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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Servowinde mit magnetischer aufzeichnung


Autor: Wolfram (Gast)
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Hi

Ein Freund wandte sich an mich bezüglich der Steuerung der Segel eines
Segelbootes. Zu erst dachte ich das wird einfach, ein paar Servos +
Mikrocontroller. Allerdings wird es ein grosses Schiff (1,8m) und da
gibt es dann schon mal 70 cm Seil die aufzuwickeln sind. Nicht das ware
wenn man ein Servo mit 180/360 Grad drehung hat.
Mit einem Schrittmotor ist man da schon besser. Allerdings kennt man
seine Position beim einschalten nicht erst wenn man die
(End)markierungen auf dem Seil gefunden hat.
Da kam mir folgende Idee, Einflechten eines magnetisierbaren
Stahldrahts in das Seil, den man mit Magnetisierung mit einer
Datenspur(NRZ mit Taktrückgewinnung) versieht und auslesen mit
Hallelement. Wie bei einem Magnetband.
Hat jemand schon mal sowas gemacht?
Welche materialien sollte man dafür verwenden?
Welche Datendichten sind machbar?

Autor: Ratber (Gast)
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Zu Stepper:

Man kann die Position auch in einem EEProm Speichern befor der Saft weg
ist.
Passende Schaltungen finden sich hier im Forum.


Andere Idee:

Lass an der Winde ein Poti mitlaufen das entsprechend übersetzt wird.
Die nötige Untersetzung bekommste ja selber
hin.(Zahnräder,Riemenscheiben ,irgendwas anderes usw.)

Autor: leo (Gast)
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die Position der Trommel ist doch eigentlich egal. Du wirst ja kaum 70cm
"Schotweg" auf die 45° Knüppelweg abbilden.
-> Knüppel nach vorn: Trommel spult ab, andere Richtung: Trommel spult
auf.
Die Endanschläge lassen sich zur Not mit Schaltern am Baum
realisieren.

grüße leo

Autor: Tobias Schneider (tobias)
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Hi,
jo ich denke mehr als Segel oben und Segel unten wird wohl eh nicht
benoetigt. Von daher ist eine Erkennung von oben und unten mit
Schalter,Lichtschranken oder sonstwas wohl am praktikabelsten

Gruss Tobias

Autor: leo (Gast)
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@Tobias:
ich glaube du hast die Funktion missverstanden. Es geht nicht um Segel
rauf und runter sondern um die Auslenkung des Baumes aus der Längsachse
(Länge der Schot).

grüße leo9

Autor: Blackbird (Gast)
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Mit einer Segelwinde von Futaba, Hitec, Simprop oder Graupner bist Du
doch alle Sorgen los, oder irre ich mich da? Meine Modelljacht hat auch
ca. 45 cm Schot zu wickeln, um beide Baeume dichtzuholen oder zu fieren.
Nur das meine Segelwinde selbergebaut ist: ein 400er Mabucchi, ein
Getriebe 35:1, ein Poti mit einem weiteren (viel kleineren) Getriebe
10:1 (an der Trommelwelle) und einer Trommel, deren Durchmesser so
berechnet wird:
Poti macht eine halbe Umdrehung fuer Vollauschlag (ist durch die
Elektronik so vorgegeben) ==> 5 Umdrehungen der Trommel, 45 cm Schotweg
 Pi  5 Umdr. = 29 mm Durchmesser.

Die fertigen Segelwinden haben Trommeln mit verschiedenen
Wickeldurchmessern, so kann man den Schotweg nicht nur elektronisch am
Sender (einstellbare Dual Rate) einstellen.

Schrittmotor wuerde ich nicht nehmen, da das Halte- und Anlaufmoment
nicht besonders hoch ist. Und bei einem Ruck der Schot beim Halsen kann
sich der SM verdrehen, ohne das die Elektronik was merkt.

Blackbird

Autor: Wolfram (Gast)
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Danke für all die Antworten

@Ratber:
Die Idee mit dem Abspeichern der Position geht nicht so richtig da es
einen nicht vor einer mechanischen Veränderung im ausgeschalteten
Zustand schützt. Das ginge nur mit einem Schneckengetriebe.
Es geht wie @leo nochmals korrigierte um die Drehung der Segel.
@Blackbird:
Du scheinst ja schon etwas derartiges gebaut zu haben. Wie ist das mit
den Segelwinden? In den Beschreibungen habe ich nur etwas von 360 grad
Drehung gefunden. Wenn man dies auf ein Getriebe gibt um 70 cm Weg zu
bekommen sinkt das Drehmoment massiv.
Von deiner Selbstbausegelwinde würde ich gern mal ein Foto sehen.
Das es die Möglichkeit gibt für die Windentrommel und das Poti mit
unterschiedlicher Übersetzung zu arbeiten war mir klar.
Als E-techniker macht man sich aber auch Gedanken über andere Wege.
Ich weiss nicht was du für Schrittmotoren kennst aber die die ich
nehme, kann ich mit der Hand bei Haltestrom nicht so ohne weiteres
wegdrehen. Um die Batterien nicht mit dem Haltestrom zu verbrauchen
würde ich allerdings dann den Haltestrom pulsen und da könnte sowas
natürlich passieren, allerdings würde ich dies dann sofort an Hand der
Datenspur merken und korrigieren, damit könnte man das Getriebe und
Poti einsparen.
Wie auch immer, momentan ist das ganze noch eine Idee, mal sehen was
erste Versuche ergeben. Ich hoffte das jemand schon mal ein
historisches Tonaufnahmegerät nachgebaut hat und irgendwelche Hinweise
hat.

