Bauteil-Empfehlungen für kleines Projekt

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20.11.2016, 21:55
schwa

Bauteil-Empfehlungen für kleines Projekt
Hallo,

für meine Idee brauche ich einen kleinen Controller an dem Folgendes angeschlossen wird:
- Display zur Anzeige von zwei Ziffern
- Schrittmotor zum Anfahren und Halten von zwei Positionen (mit sehr geringer Last)
- drei o. vier Tasten für den Benutzer
- ein Endlagenschalter für Positionsbestimmung des Schrittmotors
Das System wird selten benutzt und soll mit Akkus betrieben werden (per Ein-Aus-Schalter wird die Stromversorgung für Controller komplett abgeschaltet).
Deswegen auch der Schrittmotor mit Rastmoment, ich denke der benötigt wenig Energie.

Jetzt suche ich
- einen Controller. Habe zuerst an sowas wie einen Arduino gedacht, aber evtl. kann man sowas auch mit einem AVR Atmel machen wenn der genug IOs hat.
  Vorteil vom Arduino ist die leichte Programmierbarkeit (besser gesagt Übertragung der Software auf den Controller über USB - ich habe keinerlei Equipment hier und will möglichst wenig ausgeben).
  Nachteil vom Arduino ist dass er wahrscheinlich eine höhere Leistungsaufnahme hat.
- ein möglichst energieeffizientes Display. Es schaut so aus als ob 7-Segment-Anzeigen recht energiehungrig sind. Also ein kleines LCD?
- einen kleinen Schrittmotor - bspw. sowas
Vor allem bzgl. Auswahl des Controllers und des Displays wäre ich für Tipps dankbar.

Der Arduino scheint für die Aufgabe Overkill zu sein, aber für 16€ kriege ich da den oben verlinkten Controller mit komplettem Zubehör fürs Entwickeln und Übertragen des Programms auf den Controller.
21.11.2016, 09:38
White_Fox
Zitat:
Zitat von schwa

Display zur Anzeige von zwei Ziffern
Schrittmotor zum Anfahren und Halten von zwei Positionen (mit sehr geringer Last)
drei o. vier Tasten für den Benutzer
ein Endlagenschalter für Positionsbestimmung des Schrittmotors
Aufgrund deiner (von mir eingeschätzten) Kenntnisse: Wie wäre es, wenn du den Motor einfach nur mit den Endlagenschaltern zwangsabschaltest? Verbal formulert: Richtung nach A kann nur dann angefahren werden, wenn Endlagenschalter an A NICHT betätigt ist. Das hat den Vorteil, daß du einen einfachen Gleichstrommotor nehmen kannst, dein Aufbau muß nur womöglich mechanisch etwas stabiler sein.

Zitat:

Zitat von schwa

Deswegen auch der Schrittmotor mit Rastmoment, ich denke der benötigt wenig Energie.

Das ist erstmal ein grundsätzlicher Irrtum (Energieerhaltungssatz).
Zitat:
Zitat von schwa

Jetzt suche ich

einen Controller. Habe zuerst an sowas wie einen Arduino gedacht, aber evtl. kann man sowas auch mit einem AVR Atmel machen wenn der genug IOs hat.
Vorteil vom Arduino ist die leichte Programmierbarkeit (besser gesagt Übertragung der Software auf den Controller über USB - ich habe keinerlei Equipment hier und will möglichst wenig ausgeben).
Nachteil vom Arduino ist dass er wahrscheinlich eine höhere Leistungsaufnahme hat.
ein möglichst energieeffizientes Display. Es schaut so aus als ob 7-Segment-Anzeigen recht energiehungrig sind. Also ein kleines LCD?
einen kleinen Schrittmotor - bspw. sowas
Ein Arduino ist für gewöhnlich ein AVR (allerdings gilt die Umkehrung ausdrücklich nicht). Kannst du den programmieren? Bezüglich deiner Zwei-Ziffern-Anzeige würde ich mal Siebensegment-Anzeigen ins Rennen schicken -> Mikrocontroller nicht unbedingt notwendig. Ach ja...ein LCD braucht meist eine Hintergrundbeleuchtung um vernünftig ablesbar zu sein. Da würde ich den Energiebedarf höher einschätzen als bei Siebensegment-Anzeigen, jedoch hängt dies auch von der momentan anzuzeigenden Ziffer selber ab.

Zitat:

Zitat von schwa

Der Arduino scheint für die Aufgabe Overkill zu sein, aber für 16€ kriege ich da den oben verlinkten Controller mit komplettem Zubehör fürs Entwickeln und Übertragen des Programms auf den Controller.

