Hallo, für einen Proof-of-Concept-Prototypen möchte ich einen Schubhebel (ähnlich wie im Flugzeug) bauen, der sich je nach Wunsch "anfühlt" - da fehlen mir die passenden Vokabeln. Vielleicht "force feedback"? Im "Leerlauf" soll sich der Hebel ganz leicht von mechanischem zu mechanischem Anschlag bewegen lassen. Eine Elektronik soll über ein noch auszudenkendes Antriebssystem beispielsweise - künstliche Rasten; - einen Bereich, in dem sich der Hebel schwerer bewegen lässt; - einen künstlichen Anschlag, der verstellbar ist, simulieren. Ich hoffe, man versteht, was ich meine. Der Hebel soll auch durch die Elektronik selbst bewegt werden können (nach Art des Autothrottle bei einem Flugzeug). D.h., wenn Automatisierung eingeschaltet ist, soll dem Bediener ein Feedback gegeben werden, was die Automatik gerade tut. Die Rasten dienen dazu, bestimmte Standard-Einstellungen blind anfahren zu können. Ein künstlicher Anschlag soll dazu dienen, den Hebel auf den gerade erlaubten Maximalwert zu begrenzen, der sich variabel aus dem Betriebszustand ergibt. Als Sensoren für Hebelposition und -Kraft würde ich einen hoch aufgelösten Winkelgeber und Dehnmessstreifen am "Schaft" einbauen. Dieser Teil der Hardware ist für mich kein Problem. Meine Frage zielt eher darauf ab, wie man so einen Antrieb und den Force-Feedback-Teil mechanisch am besten umsetzt. Es muss ja doch ein höheres Drehmoment aufgebracht werden können. Wenn man aber jetzt beispielsweise einen Schrittmotor und eine Zahnstange oder ähnliches mit hoher Untersetzung hernimmt, wäre der Widerstand im Leerlauf schon zu hoch und außerdem das Gefühl am Hebel "gerastert" durch die Eigenschaften des Schrittmotors. Gibt es da bessere Konzepte?
Man kann den Hebel an einenn Schrittmotor hängen. Je nach Haltestrom des Schrittmotors hat man dann kaum, wenig oder viel mechanischen Widerstand beim Verstellen, zudem kann der Schrittmotor den Hebel bewegen. Falls die Kraft des Schrittmotors nicht reicht kann noch ein Getruebe dazwischen. Nun allerdings per Schrittmotor die übersprungene Rastungen erfassen zu können, erschjeint mir zu gewagt, man wird einen zusätzlichen Encoder brauchen für die tatsächliche Position. Das kann ja auch ein lineares poti sein. Und weil das Pti weiss wom der Hebel ist, kann man damit auch den Haltestrom des Schrittmotortreibers umschalten, damit er plötzlich schwer geht oder Rastungen an wenigen Stekllen bekommt.
Ich könnte mir das so vorstellen. Als Hebel nimmst du eine Wiegezelle die am unteren Punkt als Drehpunkt befestigt ist, mit dem Ausgangssignal der Wiegezelle (uber Auswerteelektronik) steuerst du einen Motor (mit Drehgeber) an, der den Hebel über eine Spindel bewegt. So solltest du alles umsetzten können. Gruß Hopix
Gerhard schrieb: > Wenn man aber jetzt beispielsweise einen Schrittmotor und eine > Zahnstange oder ähnliches mit hoher Untersetzung hernimmt, wäre der > Widerstand im Leerlauf schon zu hoch und außerdem das Gefühl am Hebel > "gerastert" durch die Eigenschaften des Schrittmotors. Gibt es da > bessere Konzepte? Wenn du einen Reluktanzmotor nimmst, gibt es im stromlosen Zustand kein Rastmoment. Wenn du damit allerdings wirklich einen Anschlag (also echt hohes Haltemoment...) erreichen willst, wird der Energieverbrauch und die Größe bald unschön. Abhilfe könnte eine elektrische Bremse schaffen.
