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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schrittmotor -Uhr


Autor: Thomas D. (kodalith)
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Hallo
Ich möchte mit einer Funkhauptuhr ein grösseres Zeigerwerk mit einem 
Schrittmotor antreiben.
Die Funkhauptuhr gibt minütlich einen Polwechsel aus, also, Minute 1 +- 
/ Minute 2 -+ / Minute 3 +- / usw. Diese Polwechsel können auch als 
Rechteck angesehen werden wobei die aufsteigende und die abfallende 
Flanke detektiert werden soll.
Die Steuerelektronik für den Schrittmotor ( 6 Grad : Schritt ) benötigt 
pro Schritt einen Impuls, ansteigende Flanke. Da die Zeiger relativ 
schwer sind möchte ich sie über eine 10:1 Zahnriemenuntersetzung 
antreiben. Das heisst, dass der Schrittmotor jede Minute, in der ersten 
Sekunde 10 Impulse bekommen sollte. In der ersten Sekund deswegen, weil 
die Funkhauptuhr bei der Sommer – Winterzeitumstellung um 3:00 die 
Impulse in den ersten 6 Minuten im 10 Sekundentakt ausgibt um die Uhr 
eine Stunde vorzustellen.
So suche ich eine Schaltung oder Anregungen dafür um aus den Polwechseln 
jeweils 10 Impulse zu 10Hz Blöcken zu gewinnen. Also wie kann ich 
störungssicher bei dem Polwechsel die ansteigende und die abfallende 
Flanken detektieren. Und wie kann ich aus diesen detektierten Flanke 10 
Hz Blöcke erzeugen.
Hat hierzu Jemand eine Idee
Frohe Festtage
Thomas

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Mikrocontroller+Software. Etwas Analoggerödel. Ein Treiber für den 
Schrittmotor. Eventuell Nullpositionserkennung z.B. per Optokoppler.

Autor: Tauwetter (Gast)
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Die Wechsel im Zehnsekundenabstand kann man wie die Entprellung eines 
Tasters handhaben und zuverlässig auswerten.

Die Schritte würde ich nicht in Blöcken erzeugen, sondern durch einen 
Sollwert-Istwert Vergleich. Dabei wird der Sollwert (1. Zähler) beim 
Minutenwechsel um 10 erhöht und der Istwert (2. Zähler+Komparator oder 
1. Zähler abwärts) schrittweise im Schrittmotortakt nachgeführt. Dabei 
wird der Schrittmotortakt so gewählt, daß die Resonanzen möglichst 
gering ausfallen.

Vermutlich wird aber Deine 10:1 Untersetzung nicht funktionieren, da die 
Massen zu träge sind. Oder Du nimmst einen kräftigen Schrittmotor, der 
aber viel Lärm machen kann.
Besser wäre vermutlich ein DC-Motor als Antrieb, wobei der Istwert der 
Drehung mit einem Drehgeber ermittelt wird.

Dies nur als Anregung. Viel Erfolg!

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Kunde bei Conrad: "Ich hätte bitte gerne etwas Analoggerödel und etwas 
Hühnerfutter."
Verkäufer: "Hä?"

Autor: qwertzuiop (Gast)
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Wie groß soll die Uhr den werden? Haben bei uns auf Arbeit Uhren die 
über 60x60cm groß sind und da tut es noch n ganz normales Nebenuhr 
Uhrwerk. Da muss man noch keine Verrenkungen in Richtung Schrittmotor 
machen.

Autor: Thomas D. (kodalith)
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Guten Tag
Erst mal vielen Dank für eure Voten.

@qwerrtzuiop
Das Zifferblatt hat ca 1 Meter Durchmesser.
Aber ich kann ja die Geschichte erzählen.

In einem alten Schlösschen gibt es eine Turmuhr, ca. 1 Meter
Durchmesser, und auf der anderen Seite vom Schlosshof
befindet sich eine kleine Kappelle mit einer Glocke, 35 cm
Durchmesser. Die Glocke wird per Seilzug geläutet. Der
Stundenschlag wurde früher mittels einem Draht, der quer
über den Schlosshof gespannt war, über einen Hubhammer
vom Uhrwerk her ausgelöst. Die Uhr, ca 450 jährig, hat ein
handgeschmiedeten Werkrahmen und gegossene
Bronzezahnräder. Bei diesem Uhrwerk wurde in
den 1940er Jahren der Kettenzug elektrifiziert und dabei
wurde die ganze Mechanik für den Stundenschlag
abgebaut. Nach diesem Umbau hatte dieses Uhrwerk nie
mehr richtig funktioniert. Nun soll ich die Uhr und die
Glocke wieder zum leben erwecken.
Das schöne alte Uhrwerk soll in der Kapelle ausgestellt werden.