Ohne deine Aufgabe im Einzelnen zu kennen kann ich nicht sagen, ob das Overkill ist. Du hast allerdings immer noch den Aufwand des Programmierenlernens (und ich bin absolut kein Freund von Arduinos), daher meine alternativen Vorschläge.
21.11.2016, 09:45
askazo

Schau Dir mal dieses Board an: http://www.reichelt.de/Programmer-En...633&OFFSET=16&
Der MSP430 gilt generell als sehr energiesparsamer Controller und mit dem Board kannst Du ihn auch problemlos programmieren. I/Os sollten auch reichen.

Gruß,
askazo
21.11.2016, 13:40
Hubert.G

Der von dir genannte Motor hat ein gutes Haltemoment, allerdings aufgrund des Getriebe das angebaut ist. Es bringt allerdings den Nachteil das er nicht sehr schnell ist.
21.11.2016, 18:45
witkatz
Zitat:
Zitat von schwa

ein möglichst energieeffizientes Display. Es schaut so aus als ob 7-Segment-Anzeigen recht energiehungrig sind. Also ein kleines LCD?
Eine reflektive LCD Anzeige ist sehr sparsam. Im Prinzip ist jeder LCD Segment ein kleiner Kondensator, der mit Wechselspannung umgeladen wird.
Wenn du nur zwei Ziffern brauchst tut es z.B. so eine 2-stellige Anzeige hier.

Die Ansteuerung ist mit einem geeigneten PIC Mikrocontroller recht einfach. Es gibt viele PICs, die ein LCD Peripheriemodul zur Erzeugung der Wechselspannungssignale haben. Z.B. der PIC16F1933 kostet ca. 2€ bei Reichelt und kann 16 LCD Segmente ohne Multiplexing ansteuern, also gut geeignet für die 2-Stellige LCD Anzeige. Die Anzeige kann auch im Schlafmodus weiter angesteuert werden, mann kann so sehr sparsame Geräte entwickeln. Zum Programmieren reicht ein PicKit3 Clone - gibts bei Ebay schon für 17€. Die Programmierumgebung MPLAB X und den Compiler XC8 gibt's bei Microchip umsonst.

Wenn dir einfache Programmierbarkeit wichtig ist: mit dem MPLAB Code Configurator lässt sich die PIC und LCD Modul Konfiguration schnell zusammenklicken und die Funktionen für die LCD Digits stehen sofort fertig zur Verfügung.

Falls du bei AVR bleiben willst, es gibt vielleicht geeignete sparsame BCD zu LCD Treiberbausteine die du zwischen µC und Display schalten kannst. Da habe ich aber keinen Vorschlag parat.

Gruß
witkatz

Nachtrag 22.11, 23:20:
Die IDE, Compiler und Plugins von Microchip gibt es für Windows, Linux und Mac.
22.11.2016, 21:56
schwa

Danke euch für die Antworten!

@witkatz

Danke für den Display-Tipp. Wenn ich das mit einem passenden Controller hinkriege wäre das wohl eine gute Lösung.

@White_Fox

embedded-Programmieren ist kein Problem.
Eher dass ich mich mit der Vielfalt der möglichen Hardware-Komponenten und Hardware-Kompatibilität nicht auskenne.

@White_Fox, Hubert.G

Die Geschwindigkeit des Motors ist nicht wichtig.
Was habe ich mit dem Schrittmotor und dem Haltemoment falsch verstanden?

Ein Gleichstrommoment muss dauernd bestromt werden um die Position (mit geringer Last) zu halten, korrekt?

In meinem Fall passiert folgendes:

Wenn das System eingeschaltet wird muss der Motor in eine Grundposition. Dort bleibt er dann eininge Minuten. Danach fährt er eine andere Position an und bleibt wieder dort.
Der Motor wird also wenig bewegt und soll Positionen halten (mit wenig Belastung) - möglichst energieeffizient.
Die Leistungsaufnahme des Motors beim Verfahren ist also zweitrangig.

Ach so: Wäre gut wenn es die Entwicklungswerkzeuge für Linux gibt (wäre wieder ein Vorteil vom Arduino da die IDE und Tools offenbar Java-Anwendungen sind).
23.11.2016, 09:28
Hubert.G

Zum Haltemoment.
Ohne Strom ist der Haltemoment eines Schrittmotor sehr gering. Der von dir genannte Motor hat allerdings ein Getriebe, dadurch ist der Haltemoment auch ohne Strom groß.
24.11.2016, 18:18
White_Fox

Zitat:

Zitat von schwa

Die Geschwindigkeit des Motors ist nicht wichtig.
Was habe ich mit dem Schrittmotor und dem Haltemoment falsch verstanden?