Ein ordentlicher Schrittmotor hat schon ein nettes Haltemoment und die Rastung könnte man Elektronisch durch ein und ausschalten der Motorspannung regeln. Bei einem "normalen" Motor könnte abruptes loslassen des Hebels zu ungewollten überschwingen führen
Uto der Sabbernde schrieb: > Bei einem "normalen" Motor könnte abruptes loslassen des Hebels zu > ungewollten überschwingen führen Das ist wohl wahr aber dann ist der Regler falsch eingestellt. So ähnlich wird das bei Maschinen gemacht, hier wird eine Handbedienung eines Schlittens motorisch unterstützt, da überschwingt nichts.
hier mal ein Video dazu [[https://www.youtube.com/watch?v=KECLiZJlVOI]]https://www.youtube.com/watch?v=KECLiZJlVOI
Gerhard schrieb: > für einen Proof-of-Concept-Prototypen möchte ich einen Schubhebel > (ähnlich wie im Flugzeug) bauen, der sich je nach Wunsch "anfühlt" - da > fehlen mir die passenden Vokabeln. Vielleicht "force feedback"? Interessantes Thema. In "meiner" C172, Baujahr 1965, gibt es die Möglichkeit, den Drosselklappenschieber zwischen Leicht- und Schwergängig anzupassen. Bei Kleinflugzeugen (fly-by-Seilzug) sind mir bisher nur Autopiloten über den Weg gelaufen, die per Reibrad auf den Seilzug wirken. Der entsprechende Hebel bewegt sich dann einfach mit und kann mit genügend Pilotenkraft auch gegen den Automaten bewegt werden. Aber hast Du mal im Internet gesucht, wie die Elektromechanik in fly-by-wire-Kisten wie A380 und Konsorten aufgebaut ist? Das müsste Dir doch Anregungen geben. Für einen Demonstrator könnte ich mir ein sehr starkes Modellbauservo vorstellen, mit gesondert rausgeführtem Winkelgeber (Marketingspeak für: Draht am Poti).
Marcus H. schrieb: > starkes Modellbauservo > vorstellen, Der Tip mit dem Servo ist gut, er entspannt die ganze mechanische Sache. Dann mach die Wiegezelle sowas hier http://www.ebay.de/itm/like/191777136071?lpid=106&chn=ps&ul_noapp=true (hab nix damit zu tun, ist keine Werbung, nur als Beispiel) direkt auf den Servohebel.
Uto der Sabbernde schrieb: > Ein ordentlicher Schrittmotor hat schon ein nettes Haltemoment und die > Rastung könnte man Elektronisch durch ein und ausschalten der > Motorspannung regeln. Da passt der Nick Schrittmotoren werden mit Strom gesteuert, jedenfalls wenn man irgendwie vernünftig definierte Momente erzeugen möchte. Das hängt damit zusammen, dass die Stärke des Magnetfeldes vom Strom abhängt. Die Motorspannung ist da eher nebensächlicht - das sollte sich inzwischen eigentlich rumgesprochen haben.
butsu schrieb: > Gerhard schrieb: >> Wenn man aber jetzt beispielsweise einen Schrittmotor und eine >> Zahnstange oder ähnliches mit hoher Untersetzung hernimmt, wäre der >> Widerstand im Leerlauf schon zu hoch und außerdem das Gefühl am Hebel >> "gerastert" durch die Eigenschaften des Schrittmotors. Gibt es da >> bessere Konzepte? > > Wenn du einen Reluktanzmotor nimmst, gibt es im stromlosen Zustand kein > Rastmoment. Wenn du damit allerdings wirklich einen Anschlag (also echt > hohes Haltemoment...) erreichen willst, wird der Energieverbrauch und > die Größe bald unschön. > Abhilfe könnte eine elektrische Bremse schaffen. Schrittmotoren ohne Rastmoment hat doch niemand.. Wenn schon dann speziell für Einsatzzweck wenn kein Rastmoment gewollt ist.
Ist Gerhard (Gast) noch da? Ein wenig Rückmeldung wäre nett.
Ich glaube wenn man die Motorspannung abschaltet gibt es auch keinen Strom mehr. Es gibt nicht um Details der Regelung.
