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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Winkelmessung


Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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Hi Leute,

ich bin absoluter Anfänger und will einen Drehtisch bauen, den ich mit 
Hilfe eines Mikrocontrollers steuern will.

Dabei muss lediglich ein E-Motor in Abhängigkeit des Drehwinkels an/aus 
geschalten werden. Die Winkelmessung will ich mit Hilfe eines 
Hallsensors machen (günstig??).

Etwas genauer:
Ich will den Drehtisch durch Eingabe eines Winkels auf einem Computer 
dazu bringen, genau auf diese Winkelposition zu fahren.

Ist so etwas ohne riesigen Aufwand möglich? Kosten darf es auch nicht 
viel!

Ich wäre froh wenn mir jemand helfen könnte, aber bitte bedenken, dass 
ich absolut keine Ahnung von Mikrocontrollern habe! :)

Autor: Björn R. (sushi)
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Was hälst du denn von einem Schrittmotor? Oder, je nachdem, wie stark 
das Ganze belastbar sein soll, ist eine sehr einfache und auch 
kostengünstige Variante ein Modellbau-Servo. Gibts bei Conrad für 5 
Euro...
Nur mal so als denkanstoß, ich glaube das mit dem Hallsensor wäre 
komplizierter...aber da lasse auch ich mich gerne eines Besseren 
belehren, denn von Hallsensoren habe ich wiederum wenig bis keine Ahnung 
;-)

LG, Björn

Autor: Sven H. (Gast)
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Poti auf die Achse?!

Autor: Fabian Heinemann (fabianh)
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Inkrementalgeber, den kann man ja relatv leicht selber bauen.

MfG Fabian

Autor: Klaus (Gast)
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Vielleicht mal ansehen ...
http://www.austriamicrosystems.com/eng/Products/Ma...
bzw.
http://www.austriamicrosystems.com/eng/Products/Ma...

Zum AS5030 gibt es ein Adapter Board, das kann man u.U. als kostenloses 
Muster bestellen.

Autor: Alex22 (Gast)
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Von welcher Größenordnung sprechen wir denn hier?
-Durchmesser des Tisches
-Last die du drehen möchtest
-Achsdurchmesser
-Winkeltoleranz

Dann könnten auch etwas genauere Antworten gegeben werden.
Schöne Grüße,
Alex

Autor: Gast (Gast)
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>aber bitte bedenken, dass
>ich absolut keine Ahnung von Mikrocontrollern habe! :)

Wie wäre es mit einem umgebauten Kinderfahrrad?

Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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Hi,
also erstmal vielen Dank fuer die schnellen Antworten.

Also nochmal zu meinem Vorhaben:
Der Drehtisch soll von einem Rechner aus per Eingabe eines Winkels genau 
auf diese Winkelposition fahren.

Was ich nun also brauche ist eine Schaltung, die mir ermöglicht, eine 
Winkelposition zu messen und diese mit dem eingegebenen Wert vergleicht.
Solange die Werte sich unterscheiden muss die Schaltung den E-Motor 
anschalten und somit den Drehtisch verfahren.

Der Drehtisch muss eine Last von 50 kg tragen, hat einen Durchmesser von 
ca. 0,5 Meter und muss auf 0,5° genau fahren.

Mir würde schon reichen wenn mir jemand sagen kann ob sowas relativ 
günstig möglich und für einen Anfänger aufzubauen wäre?

Gruß

Flo

Autor: Frank (Gast)
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Bei einem Duchmesser von 50 cm kommst du ziemlich genau auf einen Umfang 
von 157 cm. Bei einer Auflösung von 0,5 Grad (immerhin 360 x 2 = 720 
Positionen) sind das etwa 2 mm Positioniergenauigkeit am Umfang.

Ich würde es mit einem optischen inkrementellen Geber (Reflexkoppler) 
versuchen, auf einen am Umfang aufgeklebten Papierstreifen guckend. Auf 
dem Streifen sollten sich schwarze Striche im Abstand von 1 mm befinden 
...

Frank

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Abstand von 1 mm befinden

2mm reichen. Kannst eine Zweifachauswertung vornehmen.

Autor: oszi40 (Gast)
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schnelle Idee z.B. Tischrand mit optischer PC-Maus auswerten?
http://de.wikipedia.org/wiki/Inkrementalgeber

Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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Ah ok,

aber mit was für einer Steuerung kann ich die Signale eines solchen 
optischen Gebers verarbeiten, mit den Eingabewerten vergleichen und dann 
die Spannungsquelle für den E-Motor an-/ausschalten?

Autor: micha (Gast)
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Oh je :-)
Die Sache mit der Maus könnte mit jedem PC funktionieren, alternativ 
eine einfache Lichtschranke über LPT/SER Status-Pins, eine Relais-Karte 
für den Motor, ein kleines Steuer-Programm und fertig...