Wenn der Motor steht braucht er natürlich keine Energie.
Wenn der Motor jedoch eine Last bewegen muß benötigt er Energie-und da gilt dann E=(ω*M)*t, den Wirkungsgrad mal außen vorgelassen. Und das ist von der Bauart des Motors relativ unabhängig.
25.11.2016, 16:08
hbquax

Haltemoment im abgeschalteten Zustand kommt immer nur durch ein stark untersetztes Getriebe und Reibung zustande. Ein stromloser Schrittmotor lässt sich mitunter ganz leicht und ohne Rasten durchdrehen. Wenn es selbsthemmend werden soll, drängt sich ein Schenckengetriebe auf. Für zwei feste Positionen mit Endschaltern erscheint mir der ganze Aufwand mit Mikrocontroller plus Schrittmotorsteuerung (die brauchst du ja auch noch...) absurd. Aber manchmal hat man ja einfach einen Basteltrieb, also viel Erfolg!
27.11.2016, 17:28
schwa

@hbquax

Zitat:

Für zwei feste Positionen mit Endschaltern erscheint mir der ganze Aufwand mit Mikrocontroller plus Schrittmotorsteuerung (die brauchst du ja auch noch...) absurd.

Da hast Du völlig Recht. Wenn es andere Möglichkeiten gibt das selbe zu tun bin ich allem gegenüber aufgeschlossen.

Im Prinzip macht der Controller in meinem Beispiel ja nix anderes als eine Eieruhr.

Wahrscheinlich bin ich da mit einer zu spezifischen Vorstellung in meinen Post gestürmt.
Meinetwegen kann das auch eine Aufziehvorrichtung (Feder, Gummizug) sein die einmalig von einem Aktor ausgelöst wird und dann die Position hält, aber in die Richtng hab' ich nix gefunden.

Das bewegte Element tut die meiste Zeit nix. Wenn ich einen batteriebetriebenen IC verwende dann will ich den Motor nicht dauernd bestromen müssen - deshalb bin ich auf den Schrittmotor gekommen (ich hatte irgendwie in Erinnerung dass diese prinzipiell ein größeres Haltemoment haben).
27.11.2016, 21:25
021aet04

Ich würde einen DC Motor nehmen. Dazu ein Getriebe damit es selbsthemmend ist bzw so schwer geht das sich es von selbst nicht bewegt. Die Drehzahl kann man per PWM einstellen, es könnte aber sein das die Drehzahl nicht gleichmäßig ist (durch Belastung), dann benötigt man eine Regelung (außer es ist egal). Umschalten kannst du mit einem RS Flipflop. Je nach Zustand des RS FF kannst du die Anzeige schalten.

Du musst aber genau schreiben was du haben willst bzw benötigst. Wieviele Tasten, was sollen die Tasten machen,....

MfG Hannes
04.12.2016, 22:24
schwa

Egal welchen Motor ich nehme - ich dachte dass ich auf jeden Fall einen zusätzlichen Treiberbaustein für die Bestromung brauche (wie im Falle des verlinkten Schrittmotors schon mit dabei ist) da Controller i.d.R. ja keine hohen Ströme liefern.
Im Falle eines Gleichstrommotors wäre ich davon ausgegangen dass ich mit so einem Modul auch die Richtung bestimmen kann (H-Brücke auf Treiberbaustein?).
Deswegen habe ich den Kommentar mit dem RS-FlipFlop nicht verstanden...wozu brauche ich den?

Zitat:

Je nach Zustand des RS FF kannst du die Anzeige schalten.

Der Motor und die Anzeige haben nichts (oder nicht viel...) miteinander zu tun.

Die Tasten für den Benutzer sollen

* Reset
* Start
* "+"
* "-"

auslösen. Und die Motor-Position müsste ich wohl auch über zwei Endlagenschalter (Taster) bestimmen.

Gibt es DC Motoren mit Getriebe? Oder wo findet man passende Ggetriebe dazu?
05.12.2016, 20:29
021aet04

Motortreiber brauchst du auf jeden Fall, dieser kann diskret oder integriert sein. Das "Modul" ist kein Modul sondern ein normales IC, dem die externe Beschaltung (Kondensatoren, Widerstände,...) fehlt. Außerdem würde ich den L293 nicht mehr nehmen, es gibtaktuellere Alternativen (z.B. L6205). Wie der Motor dreht ist abhängig von der Ansteuerung.

Ich dachte das die Anzeige die Richtung anzeigt. Deswegen der Vorschlag mit RS-FF.

Was machen die Tasten? Was macht Reset? gesamte Steuerung reset oder Position reset? Was macht Start genau? Was macht + und -? Geschwindigkeit, Umschaltpunkt(e),...?

Die Umschaltposition kannst du auch Analog (Poti) oder Drehgeber,... erkannt werden.

Es gibt fertige Getriebemotoren. Gibt es von kleinen Mikromotoren bis große Industriemotoren. Es gibt aber auch Getriebe für die Motoren und auch Getriebebausätze.

PS: Es wäre nicht schlecht wenn du einmal genau beschreibst was du machen willst, sonst ist nur Herumraten.

MfG Hannes