Danke für eure Gedanken. Die Sache mit der Kraftmessung ist relativ klar, da gibt es nämlich schon Vorarbeiten. Die ist auch genau wie hier vorgeschlagen ausgeführt, nämlich als Wägezelle am Fuß des Hebels in der Nähe des Drehpunktes mit vier Dehnmessstreifen. Es gibt auch schon einen fein aufgelösten absoluten Winkelgeber. Wie der intern genau funktioniert, weiß ich allerdings nicht. Jedenfalls steht der Winkel digital zur Verfügung genau wie die Kraft. Mein Problem ist eher die mechanische Umsetzung des Antriebes und der Bremse, wobei beides natürlich in einem Schrittmotor oder einem Servomotor etc. zusammengefasst werden könnte. Eine Bremse, beispielsweise als federbelasteter Reibbelag, der mit einem Hubmagneten gelöst werden kann, hatte ich auch schon im Kopf. Der bestechende Vorteil wäre, dass zum Halten (Normalzustand) keine Energie benötigt wird. Allerdings mache ich mir Sorgen, ob man dann nicht ein zu hohes "Losbrechmoment" am Hebel aufbringen müsste, was die Feineinstellung stark erschwert. Die Erkennung einer ganz leichten Handkraft ist wegen der Drift und überlagerten Vibrationen nicht trivial. Meint ihr, ein Schrittmotor mit geringer Untersetzung wäre geeignet? Gibt es Schrittmotoren mit extra niedrigem "stromlosen Rastmoment"?
Gerhard schrieb: > Gibt es Schrittmotoren mit extra niedrigem "stromlosen Rastmoment"? Die heißen dann BLDC. ;) Im Web findest Du Steadycam-Projekte, die auf "artfremd eingesetzten" BLDC basieren. >Jedenfalls steht der Winkel digital zur Verfügung genau wie die Kraft. Wenn Du hier noch optimieren willst, kannst Du die Kraft aus dem Servomotormoment und den Systemparametern ausrechnen. Will sagen, ein angezapfter Servoregler liefert Dir alle benötigten Regelgrößen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Haptic_technology Der Suchbegriff "haptic feedback" könnte helfen oder auch "tactile"
Ich würde das Ganze über einen Schrittmotor lösen. Über einen Drehgeber/Resolver an der Achse des Hebels lässt du dir die Position des Hebels erkennen, die wiederum von einer Elektronik ausgewertet wird, die dann wiederum entscheidet, ob sie mehr Strom auf die momentane Position geben soll oder nicht. ("Bremswirkung" oder nicht).
Ein servo kannst du ja beliebig in der Lage ansteuern und für das Gefühl "Hebel geht frei" fährst du den servo eben schon bei einer winzigen Kraft am Hebel weiter. Das Problem mit Vibrationen kannst du durch einen Filter (tiefpass) umgehen (gibt dann je nach Tau das Gefühl eines hochwertigen audiopotis, wer das kennt)...
Ein Servo ist doch viel zu träge... Und es tut dem Getriebe sicherlich nicht gut, wenn man es "umgekehrt" betreibt, in dem man den Servohebel drückt. (Selbsthemmung etc.) So schnell wie ein Hebel nach vorne/hinten bewegt werden kann...da überschlägt sich ja die Ritzel im Servo! Schrittmotor: kein Verschleiß.
Es muss ja kein 50 Cent Kartoffelservo sein. Es gibt servos mit Metallgetriebe und massivem Drehmoment und stellzeiten von <0,1s/60°. Die Teile lachen über alles was der Nutzer denen so entgegen werfen kann.
Max D. was ist denn das für ein Arschgelabere. Was hat das mit der Bauart des Getriebes zutun? Das Getriebe eines solchen Servos ist dafür ausgelegt, untersetzt angetrieben zu werden und übersetzt zu arbeiten. Man beachte außerdem die Kraft auf den kleinen Hebelarm des Servos, der von einem viel mächtigeren Hebel (vermutlich Faktor 5) bewegt werden würde. Machs mit nem Schrittmotor und einer kleinen Elektronik! Servo, Servo, Servo, ich höre nur Servo. Da steckt die meiste Mechanik drin, die nicht alltagstauglich ist. In einem Schrittmotor hat man so gut wie nichts, was verschleißt.