Wolfram

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Windentrommeldurchmesser auf Drehbereich eines Spindeltrimmpotis
angleichen, das erspart ein zusätzliches Getriebe. Als Winde dürfte das
Innenleben eines Akkuschraubers gut geeignet sein. Bei kurzgeschlossenem
Motor verdreht er sich auch nicht so leicht. Ist sicherlich
akkusparender als ein (Haltestrom brauchender) Schrittmotor.

Dein "Tonband-Ersatz" liefert nur bei (schneller) Bewegung
Informationen (Induktion geht nunmal nicht im Stillstand).
Wenn es unbedingt eine Wegerfassung mittels "Band" sein muss, dann
besorge dir einen "optischen Lochstreifen" mit Bitmuster und
Lichtschrankenzeile. Wenn das Segelbot vor Wasser geschützt werden
würde ginge dazu ein Stück Film (Foto-Film, 16mm oder 35mm). Film mag
aber kein Wasser...

Das einzig Vernünftige wird wohl ein (Mehrgang-)Poti sein, es benötigt
zum Verändern nur eine Drehbewegung, so dass man es ohne großen Aufwand
in ein wasserfestes Gehäuse (mit Wellendichtring für die Antriebswelle)
einbauen kann.

...

Autor: Wolle (Gast)
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Idee :

eingesponnenes/eingenähtes Bitmuster oder auch nur einzelne Punkte im
Seil

Die Seiltrommel kann auch bifilar bewickelt werden. Damit bleibt die
Länge des Seiles konstant und man kann die Position bestimmen anhand
der Trommelumdrehungen.

Autor: Blackbird (Gast)
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@Wolfram,
nur 360grd? Sowas meinte ich:

Graupner Segelwinde 3 Best.-Nr. 3771
(http://shop.graupner.de/webuerp/servlet/AI?ARTN=3771)
Zitat:
"Produktinformation
Robuste Segelwinde mit sehr großer Zugleistung und hoher
Wickelgeschwindigkeit. Die Segelverstellung erfolgt stufenlos und
proportional mit hoher Stellgenauigkeit. Der Stellweg der Segelwinde
ist nach Abnahme des rückwärtigen Verschlussdeckels zwischen ca. 3 1 /2
und 8 1 /2 Umdrehungen justierbar. Das Getriebe der Winde ist
selbstsperrend, daher kann der Winddruck auf die Segel weder die
Stellung der Segel verändern noch zu einem erhöhten Strombedarf in der
Ruhestellung führen. Es wird eine separate Antriebsstromquelle mit 4
... 9 V benötigt.
Durch die verschieden großen Wickeltrommeln (19 und 29 mm) sowie durch
Verwendung der Welle von 9 mm Ø als Wickeltrommel kann die Winde
zusätzlich auf die erforderlichen Stellwege und Stellkräfte abgestimmt
werden."

Die tut es auch: Segelwinde REGATTA Best.-Nr. 5172

Eine grosse Jacht (besonders wenn es nicht die eigene ist) sollte schon
mit einer zuverlaessigen Winsch ausgeruestet sein. Besonders wenn auch
das Wirkprinzip noch neu und von Dir noch nicht erprobt worden ist.
Auch wenn die Segelwinden nicht gerade billig sind (101 / 160 EURO).
Ist aber nur meine Meinung.

Meine oben beschriebene Segelwinde tut schon 21 Jahre ihren Dienst in
einer 1m-Jacht (laenge). Foto kann ich nicht liefern, da sie zur Zeit
woanders segelt.
Ein sauber laufendes (und sauber dimensionieres) Getriebe mit guten
Lagern wird wohl der schwierigste Teil Deines Projektes werden wenn Du
nicht vom Fach bist oder jemanden hast, der es Dir baut.
Weg-Erkennung, Stellgroessenverarbeitung, Motorsteuerung und
Regelcharakteristik sind "nur" Elektronik und/oder Software.

Blackbird

Autor: Wolfram (Gast)
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Ok ich denke ihr habt mich bekehrt und ich lasse dass mit dem magnetisch
codiertem Kabel
@Hannes:
Danke für den Tip mit dem Mehrgangpoti. Das ich da nicht selbst dran
gedacht habe.
@Backbird
Danke für den link, man sollte halt doch nicht den Conradkatalog zum
Ausgangspunkt seiner Recherchen machen, auch wenn man bei den
Googlelinks zum Thema Segelwinde meist bei Conrad landet.
Das Schiff(3 Master) wird 1,80 + 50cm Bugspriet. Ich kümmer mich da nur
um die Elektronik/Software für den Erbauer.
Da du Erfahrung im Modellbau hast:
Wenn man beim Servo das eingebaute Poti durch ein Mehrgangpoti(z.B.
25Gänge mit Servoachse verbunden) gleichen Widerstandes ersetzen würde
,hat man doch auch schon eine Winde mit mehreren Umdrehungen oder was
ist da noch an Modifikation nötig?

