Schritt- oder Getriebemotor?

**logliner** · 09.07.2012, 12:27

Hallo zusammen,

ich möchte/muss einen Entwicklungstank für 8mm-Film zusammenbauen. Hierfür brauche ich zwei Motoren, um den Film im Chemiebad mehrmals umzuwickeln. Der Motor benötigt ca. 85Upm. Ausserdem darf dieser die Achse nicht blockieren, sobald er stillsteht, um das Umwickeln nicht zu verhindern.

Ein, zwei Fragen vom Dilettanten (ich) hierzu:

Wird ein Getriebemotor mit weniger als seiner Nennspannung gefüttert, sollte sich seine Umdrehungszahl vermindern, ist das korrekt? - Ich bräuchte also einen Motor mit mind. 85Upm, um anschliessend die korrekte Anzahl Umdrehungen über die Spannung zu erreichen ...
Ansonsten bräuchte ich wohl einen Schrittmotor. Blockieren diese die Achse wenn sie still stehen ...?

Besten Dank im Voraus für Eure Antworten!

**ranke** · 09.07.2012, 13:05

Hallo logliner,
die erste Frage hast Du Dir selbst schon richtig beantwortet. Allerdings ist zu beachten, dass Getriebemotoren mit größerer Übersetzung nicht an der Achse durchdrehbar sind. Das liegt daran, dass das Reibmoment des Motors durch das Getriebe verstärkt wird. Leider sind in den technischen Angaben zu Getriebemotoren selten Angaben dazu zu finden.
Der stromlose Schrittmotor ohne Getriebe läßt sich an der Welle durchdrehen (er hat nur ein leichtes Rastmoment das zu überwinden ist).
Ein weiterer Vorteil des Schrittmotors wäre die höhere Lebensdauer durch niedrige Drehzahl und fehlende Bürsten. Die Drehzahl beim Schrittmotor ist (sofern er mechanisch innerhalb der Lastgrenzen betrieben wird) durch die Ansteuerung sehr genau definiert. Bei Überlast bleibt er brummend stehen und läuft auch nicht mehr an, wenn die Überlast weg ist (man muss erst die Drehzahl herunterregeln, dann läuft er wieder). Beim Getriebemotor ist die Drehzahl nicht nur von der Betriebsspannung, sondern auch von der mechanischen Belastung abhängig. Wenn die Drehzahl genau eingehalten werden muss (Verweilzeit im Bad) müsste man beim Getriebemotor die Drehzahl extra messen und die Spannung nachregeln.

**logliner** · 09.07.2012, 15:41

Hallo Ranke,

besten Dank für die schnelle Antwort!

Als Getriebemotor hatte ich ursprünglich das folgende Modell ausgesucht:

http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=164

Dieser besitzt einen eingebauten Drehgeber.

Der wichtigste Punkt ist der folgende: Ich muss das Ende des Films jeweils sehr genau definieren können, indem dieser das erste Mal manuell umgewickelt wird. Sollten anschliessend Verschiebungen auftreten, reisst das Substrat, es springt aus der Verankerung oder die Enden werden nicht entwickelt. Beides würde den Film unbrauchbar werden lassen. Will heissen: Als erstes müssen die Umdrehungen gezählt werden, um sie anschliessend zu speichern und die beiden Motoren bis auf eine Umdrehung genau anzusteuern. Hierfür kann das Controllerboard auch am PC angeschlossen bleiben. Dass diese Aufgabe offenbar besser mit einem Schrittmotor erledigt wird, leuchtet mir ein. Allerdings wird's dann einiges komplizierter und teurer. Was mich etwas verunsichert ist die Trennung von Board und Motorsteuerung. Ehrlich gesagt wüsste ich nicht genau, was ich zu bestellen hätte, um das richtige Material z.V. zu haben.

Deshalb eine allgemeine Frage ... Ist Deiner Meinung nach die oben beschriebene Aufgabe mit den folgenden Komponenten (von www.robotikhardware.de ) zu handhaben?

1 x Baby Orangutan B-328 - Universelles Controllermodul
1 x ISP Adapter von 10 auf 6 pole (Bausatz)
1 x Bascom USB-ISP-Programmer (Programmierkabel)
2 x Getriebemotorhalterung für EMG30
2 x Getriebemotor EMG30 mit eingebautem Drehgeber

Hier noch ein Bild des Entwicklungstanks, den ich verwende ... Vielleicht bringt dies etwas Licht ins Dunkel:

http://super8data.com/database/artic...bw_process.htm

Auf eine IDE würde ich verzichten, weil ich davon ausgehe, dass das Programm klein genug ausfallen wird, um's mit der frei erhältlichen Version zu erstellen.

Besten Dank für alle bisherigen und zukünftigen Infos!

