Bauteil-Empfehlungen für kleines Projekt

[schwa]

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.

[White_Fox]

• 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.

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

Das ist erstmal ein grundsätzlicher Irrtum (Energieerhaltungssatz).

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.

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.

[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

[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.

[witkatz]

• 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.

[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).

[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.

[White_Fox]

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.

[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!

[schwa]

@hbquax

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).