Wolfram

Autor: Hannes Lux (hannes)
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Herkömmliche Servos haben mechanische Anschläge und können auch bei
entferntem Poti nicht rundrum drehen. Ich habe auch schon welche
gesehen, bei denen das Abtriebszahnrad nur über 180° Zähne hatte.

Schau dir mal die billigen Akkuschrauber an. Sie enthalten einen
soliden Motor mit solidem Planetengetriebe als kompakte,verschraubte
Einheit. Zudem haben sie als Abtrieb den Viertelzoll-Innensechskant,
womit man sie leicht mit der Seiltrommel (mit eigenem Lagerbock)
kuppeln kann.

...

Autor: Blackbird (Gast)
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"Wenn man beim Servo das eingebaute Poti durch ein Mehrgangpoti(z.B.
25Gänge mit Servoachse verbunden) gleichen Widerstandes ersetzen würde
,hat man doch auch schon eine Winde mit mehreren Umdrehungen oder was
ist da noch an Modifikation nötig?"

Ja, sind es:
1. ist meistens ein Anschlag im Gehaeuse, der ein Verdrehen ueber
270grd hinaus verhindert (kann man aber entfernen)
2. die Stellkraft ist zu gering, weil Servomotoren die Leistungen
(meistens) nicht haben. Und die Betriebsspannung nur max. 6V ist.
3. die Getriebeuebersetztung nicht stimmt, das servo dreht sehr schnell
(z.B.: 0,15s fuer 90grd).

Statt alles zu aendern, kannst Du besser alles neu bauen, oder nicht?

Es gibt noch Segelwinden bei Hitec, Simprop, Futaba, ...

Conrad ist wirklich nur eine proprietaere Apotheke in Sachen
Modellbau.
Zum Getriebe-Selbstbau kann man da schon was bestellen, da ist alles
vorhanden: Motoren, Zahnraeder, Wellen, Kugellager, Scheiben,
Gewindestangen, Stellringe usw. Und Plexiglas fuer die
Seitenteile/Grundplatte gibt es im Baumarkt. Nur die Trommel sollte
einer anfertigen oder man bezieht irgenwoher ein ebensolches
Ersatzteil.

Blackbird

Autor: Ratber (Gast)
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@Wolfram

>Die Idee mit dem Abspeichern der Position geht nicht so richtig da es
>einen nicht vor einer mechanischen Veränderung im ausgeschalteten
>Zustand schützt. Das ginge nur mit einem Schneckengetriebe.
>Es geht wie @leo nochmals korrigierte um die Drehung der Segel.
>Du scheinst ja schon etwas derartiges gebaut zu haben. Wie ist das
mit
>den Segelwinden? In den Beschreibungen habe ich nur etwas von 360
grad
>Drehung gefunden. Wenn man dies auf ein Getriebe gibt um 70 cm Weg zu
>bekommen sinkt das Drehmoment massiv.


Ja,es ist ja schon von dir und den anderen erwähnt/gesagt worden also
kann ich mich kurz halten.

Es macht nur Sinn wenn eine Verstellung ohne direkten Eingriff
normalerweise nicht möglich ist.
Es kommt wie gesagt drauf an wie man aufbaut.
Bei einee Erweiterung um Zähleinrichtung (Scheibe,Impulsgeber..etc.)
kann man es so machen.

ansonsten hab ich ja schon die Erweiterung der Servomethode
angesprochen.
Also Freilaufende Winde und ein Poti mit Entsprechender Übersetzung
(Getriebe oder Spindel bzw. Mehrgangpoti.
Damit brauchst du nicht Speichern und hast immer die richtige
Position.Allerdings erhöhrt sich dabei der Aufwand in Bezug
Störfestigkeit und Genauigkeit der Elektronik.
Was bei einem normalen Servo nur ein geringfügiges Flattern und Ticken
(Kleinste Stellungsveränderungen) darstellt macht sich bei einer
Übersetzung von zb. 5:1 schon in größere Drehbewegungen bemerkbar.

Aber das ganze habt ihr ja schon im Wesentlichen durchgekaut.

Zur Erfahrung:

Nein,mit Segelmodellen hab ich nur wenig am Hut.Ich hatte bis jetzt nur
Drei stück und davon nur eines an dem ich wie wild rumexperimenteirt
hatte (Automatisierung per Controller."Misbtauch" eines Kanals als
Komunikationsweg usw.).
Mormalerweise hab ich Motorgetriebene Schiffsmodelle oder LAndfahrzeuge
(Kette,Rad,auch ein Laufversuch dabei) bzw. Flug- und Standmodelle.
Das ganze aber nur nebenbei.

Gruß
Ratber

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