weniger Strom zur Verfügung, ist die Beschleunigung demzufolge einfach kleiner, anlaufen wird er trotzdem.

Hmmm, der Treiber scheint ja tatsächlich den Strom zu begrenzen. Üblich ist es, dass das nicht passiert und bei zu hohem Strom der Treiber entweder abschaltet oder abraucht. Ist deine Demoeinheit wirklich nur dazu da, den Motor zu präsentieren, oder wird damit noch irgendwas angetrieben?
28.03.2014, 09:42
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von Geistesblitz

Hmmm, der Treiber scheint ja tatsächlich den Strom zu begrenzen. Üblich ist es, dass das nicht passiert und bei zu hohem Strom der Treiber entweder abschaltet oder abraucht. Ist deine Demoeinheit wirklich nur dazu da, den Motor zu präsentieren, oder wird damit noch irgendwas angetrieben?

Ja, es wird noch 2 Getriebe angetrieben, am Ende ist jedoch keine Last. Die Last am Motor ist also im besten Fall die Reibung in den Getrieben (wohl etwa 2-5% der Motorbelastung). Im schlechtesten Fall "bremst" der Betrachter mit seiner Hand noch ein wenig. Die maximale Last, welche der Motor aufbringen kann wird jedoch nur von Schwarzenegger in seinen besten Zeiten oder ev. noch Hulk erreicht. :mrgreen:

Die Sorge war ja auch, dass zu wenig Strom anliegt und der Motor dann nicht anläuft.
28.03.2014, 09:47
PICture

Zitat:

Zitat von Nels@nMuntz

Wenn es also auch nicht klappen würde, wäre es kein Beinbruch. Der Zeitverlust (und Aufwand) wäre "schmerzhafter"

Das ist die beste Einstellung für Bastler (auch meine, immer optimistisch sein). Somit wird es vielleicht nicht sofort. aber am Ende sicher wie gewünscht gelingen, also viel Spass und Erfolg. :D
28.03.2014, 10:15
Peter(TOO)

Hallo,

Zitat:

Es geschehen Zeichen und Wunder. Die Maxon-Seite ist so halbwegs wieder erreichbar. Folgendes Steuegerät wird wohl eingesetzt werden:
380200_Operating_Instruction_E.pdf
Ich hoffe mal (wissen tue ich es nicht da ich zu wenig davon verstehe) das sollte alles ein wenig vereinfachen.

So wie ich das sehe und Motor mit ohne Last, kannst du das auch Problemlos mit 12V betreiben.

Dann sieht die Auswahl bei den Akkus ganz anders aus!

Du solltest den Motor und den Controller bestellen und alles so weit zusammenbauen.

Dann kann man das Ganze in Betrieb nehmen und die Stromaufnahme messen.
Ich schätze, dass da nur einige 100mA zusammen kommen werden.

Stellt sich dann noch die Frage, wie lange der Motor mit einer Akkuladung laufen soll?

Mit dem Strom kann man dann auch eine vernünftige Akkukapazität berechnen.
Das Demoteil soll ja auch nicht schwerer als nötig werden!

Kommt noch das Problem mit Netzbetrieb/Laden.

Um eine vernünftige Lebenserwartung der Akkus zu erhalten, braucht man eine spezielle Ladeüberwachung, da kann man nicht einfach eine Spannung an den Akku anlegen :-(

Aber ich würde zuerst einmal die Strommessung machen und erst dann weiter planen.

MfG Peter(TOO)
28.03.2014, 10:25
PICture

Wenn jemand sich etwas simples basteln traut, würde ich das zumindest zum Durchlesen empfehlen: https://www.roboternetz.de/community...ngebaute-Akkus
.

Übrigens, bei NiMH Akkus muss man ca. 1,5-fachen Strom reinbringen als man in gleicher Zeit entnehmen kann. Genauer gesagt die praktische Effizienz von NiMH Akkus ist um 70 %. ;)
28.03.2014, 10:37
Klebwax

Zitat:

Zitat von Nels@nMuntz

Die Sorge war ja auch, dass zu wenig Strom anliegt und der Motor dann nicht anläuft.

Kannst du mal ein wenig erläutern, was ein "anliegender Strom" ist? Ich kann mir darunter rein garnichts vorstellen.

MfG Klebwax
28.03.2014, 13:24
Nels@nMuntz

Zitat:

Zitat von Klebwax

Kannst du mal ein wenig erläutern, was ein "anliegender Strom" ist? Ich kann mir darunter rein garnichts vorstellen.MfG Klebwax

Zitat:

Zitat von Nels@nMuntz

bei der elektronischen Umsetzung haperst bei mir als Maschinenbauer aber, ich bin halt nur mechanisch gesteuert.
Ich hoffe das jemand Lust hat meine elektrotechnischen Lücken zu schliessen. :)
Grüsse Roland

Zitat:

Zitat von PICture

Akkuqualität lässt sich leider nicht nur anhand Katalogbild bzw. Preis erkennen. ;)
Übrigens, für 15 seriell verbundenen Zellen ist eine Ladespannung ca, 15 * 1,5 = 22,5 V nötig und anfangs erwähntes Netzteil eignet sich dafür nicht.
Ich bin den o.g. Datenblatt nur schnell durchgeflogen und mir ist zuerst ziemlich großer Anlaufstrom (mit Belastung ?) aufgefallen. Das schaffen wegen inneren Widerstand keine NiMH Akkus und o.g. Netzteile. :confused:

Die Äußerung bezog sich auf die Aussage von PICture, dass die NiMH den Anlaufstrom nicht liefern können. Falls ich den falschen Begriff verwendet habe ... verweiße ich auf mein Zitat oben vom Eingangspost.