Nur wirst Du mit dieser Methode wahrscheinlich nicht wirklich glücklich 
werden. Bei 50 kg hast du ein ganz ordentliches Gewicht, dass bewegt 
werden muss. Das erzeugt eine Trägheit, die die Mechanik dann wegstecken 
muss. D.h. der Motor läuft in Abhängigkeit vom Gewicht wahrscheinlich 
nach. Du könntest den Motor zum abstoppen kurzschließen, aber ob der 
Motor ein ausreichendes Haltemoment erzeugt? Entweder die 
Drehgeschwindigkeit wird so klein, dass ein Stoppen ohne Nachlaufen 
möglich ist oder Du brauchst eine Regelung (Geschwindigkeit in 
Abhängigkeit von der Distanz zur anzufahrenden Position). Dazu muss dann 
die Drehzahl des Motors geregelt werden, ergo einfache Relais-Karte geht 
nicht mehr. Wie schnell soll den die Positionierung angefahren werden?

Autor: oszi40 (Gast)
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Wenn schon die nähere Verwendung bekannt wäre...

Einfache Schnell-Demo-Notlösung zur Motorsteuerung wären 2 Relais:

1. Volldampf mit Getriebemotor ( 1 U /min)
2. Langsame Fahrt zum Ziel
3. Motor-Kurzschlusss=Stop

Besser wäre natürlich die Schrittmotorsteuerung gradgenau und 
Haltestrom. Das erfordert dann "etwas" mehr Wissen und Aufwand

Autor: Frank (Gast)
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720 Positonen sind mit 10 Bit abzubilden. Wenn der Rand genügend breit 
ist, könnte man mit dem entsprechenden Punktmuster und 10 Reflexkopplern 
sogar einen Absolutwert-Geber basteln.

Fürs Anfahren und Abbremsen brauchts dann schon ein wenig Intelligenz, 
nämlich angepasste Geschwindigkeitskurven, bei Bedarf auch 'nen 
Rückwärsgang, wenn mal übers Ziel hinausgeschossen wird. Über eine 
Geschwindigkeitsmessung (mit dem selben Sensor) könnte man sogar bei 
unterschiedlichen Lasten flexibel reagieren - ist dann aber schon 
Regelungstechnik.

Eine optische Maus halte ich wegen des Schlupfes zwar für 
Geschwindigkeits- und Richtungsmessungen geeignet, für absolute 
Entferungen im mm-(!)-Bereich weniger.

Erstaunlich, welches Maß an HiTech man für ein so simpel anmutendes 
Problem investieren könnte :-)

Frank

Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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Hrhr, allerdings :)

Also der Motor muss nur ganz langsam laufen, es kommt wirklich nur auf 
die ungefähre Position an, d.h. die Geschwindigkeit ist mir egal. Da es 
möglichst einfach sein soll, kann der Motor ruhig so langsam laufen, 
dass der Nachlauf noch innerhalb des Toleranzbereiches liegt.

Mein Vorhaben beschränkt sich daher nur auf folgendes:

Motor läuft bis der Winkel erreicht ist -> Motor aus.

Als ich die Aufgabe angenommen habe, dachte ich, dass sowas schnell und 
einfach zu lösen ist :)

Vielen Dank schonmal für eure schnellen Antworten!

Gruß
Flo

Autor: oszi40 (Gast)
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Dann wären da noch ein paar Ausführungsfragen offen:

-wie kommt die möglichst genaue Inkrementalteilung an den Rand
-wie schnell muß das Ding drehen
-wie hoch ist der Schlupf (auch beim Schrittmotor)
-wie lange braucht man zum Bremsen (masseabhängig)
-wie hoch ist die Unwucht?

Fragen über Fragen. Ganz oben las ich dann "..ohne riesigen Aufwand 
möglich? Kosten darf es auch nicht viel! AW:Mutters Tortenteller!

Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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So Dinge wie Ausführung, Unwucht.... usw. sind erstmal zweitrangig, mir 
geht es ersteinmal um das Elektrische :)
Alles andere bekomme ich dann selbst hin, nur von der Elektronik die 
dahinter stecken muss habe ich keine Ahnung.

Aber es sollte doch möglich sein mit einem Mikrocontroller Messwerte 
eines Winkelmesssensors zu erfassen und zu vergleichen oder??

Gruß
Flo

Autor: Wolf (Gast)
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Der Umfang des Tortentellers hat eine Zahnstange und wird über ein 
Schneckenrad vom (Getriebe-) Motor bewegt, dann ist die Last nicht mehr 
so lästig.

Autor: Wolf (Gast)
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Schade, der 8-Bit Hall-Sensor von "iC-Haus" macht nur 1,4°.

Autor: Alex22 (Gast)
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(Wobei das Schneckenrad selbsthemmend ausgeführt ist)

Autor: Florian Schneider (Firma: Uni Stuttgart) (spu7nik)
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Nochmal:

Mir gehts nicht um die mechanische Ausführung, das selbsthemmende 
Schneckenrad ist von mir schon längst eingeplant :)

Was ich noch nie gemacht habe ist die Steuerung mit einem 
Mikrocontroller.

-Was für einen brauche ich?
-Was für Signale kann ich damit verarbeiten?
-und welcher Winkelmesssensor passt zu einem günstigen Mikrocontroller?

Gruß

Flo

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