Diese Uhr ist meine Nebenuhr die angesteuert werden soll. Die 
Antriebsachse dreht einmal in der Stunde den Minutenzeiger.
Sie hat ein 1:12 Reduktionsgetriebe für den Stundenzeiger.

Soweit die Geschichte.

Natürlich könnte ich eine modernes Kirchenuhrwerk einbauen,
aber das ist viel zu teuer, leider.

Deshalb bin ich auf der Suche nach einer Funkmutteruhr die
auch den gezählten Stundenschlag und ev. auch einen
Viertelstundenschlag ausgeben kann.

Ich könnte eine kleine Funkuhr, die den Stundenschlag über
einen Lautsprecher ausgibt benutzen. Sicher wäre eine
Funkmutteruhr eine elegantere Lösung.

Für die Impulsabnahme könnte ich zwei 555 Timer benutzen.
Der 1. direkt von der Funkuhr triggern für die fallende
Flanke und parallel dazu den 2. mit vorgesetztem Inverter
für die steigende Flanke. Mit den gewonnenen Impulsen
kann ich dann einen Schrittmotor oder einen DC Motor
mit Positionserkennung steuern.

Vielleicht hat aber Jemand eine bessere, weniger
störungsanfällige Lösung.

Thomas

Autor: Walter (Gast)
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ich würde das Ganze mit einem Controller in Software machen,
STörungen lassen sich auch per Software rausfiltern

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Dirk J. schrieb:
> Kunde bei Conrad: "Ich hätte bitte gerne etwas Analoggerödel und etwas
> Hühnerfutter."
> Verkäufer: "Hä?"

Mir stelle sich das als eine Laienfrage dar. Mit meiner Antwort wollte 
ich nur klarmachen, das sowas als bezahltes Projekt an einen 
Elektronikentwickler gehen sollte.

Also einfach mit 500 Euronen rechnen. Als Freundschaftspreis, denn die 
Sache wird nie auf Anhieb laufen und ein Vorortanpassen wird ganz sicher 
notwendig. Also Spesen auch noch...

Autor: R. Freitag (rfr)
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ich würde die Inpulse zunächst gleichrichten und dann auf einen für 
Microcontroller ungefährlichen Wert begrenzen. Dieses wird zum Auslösen 
eines Interruptes verwendet. Weil die Pulswechsel nur selten kommen, 
kann man das, was die Uhr bewegt, alles im Interrupt unterbringen.

The Rest: Eine Ansteuerung per IC (also TCA3727 zB) und fertig.

Gruss

Robert

Autor: Tauwetter (Gast)
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> Die Uhr, ca 450 jährig, hat ein handgeschmiedeten Werkrahmen und
> gegossene Bronzezahnräder.

Genau so hatte ich mir das gedacht :-)
Daher mein Vorschlag, einen DC-Motor einzusetzen, da die notwendigen 
Kräfte doch recht groß und unterschiedlich sein können, um die Zeiger 
zuverlässig zu bewegen.
Probiere zunächst aus, ob Du die mechanische Bewegung hinbekommst. Alles 
andere ist das kleinere Problem. Schon jetzt irgendwelche Bauteile für 
die Umsetzung zu empfehlen, ist eher ein bißchen peinlich.

Autor: Thomas D. (kodalith)
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Guten Tag

@ ehydra
Ja , was Microcontroller und Software angeht bin ich Leihe.
Deshalb frage ich ja auch hier im Forum.
Nein , es ist keine Auftragsarbeit und kein Freundschaftspreis,
es handelt sich um Nachbarschaftshilfe, Freundschaftsdienst, 
unendgeldlich.

@ Tauwetter
Dein Typ mit dem DC Motor scheint zu fruchten.
Eben habe ich in meiner Bastlerkiste einen nagelneuen DC Motor gefunden.
Er hat ein Getriebe dran und dreht ca einmal pro Sekunde. So wie der 
ausschaut war der für einen Fensterheber bei einem PKW gedacht.
Ich denke mal, ich werte die Polwechsel zu Impulsen aus und bringe damit 
ein Relais in Selbsthaltung. Der Motor kriegt Strom und dreht. Auf der 
Ausgangsachse montiere ich einen Exzenter der mir bei jeder Drehung 
einen Microswitch betätigt und damit das Relais abfallen lässt. Der 
Motor steht wieder bis zum nächsten Impuls. Auch auf diese Achse kommt 
ein Zahnriemengetriebe mit einer 60:1 Untersetzung für den 
Minutenzeiger.

