Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Komponentenwahl, temperaturgesteuerterter Linearantrieb


von Tom S. (tehs)


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Hi, das ist mein erster Thread hier im Forum und bin sehr gespannt, wie 
sich das Thema entwickeln wird....

Im Rahmen eines Versuchs möchte ich Proben wiederholt definierten 
Temperaturen aussetzten. Genauer: drei Ebenen in Vertikalrichtung, nach 
dem gleichen Prinzip, getrennt voneinander, temperaturabhängig mit 
Zähler steuern.
Es wäre toll, wenn jmd. seine Erfahrungen bei der Komponentenwahl/ 
Programmierung mit einfließen lassen würde.

Zum Programmablauf:
Start, Ebene eins soll bis zum Endschalter 1.2 nach unten fahren, bis 
Temp. 1.2 erreicht ist. Anschließend fährt Ebene eins hoch, bis zum 
oberen Endschalter 1.1. Dann wird gewartet, bis Temp. 1.1 erreicht ist. 
Das Programm beginnt von vorne. Nach n1 Wiederholungen wird in Endlage 
unten das Programm beendet.
Eine Funktion "Abbruch" müsste es auch geben, bei der die entsprechende 
Ebene zum oberen Endschalter 1.1 fährt. Ist die Ebene gerade oben, wird 
das Programm direkt beendet.

Zu den technischen Anforderungen:
Temp. min. -200°C, max. 50°C, Sensoren Pt 100/1000, Wiederholungen von 1 
bis "unendlich" (ein paar Tausend müssten es schon werden), evtl. 
grafische Oberfläche für die Parametereingabe.
Zur Info: Verfahrweg ca. 0,7m, Verfahrgeschwindigkeit ca. 0,1m/s, Last 
ca. 20N.

Ich hatte angefangen, in Richtung Siemens Logo, Step 7 mit 
Linearantrieben von Festo zu recherchieren und gemerkt, dass die Kosten 
bei Siemens mit drei Temp.-Modulen (keine bis -200°C gefunden) schnell 
1000€ übersteigen?! Die Linearantriebe von Festo liegen mit 
Endlagenschalter und Motor auch schnell über 1000€/Stk. 5000€ sind 
definitiv zu viel für den Versuchsaufbau :(

Bei einem Arduino Board oder Rasberry Pi sind die Komponenten deutlich 
günstiger aber meine Linux-Kenntnisse halten sich sehr in Grenzen. Zu 
löten oder günstigere Linearantriebe (elektrisch) zu konstruieren ist 
für mich schon eher realisierbar.

Welche Komponenten würdet ihr empfehlen?

Gruß,Tehs

von aSma>> (Gast)


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Das Problem ist hier die tiefen Temperaturen. Da würden die alle 
Linearführungen oder Gewindestangen einfrieren.

Eine Möglichkeit wäre ein Seil-/Riemenantrieb und vielleicht eine T-Nut 
Gleitführung.

von Tom S. (tehs)


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Hallo aSma, das stimmt natürlich, jegliches Fett oder Schmieröl verliert 
bei den Temperaturen die Gleiteigenschaft. Manchmal kann man 
Graphitstaub einsetzen, worauf ich aber verzichten möchte. Mein 
Lösungsansatz ist da eher, die beweglichen Teile mittels eines Gestänges 
aus dem Tieftemperturbereich rauszuhalten (siehe Skizze). Es wären bei 
dieser Variante zwar die Führungen etwas präziser auszuarbeiten, sollte 
aber das kleinere Übel sein.

von Flip B. (frickelfreak)


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das prinzip hier ist wieder zahlen oder lernen. Die problemstellung ist 
recht einfach und ein tolles einsteigerprojekt.

von Tom S. (tehs)


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Gibt es denn für die Siemens Logo, Step 7 ein Temp. Modul welches mit 
einem PT100 bis -200°C misst? Das AM2 PT100 Modul geht nur bis -50°C. 
Das lernen der  Programmierung der SPS würde ich mir noch zu trauen.

von aSma>> (Gast)


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Tom S. schrieb:
> Gibt es denn für die Siemens Logo, Step 7 ein Temp. Modul welches
> mit
> einem PT100 bis -200°C misst? Das AM2 PT100 Modul geht nur bis -50°C.
> Das lernen der  Programmierung der SPS würde ich mir noch zu trauen.

Google nach Messumformer. Oder bau dir schnell was selber. Brauchst du 
nen OPV und ein wenig Hühnerfutter. Eventuell ist ein Thermoelement was 
für dich, da es nicht so träge ist.

von Tom S. (tehs)


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Zum Glück brauche ich keine sehr schnellen Reaktionszeiten, lieber hohe 
Genauigkeit. Mit Thermoelementen habe ich bei den tiefen Temperaturen 
keine guten Erfahrungen, in Bezug auf Genauigkeit, gemacht.