Martin schrieb: > Da steckt die meiste Mechanik drin, die nicht alltagstauglich ist. In > einem Schrittmotor hat man so gut wie nichts, was verschleißt. Es wird nur nicht funktionieren. Wenn der Schrittmotor versucht einen Schritt zu machen, es aber gegen den Druck des Bedieners nicht schafft, ist er komplett aus dem Tritt und funktioniert garnicht mehr. Probier es einfach mal aus. Halt mal die Achse eines angesteuerten Schrittmotors fest. Da gibt es nur zwei Fälle: entweder er ist so stark bzw. wird so stark bestromt, daß man ihn nicht halten kann, oder er verliert die Synchronisation und bietet dann fast keinen Widerstand. Gerhard schrieb: > - künstliche Rasten; > - einen Bereich, in dem sich der Hebel schwerer bewegen lässt; > - einen künstlichen Anschlag, der verstellbar ist, simulieren. Das läßt sich mit einem Schrittmotor nicht erreichen. Entweder er bewegt sich von selbst schrittgenau, oder er ruckelt nur. In diesem Zustand kann man ihn eigentlich mühelos in beide Richtungen drehen. MfG Klaus
Martin schrieb: > Servo, Servo, Servo, ich höre nur Servo. > Da steckt die meiste Mechanik drin, die nicht alltagstauglich ist. In > einem Schrittmotor hat man so gut wie nichts, was verschleißt. Das Thema RC-Servo habe ich in die Diskussion geworfen, weil der "Kunde", sprich der TO, eine Lösung für ein "Proof of Concept" sucht. Alltagstauglich kommt dann später. Sucht man nach "big servo", poppt z.B. sowas hoch: https://www.conrad.de/de/big-scale-servo-689-205108.html BIG SCALE SERVO 689 Technische Daten Getriebe Metall Gewicht 160 g Servo-Typ Spezial‑Servo Lagerart Doppelt kugelgelagert Breite 32 mm Servo-Technologie Analog‑Servo Höhe 61.6 mm Stell-Moment bei 6 V 294 Ncm Stecksystem JR Stell-Zeit bei 6 V 0.12 s / 60 ° Stell-Zeit bei 4,8 V 0.15 s / 60 ° Stell-Moment bei 4,8 V 255 Ncm >Das Getriebe eines solchen Servos ist dafür ausgelegt, untersetzt >angetrieben zu werden und übersetzt zu arbeiten. >Man beachte außerdem die Kraft auf den kleinen Hebelarm des Servos, der >von einem viel mächtigeren Hebel (vermutlich Faktor 5) bewegt werden >würde. Naja, 2,5Nm sind doch schon mal ein Anfang, oder?
Was bringt ein proof-of-concept, wenn es später keine sinnvoll umsetzbare Lösung gibt? und dafür fehlen ein paar mehr Daten, z.B. - maximale Leistung - Max. Gewicht - Max. Rastmoment (wenn ein Schrittmotor schon unerwünscht ist, wird der Widerstand des Getriebes eine Modellbauservos auch nicht Gefallen...) - Drehmomente für die verschiedenen Modi, incl. "Anschlag" - Max. Baugröße - Max. Kosten Wenn es auf Kosten, Gewicht, Baugröße und Stromverbrauch nicht ankommt, würde ich einen Servomotor aus der industriellen Automatisierungstechnik nehmen, incl. der entsprechenden Reglung (keinen Modellbauservo!). Das sind hochdynamische Antriebe, mit denen sich die Aufgabe sicher, zuverlässig und langlebig erfüllen läßt. Damit sich der Hebel leicht bewegen läßt, würde ich eher einen größeren Motor und maximal ein einstufiges Getriebe nehmen, z.B. einen Zahnriemen. Die Sensorik ist damit auch bereits erschlagen. Der Motor hat ja eh einen hochauflösenden Encoder, und die Kraft auf dem Hebel läßt sich aus den Regelgrößen ableiten...