Könnte das so gehen oder gibt es Bedenken vom Fachmann?

Mit bestem Dank
Thomas

Autor: Tauwetter (Gast)
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Wenn Du das so mit dem Motor hinbekommst, ist das für Dich wohl die 
richtige Lösung. Achte bei dem Schalter am Exzenter auf gute Qualität 
mit Hysterese (klickt beim Schalten) und daß der Strom über ihn nur das 
Relais schaltet und nicht den hohen Motorstrom.
Es soll ja möglichst lange halten und auch bei hohen und tiefen 
Temperaturen sowie in feuchter Luft funktionieren.

Der Stromversorgung würde ich einen KFZ-Akku parallel schalten, damit 
ein Stromausfall nicht "landesweit" auffällt. Der hohe Motorstrom wird 
kurzzeitig vom Akku geliefert (Schmelzsicherung nicht vergessen). Damit 
kann auch das Netzteil sehr klein ausfallen, welches nur die 
Erhaltungsladung sicherstellen muß.

Autor: Kodalith (Gast)
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Hallo Tauwetter

Ich bin Dir noch eine Antwort schuldig. Also meine Uhr läuft. Auf eBay 
konnte ich eine Funkhauptturmuhr ersteigern. Das ist so ein Teil wie sie 
in Kirchen genutzt werden. Sie gibt minütlich einen polwechselnden 
Impuls von ca 10 Sekunden aus um die Zeiger zu bewegen. Zusätzlich hat 
es Relaisausgänge für den Glockenschlag und andere Steuerungen.

Die Impulse nutze ich folgendermassen. Es kommt der, schon beschriebene 
DC Motor zum Einsatz. Ein erstes Relais steuere ich mit dem Impuls. Da 
der Impuls zulange ist, er darf für mich nur ½ Sekunde sein, lege ich 
einen Bipolaren Kondensator von 100 MF in Serie in die Leitung. 
Anschliessend werden die Impulse gleichgerichtet. Bis der Kondensator 
geladen ist, dauert es etwa ½ Sekunde. Also das Relais zieht an und 
fällt etwa nach ½ Sekunden wieder ab.

Dieses erste Relais bringt mir ein zweites Relais in Selbsthaltung. Das 
Zweite Relais gibt dem Motor Strom. Der Motor dreht, mit seinem Getriebe 
ca eine Sekunde, einen Umgang, und ein Microswitch am Exzenter lässt das 
Relais wieder abfallen. Der Motor steht wieder bis zum nächsten Impuls.

Um die Zeiger zu stellen habe ich zwei Taster vorgesehen. Mit dem einen 
gebe ich Re 2 Strom solange ich den Taster drücke. Der Motor läuft 
vorwärts und bewegt die Zeiger eine Minute pro Sekunde bis der Taster 
losgelassen wird. Mit dem zweiten Taster gebe ich einem dritten Relais 
Strom. Dieses Relais gibt dem Motor verpolt Strom und er läuft 
rückwärts. So kann ich das Zeigerwerk auf die aktuelle Zeit stellen.

Sollte einmal die ganze Stromversorgung ausfallen bleiben die Zeiger 
stehen. Die Uhr merkt sich aber die Zeigerstellung und Läuft intern 
weiter. Ist die Stromversorgung wieder da, gibt die Uhr im 10 
Sekundentakt Impulse aus bis die Zeiger wieder die Tageszeit zeigen.
Die Uhr synchronisiert sich über DCF77.

Wie Du siehst geht es auch ohne grosse Elektronik und Microcontroller, 
wie hier auch schon vorgeschlagen wurde, und ist so auch noch sehr 
Störungs- unempfindlich.

Ich danke Dir für Deine Anregungen
Thomas

Autor: Tauwetter (Gast)
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Hallo Thomas,

das freut mich! Vielleicht hast Du ja eines Tages auch die Lust, das 
alles einmal per µC umzusetzen. Die Aufgabe ist gut geeignet, einen 
sinnvollen Einstieg zu finden. Jetzt laß die Uhr aber erst einmal laufen 
...

Autor: Michael_ (Gast)
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Wenn ich das von  Kodalith (Gast) höre, erinnert mich das an das System 
der alten mechanischen Haupt/Nebenuhren. Das ist eine Wissenschaft für 
sich, aber machbar. Versuche doch mal, so eine alte Bahnhofs-Nebenuhr zu 
kriegen. Evtl. passen die Impulse der Funk-Hauptuhr dazu.
Und wenn du nur die Ansteuerung davon nutzt.

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