Als Messumformer für PT100 habe ich mir jetzt den MinIPAQ-L 
DIN-Schienen-Transmitter (der liegt bei 90€) raus gesucht.

von Michael_ohl (Gast)


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Linarantriebe mit Potentiometer für die Lageerkennung oder Optischem 
Encoder gibt's z.B. bei Conrad für 250€ glaube ich. Wenn's noch etwas 
einfacher reicht als Dachentlüfter bei z.B Dingfelder und Hadler mit 
Endschaltern. Wenn Möglich würde ich auf Führungen weitestgehend 
verzichten und das ganze an Ketten aufhängen die Linearantriebe schaffen 
ihmo 1000N.

mfg
Michael

von Tom S. (tehs)


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Hmm, an Ketten aufhängen? Kann ich mir nicht richtig vorstellen, in der 
Umhausung sollten keine beweglichen Teile sein.
Die Linearantriebe von Dingfelder und Hadler sind für die Anwendung 
etwas zu langsam (5mm/s).
Bei Conrad habe ich nur den Elektrozylinder DSAK4 500 gefunden (mit 
integrierte Diodenschaltung. 100N würden mir reichen, der Hub könnte 
etwas größer sein als 500mm, die Verfahrgeschwindigkeit von 140mm/s ist 
klasse. Ich mache mir nur sorgen um die Dauerbelastung. Bei mir würde er 
wohl maximal im mittleren Lastbereich (50N) betrieben werden aber schaft 
er 10.00 Zyklen? Die werden von Drive-System Europe Ltd vertrieben – mal 
sehen was die dazu sagen...

von Clemens S. (zoggl)


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Hast du Druckluft vor Ort? Dann könnte ein Pneumatik Zylinder vll die 
bessere Wahl sein, da die Endlagen ja fix sind.

Dann entweder eine Logo + 2 x externes Tempermessmodul mit Schaltausgang 
oder anstelle der logo ein oder 2 Relais.


und wenns elektisch sein soll eine linearachse von misumi und eine 
Schrittmotorsteuerung von nanotec. die kannst du programmieren. die 
ausgabe der zyklen dann über USB an einen PC (muss nicht dauernd laufen 
sondern nur zum auslesen).

sg

: Bearbeitet durch User
von Tom S. (tehs)


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Pneumatikzylinder wären als Aktoren genau richtig, leider gibt es keine 
Druckluft vor Ort und noch einen Kompressor ( zB. AT-AC-05) zu 
integrieren... ganz verwerfen möchte ich den Ansatz noch nicht.

Der Tip mit Misumi ist gut, da mache ich jetzt mal eine Anfrage.

von Tom S. (tehs)


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Die Firma Drive-System, Zulieferer bei Conrad für die Elektrozylinder, 
hat schon geantwortet und gibt eine Garantie für mindestens 10.000 Hübe 
aus. Das wäre für mich erst mal OK.
Habt ihr eine Empfehlung zur günstigen Einbindung des DSAK4 24 100 500 
(Datenblatt ist schon gepostet worden) in eine Siemens Logo?

von Clemens S. (zoggl)


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Zwei wechsler relais, um den motor umzupolen. Die endschalter fragst du 
entweder über die logo ab, oder baust sie direkt in die zuleitung des 
motors ein. Paralell dazu noch eine diode zu jedem schalter, damit du 
bei betätigtem schalter trotzdem in die andere richtung weg fahren 
kannst.

Vergiss nicht die fahrbewegungen mit timern zuu überprüfen. Bei10k hüben 
solltest du auf fehler vorbereitet sein.

Sg

von hjjgjkol (Gast)


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Tom S. schrieb:
> Pneumatikzylinder wären als Aktoren genau richtig, leider gibt es keine
> Druckluft vor Ort und noch einen Kompressor ( zB. AT-AC-05) zu
> integrieren... ganz verwerfen möchte ich den Ansatz noch nicht.

Der Kompressor kann ja ziemlich klein sein und muss nicht immer laufen, 
Luftbedarf gibt es ja nur, wenn der Zylinder bewegt werden soll.

hjjgjkol

von Tom S. (tehs)


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Ich denke, ich habe mich entschieden. Es werden wohl Pneumatikaktoren. 
Die Beiträge von hjjgjkol und Clemens haben mich noch mal darauf hin 
sensibilisiert. 10K Hübe sind auch das absolute Minimum und da ich 
(noch) nicht vorhabe ein bestimmtes Temperaturprofil zu durchlaufen 
sondern es nur hoch und runter gehen muss, ist ein Druckluft-Setup in 
Bezug auf kosten und Zyklenfestigkeit wohl am besten.
2 Wochen ist jetzt bestimmt erst mal konstruieren angesagt, dann geht´s 
um die Steuerung. Danke bis dahin. Beste Grüße Tom.

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