**ranke** · 09.07.2012, 20:44

Gut, ich glaube ich verstehe den Prozess jetzt besser: Der Film wird im Tank zwischen zwei Spulen hin- und hergewickelt. Das bedeutet aber auch, dass die Motoren - bedingt durch die wechselnden Wickeldurchmesser - nie die gleiche Drehzahl haben. Der eine zieht und der andere soll leicht bremsen, damit der Film immer unter leichtem Zug steht.
Für diesen Fall würde ich meine Empfehlung für Schrittmotoren vollständig zurückziehen. Schrittmotoren haben ohne Bestromung kaum Bremsmoment, mit Bestromung kann man bremsen, allerdings würden hier zwei Schrittmotoren gegeneinander arbeiten und das wird nicht gehen, ohne dass einer aus dem Takt kommt.
Mit Getriebemotoren kommt man vielleicht weiter, der bremsende Motor muss dann auf eine niedrigere Drehzahl (also geringere elektrische Spannung) als der ziehende Motor eingestellt werden. Allerdings habe ich das noch nicht so probiert. Auf die Geschwindigkeit des Films in dem Tank scheint es ja nicht so anzukommen. Bei den Getriebemotoren haben wir dann noch das Problem mit dem Filmende, das nicht abreissen darf. Ich sehe da 2 Möglichkeiten:

1. Man macht es elektronisch, zählt also Umdrehungen. Da muss dann aber beim ersten Mal (die Filme sind sicher nicht alle genau gleich lang) trotzdem sehr vorsichtig das Filmende gesucht und gefunden werden, damit es nicht abreisst. Wenn man dann weiss wieviele Umdrehungen es sind, kann man das so immer hin- und herspulen. allerdings braucht man bei den Getriebemotoren einen extra Umdrehungszähler (das kann z.B. eine segmentierte Scheibe sein die wechselnd einen Lichtstrahl unterbricht, was von einem Lichtempfänger registriert und von der Ansteuerung gezählt wird)

2. Man macht es mechanisch, mit je einer Rutschkupplung als Drehmomentbegrenzung pro Motor. Die müsste man sich aber möglicherweise selber bauen, ich wüsste jedenfalls nicht, wo zu kaufen. Trotzdem erscheint mir das momentan attraktiver, weil man elektrisch außer 2 Motoren und entsprechender Spannungsversorgung (und dem Umschalter für die Drehrichtung) wahrscheinlich gar nichts mehr braucht. Allerdings wäre bei der simplen Lösung die Drehrichtungsumschaltung noch manuell.

Im Moment bin ich mir noch etwas im unklaren, auch welchen den Einfluss die Umspulgeschwindigkeit auf den Prozess hat, auch die wechselnden Drehzahlen sind mir noch unklar. Welchen Kerndurchmesser hat eine leere Spule und welchen maximalen Durchmesser ein voller Wickel?
Vielleicht hat ja jemand anderes noch die zündende Idee?

**logliner** · 10.07.2012, 06:46

Zum Punkt 1) Der ausgesuchte Getriebemotor hat einen eingebauten Umdrehungszähler. Das sollte die Sache prinzipiell vereinfachten, da nur noch die eintreffenden Daten verarbeitet werden müssen

Zum Punkt 2) Wird von Hand gekurbelt, reicht das Gewicht der abzuwickelnden Spule, um den Prozess genügend abzubremsen. Das sollte auch der Fall sein, wird ein Motor verwendet. Hierzu eine Idee, von der ich nicht weiss, ob sie funktioniert ... Anstatt zwei wird nur ein einzelner Motor (vorzugsweise ein Schrittmotor) verwendet, wobei beide Achsen der Spulen mit ihm verbunden werden. Der Zahnriemen bildet dann ein Dreieck, von ob betrachtet. Ich nehme an, es werden Abweichungen vorkommen, was die Umdrehungen der Spulen angeht. Diese sollten sich aber, auf 15m Distanz, in Grenzen halten, und schliesslich kann anfangs ein Stück Film als Marge locker angelegt werden. Ich würde einen Zahnriemen verwenden, um Schlupf auf den Achsen zu vermeiden. Aber vielleicht könnte dieser auch geeignet sein, um im entscheidenden Moment das Reissen des Films zu vermeiden ... Was meinst Du dazu? Entgeht mir da etwas wichtiges, oder könnte das funktionieren?

Die Achsen der Spulen besitzen einen Durchmesser von 6mm. Um 15m Film in 45 Sekunden manuell umzuwickeln, benötigt es 65 Umdrehungen (manuell gemessen). Auf eine Minute hochgerechnet, ergibt dies 86,666 Umdrehungen. Der Durchmesser einer Spule beträgt 125mm. 15m aufgewickelter Super 8 Film liegt bei 75mm, inkl. Kerndurchmesser der Spule von 60mm. Die Spule ist grösser angelegt, weil der Tank auch für 16 und 35mm geeignet ist, wobei 16mm mind. mit 30m Länge arbeitet und etwas dickeres Substrat verwendet.

