Hallo Freunde

Ich hatte schon immer etwas Bauchschmerzen vordem "Messen der Drehmomente" bei Schrittmotoren. Da ranke und Hessibbaby konkrete Aussagen gemacht haben werde ich mich dazu äußern!

Zu Hessibaby: Das Arbeiten mit Dehnmessstreifen hatte ich vor langer Zeit mal geprüft und es ist gescheitert, da ich nirgends kostengünstig an solche Dehnessstreifen kommen konnte. Da meine bisherigen Recherchen zu keiner für mich gangbaren und bezahlbaren Lösung geführt haben, habe ich dieses zurückgesteckt. Allerdings habe ich bisher noch keine Notwendigkeit erkennen können über die Wanten oder Stage Windböen zu begegnen! In der Praxis dürfte ein hinreichend schneller und geeignetes Reagieren auf Böen meiner Meinung nach nicht zu realisieren zu sein.

zu ranke: Ich muss bei dem Thema zwischen verschiedenen Funktionen in meinem Modellsegelboot unterscheiden:
1. Schrittmotor als Winde: Der Regelkreis für die Steuerung des Schrittmotors als Winde besteht aus Kreisen. Der erste Regelkreis hat die Aufgabe die Kommandos des Benutzers am Sender über die Auswertung der Impulslängen am Empfänger zu erfassen. Darüber wird entschieden wie viel Schot der Schrittmotor zur Verfügung stellen darf, damit der Ausschlag des Segels begrenzt wird. Dafür lege ich Tabellen im Flash des Controllers an, welche bestimmen welche „Position“ in „Schritten“ des Schrittmotors, bezogen auf den „Mittendurchgang“ des Baumes des Segels der Schrittmotor maximal fahren darf. 2 Faktoren beeinflussen die aktuelle Schotlänge und werden in der Tabelle als Schrittpositionen festgehalten.
a. Die Segel, Vorsegel und Hauptsegel haben einen Traveller, je nach Stellung des Travellers muss die Schrittposition in der Tabelle korrigiert werden. Zur Erklärung, je nachdem ob der Holepunkt am Traveller mittig oder nicht mittig steht verändert sich die Schotlänge und gilt daher eine andere Schrittposition. Wie genau es ist wird die Praxis zeigen!
b. Die tatsächliche Position des Baumes eines Segels. In meinem Segler wird die „Drehachse“ des Baumes als Welle unter Deckgeführt und bekommt eine selbstgemachte Encoderscheibe mit, sollte der vorhandene optische Sensor von TI es können, werden auf dem Umfang 720 Markierungen angebracht, also jedes ½ Grad! Auf der Rückseite der Encoderscheibe wird es eine Marke geben, die durch einen 2. optischen Sensor ausgewertet, immer wieder bei Durchgang des Baumes durch die Mittelstellung das „System kalibrieren wird. Da so die Elektronik auf +-1/2 Grad die aktuelle Stellung des Baumes eines Segels „kennt“, wird der Schrittmotor nur so viel Schot bereitstellen, wie für die aktuelle Position erforderlich, so soll „Schot-Wuhling“ vermieden werden. Der Schrittmotor wird aber „erlauben“, dass das Segel weiter aufgeht, bis die durch die Auswertung der Impulslängen vom Empfänger entsprechende „Position“ erreicht wurde und erst dann wird die Bewegung des Segels durch die Schot begrenzt. Bleibt die Stellung stehen, so wird die Bremse am Schrittmotor von der Spannung befreit und es bremst, der Motor kann dann stromlos gemacht werden. Ändert durch den Wind der Baum des Segels seinen Winkel, oder ändert der Benutzer am Sender die Knüppelstellung, oder verändert der Benutzer die Traveller-Stellung, so wird die Spannung sowohl am Motor, wie auch an der Bremse wieder angelegt, in der Reihenfolge und die Winde nimmt wieder ihre Aufgabe war. Wie man erkennen kann, da keine Erfahrungswerte vorliegen, wird erst die Praxis die Parameter dieser Steuerung festlegen und wird erst die Praxis den Leistungshunger des Schrittmotors ergeben. Um auf der sicheren Seite zu sein habe ich mit 12 Zellen a 16Ah für reichlich vorhandene Akku-Kapazität gesorgt!

2. Für das Spannen der Stage und eventuell auch der Wanten, habe ich nach Inputs und reiflicher Überlegung mich für den Einsatz von DC-Motoren mit selbsthaltenden Schneckengetrieben entschieden. Wie hier von ranke korrekt gesagt, sind Bürstenmotoren hier die passendere Lösung. Ob und was alles ich so steuern werde wird auch maßgeblich vom Platz, Gewicht und Schwerpunkt des Seglers abhängen. Das wichtigste ist es ja den Schwerpunkt so niedrig wie irgend möglich zu haben, damit das Aufrichtmoment, bei einem Langkieler eh besonders kritisch hinreichend groß ist.

Gedacht ist einerseits die „nice-to-have“ Funktion beim „auf riggen“ des Seglers das Spannen der Stage und Wanten automatisch erfolgen zu lassen. Das beschleunigt den Vorgang und sorgt für eine immer gleiche und wiederholbare Spannung, vorausgesetzt die Regelung des Drehmomentes über den Strom lässt sich präzise genug realisieren!

Die Motoren sollen Winsche auf Deck drehen, an welchen ich die Schote beim Zusammenbau befestige.

Zusammenfassung:

Die 2 3Nm-Schrittmotoren werden über die genannten Verfahren durch die Elektronik geregelt. Gedacht ist im Laufe der Realisierung die Möglichkeit und Notwendigkeit eines Endlagenschutzschalters zu prüfen, damit eine Beschädigung vermieden wird. Als Winden wird die Drehmoment-Erfassung über den Strom also nicht erforderlich sein. Bleibt die Drehmomenterfassung bei den Bürstenmotoren. Die Stage und eventuell eben auch die Wanten benötigen einen doch sehr beträchtlichen Zug, was bedeutet ein sehr großes Drehmoment der Bürstenmotoren, bzw. erreicht über die Untersetzung durch das Schneckengetriebe. Das Drehmoment als Kriterium für das „Spannen“ der Stage wird nur beim einmaligen Spannen benötigt, damit Vor- und Achterstag symmetrisch gespannt werden, der Mast wird sonst verbogen oder abgebrochen. Der andere Anwendungsfall des Trimms des Hauptsegels durch das Nachspannen oder Lösen der Spannung am Achterstag könnte über einen Drehencoder als Verstellung von der Ist-Position als Referenz realisiert werden. Man sieht, dass hier jede Menge Praxiserfahrung, für das Erlernen der Problematik zu interessanten Studien führen wird!