Irgendwie werden hier Servos als schrottige Mist-Artikel angesehen. Gegenbeispiel: http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__66990__Goteck_HB2411T_HV_Digital_Brushless_MG_Metal_Cased_Car_Servo_35g_5_5kg_0_05sec.html 5,5 kg Stellkraft (Bei einem kürzeren Hebel locker genug) 0,05 s/60° => schnell genug Wenn die Kraft nicht reicht gibt es größere: http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=42280 (dann allerdings nicht ganz preiswert, weil kleine Stückzahlen) Der andere Kritikpunkt an den Servos (das "Rastmoment") ist im Betrieb total irrelevant, weil man (durch den vorhandenen Kraftsensor) die Servoposition ja aktiv wegbewegen kann wenn der Nutzer an dem Hebel rumfummelt, damit merkt der Nutzer garnicht, dass der Servo eigtl. schwerer zu bewegen wäre, der Servo ist schon "aus dem Weg" bevor der Nutzer entsprechend Kraft auf den Hebel aufgewendet hat. Die möglicherweise suboptimale Lebensdauer dürfte bei einem "proof-of-concept" eher nicht so ins Gewicht fallen...
Max D. schrieb: http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__66990__Goteck_HB2411T_HV_Digital_Brushless_MG_Metal_Cased_Car_Servo_35g_5_5kg_0_05sec.html > > 5,5 kg Stellkraft (Bei einem kürzeren Hebel locker genug) > 0,05 s/60° => schnell genug Max - ich bin ja voll bei Dir, aber "Stellkraft in kg" und auf der Website Drehmoment in Kilogramm - das tut schon fast körperlich weh. Zum Glück kann man den Aufkleber auf dem Servo lesen Drehmoment 4,5kg*cm Geschwindigkeit 0,065s/V Das reicht zwar immer noch dafür, dass sich mir die Zehennägel aufrollen, aber zumindest kann man erahnen, was gemeint ist. Deutlich schwächer als mein Vorschlag, dafür viel leichter und kleiner.
Bei Servos kenne ich eigtl. nur die Angabe in "kg-Stellkraft", ich denke mal das wird daran liegen, dass auch nicht-Ingenieuere sich unter "5kg Stellkraft" was vorstellen können und durch den mitgelieferten Hebelarm ist der wirkende Hebel ohnehin auf ~1 cm festegelegt (je nach genauer Auslegung natürlich plus/minus). Ich denke es würde allgemein ziemlich helfen wenn der TO mal grobe Angaben zu den mechanischen Dimensionen macht. Ich hatte erstmal das Bild von einem kleinen Hebel mit einstelligen cm Länge vor Augen, aber andere hier klingen eher so als wäre der Hebel mehrere zig cm Lang....
Gerhard schrieb: > Hallo, > > für einen Proof-of-Concept-Prototypen möchte ich einen Schubhebel > (ähnlich wie im Flugzeug) bauen, der sich je nach Wunsch "anfühlt" - da > fehlen mir die passenden Vokabeln. Vielleicht "force feedback"? Für ein proof-of-concept würde ich mir eine elektrische Lenksäule vom Auto-Altteilehändler holen. Da ist die Mechnik komplett mit Motor und Getriebe vorhanden, und um die maximalen Kräfte brauchst du dir keine Gedanken zu machen.
Hallo, Vielleicht hilft dir das weiter: http://hackaday.com/2016/04/22/intelliservo/ Hab' ich gerade zufällig gefunden. Lg Stefan
Wie wäre es mit einem poti mit elektrischer motorischer Verstellung An Gewissen Punkten kann der Motor dann ein Drehmoment erzeugen und so die Rasten Simulieren
Stefan schrieb: > http://hackaday.com/2016/04/22/intelliservo/ > Hab' ich gerade zufällig gefunden. 100 Punkte, Dankeschön für den Link. Das treibt meinen beschriebenen Ansatz konsequent weiter. Das wird ein Schubladenthema, falls ich mich mal langweile - oder jemand von mir einen "proof of concept" haben will.
Ich würde mich der Fraktion der Schrittmotorbremser anschließen. Damit man weiß, wo man ist, könnte ein 08/15 Poti (notfalls ein Mehrgangpoti) herhalten. Oberhalb von 50 Cent überleben die jede normale Mechanik.
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