Eine kurze Anmerkung: Einen automatisierten Entwicklungstank für zu Hause hat's nie gegeben und wird es wohl auch nie geben. Es existieren drei Hauptprobleme, welche verhindern, dass Langspielfilme in Super 8 entstehen. Ein entscheidendes davon sind die Entwicklungskosten und -zeiten. Im Labor kostet eine Minute Entwicklung ca. 7,50 Euro, plus mind. 2 Wochen Zeit, plus Versandkosten ans Labor. Kann das zu Hause erledigt werden, kommt man auf ca. 2 Euro und 1 Stunde. Ich MUSS das irgendwie hinkriegen

**ranke** · 10.07.2012, 11:20

Wenn ich die Idee hinter diesem Prozess richtig verstehe, dann geht es etwa so:
Das Fimstück das gerade zwischen den beiden Spulen ist wird der Badflüssigkeit ausgesetzt, es können während dieser Zeit also Stoffe zwischen Bad und Emulsion ausgetauscht werden. Ein Filmstück im Wickel ist von der Badflüssigkeit abgeschlossen (weil von darüberliegendem Film abgedeckt), der chemische Prozess kommt zum Erliegen, weil keine Stoffe ausgetauscht werden können. Das bedingt aber auch, dass der Wickel halbwegs straff ist.
Wenn Du die beiden Wellen direkt mit einem Zahnriemen verbindest dann ist das nicht mehr gewährleistet, auf einer vollen Rolle mit 65 Wicklungen ist nämlich deutlich mehr Film als auf 2 halben Rollen mit jeweils 32,5 Umdrehungen. Ich habe das kurz abgeschätzt, die Längendifferenz ist über 70 cm! Das gibt dann ganz lockere Wickel oder Filmsalat und die Entwicklung funktioniert so sicher nicht richtig.
Trotzdem könnte der Riemen nicht schlecht sein. Zum Beispiel kombiniert mit je einem Freilauf pro Welle, so dass - je nach Drehrichtung des Motors - immer nur die aufwickelnde Spule angetrieben wird. Besorge Dir doch einmal einen alten Kassettenrekorder oder ein Tonbandgerät oder Videorekorder, dort wurde genau das gleiche Problem (schneller Vorlauf, schneller Rücklauf, Gefahr eines Bandrisses) gelöst. Vielleicht kann man so ein Altgerät sogar direkt an den Entwicklungstank anpassen.

**logliner** · 10.07.2012, 13:54

Ich denke, "Freilauf" ist das Stichwort. Das erlaubt den Einsatz eines einzelnen Motors und verhindert auch das Mitlaufen eines solchen. Könntest Du mir noch sagen, ob Du einem Zahn- oder einem Keilriemen den Vorzug geben würdest? Persönlich würde ich einen Zahnriemen nehmen, um sicher zu gehen, dass eine Umdrehung des Motors auch wirklich einer Umdrehung der Spule entspricht ...

Herzlichen Dank für's Mitdenken! Das hat mir wohl viel Zeit und Aufwand erspart!

PS: Eine "Tonbandgerät" hätte ich hier herumstehen. Das ist aber 100kg schwer, und ich brauch's für's Tonstudio

**ranke** · 10.07.2012, 17:09

Ich habe nochmal drüber nachgedacht. Das mit den Freiläufen geht so nicht. Anfänglich geht das beim Umspulen schon, aber ab der Hälfte dreht die Abwickelspule schneller als die Aufwickelspule und damit kuppelt auch der zweite Freilauf. Das ergibt dann Filmriss etwas nach der Hälfte (wenn der Motor stark genug ist). Wir müssen uns also eine bessere Konstruktion ausdenken.

**logliner** · 10.07.2012, 17:44

Ich dachte der Freilauf wäre ausschliesslich richtungsabhängig, nicht lastabhängig. Hier habe ich jedenfalls solche gefunden, wie ich glaube:

http://www.aunds-vertrieb.de/de/Freilauf_Allgemein.htm

Beim manuellen Umwickeln reicht die Trägheit der Abwickelspule, um den Film straff genug zu halten. Sollte dies beim gleichmässigen Antrieb des Schrittmotors anders sein, wäre wohl eine kleine Bremse angebracht. Ich will nicht stur sein, aber die Kombination aus Freilauf und einzelnem Schrittmotor besticht durch Einfachheit und Effizienz.

Vielleicht verstehe ich die Funktion des Freilaufs nicht ... Für mich schaut das wie eine Art Kugellager aus, welches in eine Richtung die Last mitnimmt und in die entgegengesetzte Richtung leer mitläuft, unabhängig von der Last. Verhält es sich hingegen so wie Du's beschreibst, müsste eine simple Bremse her. Genug Platz gäb's im Tank dafür. Oberhalb des aufgerollten Films gibt's noch gut 30mm, um eine Blattfeder an den erweiterten Spulenkern anzulegen o.ä. ...