Hallo, kennt sich jemand aus mit Mechaniken fuer Positionssteuerungen? Meine Anwendung besteht darin an einem langen duennen Stab zu ziehen bzw zu schieben. Die Kraft soll ca. 10N betragen und die Positionsregelung soll in einem Bereich von plusminus 10 bis 15mm von der Ursprungslage liegen (moeglichst genau). Was fuer Motoren verwendet man dafuer am besten (Servo; DC; Stepper; evtl AC)? was fuer ein Mechanik koennte man da basteln (moeglichst wenig Reibung)? wer hat nen Tip fuer mich mit einem Positionsregelungsprojekt? Habe mit ATmega16 schon etwas Erfahrung... Johannes
Wenn der Stab senkrecht bewegt wird, könnte man eine Winde benutzen und ihn per Seil heben und senken. Zur Führung ein paar Rollen (mit Hohlkehle / Innenradius). Die Winde könnte man mit einem Inkrementalgeber ausrüsten, dann wäre die Position ziemlich einfach zu bestimmen (bis auf die Radienänderung der Trommel durch das auf- bzw. abwickelnde Seil) Bei waagerechter Lagerung wird es etwas schwieriger: Wo kann der Stab gelagert werden? An beiden Seiten? Es gibt Linear(kugel)lager, die dafür prädestiniert bzw. sogar gedacht sind. Die Positionsbestimmung und den Antrieb könnte man über ein Rad machen, das auf dem Stab aufliegt. Wie lang ist der Stab? Vielleicht könnte man es auch mit einem Linear-Antrieb machen (Schrittmotor mit Gewindespindel). Möglichkeiten gibt es ne Menge. Sonst würde ich dir den Rohloff/Matek "Maschinenelemente" empfehlen. Gruß Rahul
Danke dir Rahul, du hast meiner Phantasie einen kraeftigen Schub gegeben! Der Stab ist waagerecht gelagert; ca 30 cm lang und duenn. Wie muesste man den Stepper ungefaehr dimensionieren? Wo kann man im Netz Spindeln, Spindelmuttern, Stepper Getriebe usw am besten nachgucken? Gibt es einen reichelt oder Farnell fuer Mechanik oder Mechatronik? Den Rohloff/Matek kenn ich vorlaeufig nur dem Namen nach :) meinst du der lohnt sich fuer die (Hobby-)Praxis der Mechatronik?
Guck mal im RS-Katalog (www.Rs-online.de) Da gibt es schöne Bilder zu den Dinger. Wenn man sich registrieren lässt (hat zur Folge, dass man monatlich einen Newsletter bekommt...), kann man sich auch die Datenblätter angucken. Bei Reichelt gibt es meiner Meinung nach fast gar keine Mechanik, da wäre Conrad die bessere Wahl. Sonst würde ich mal im Modellbaubereich gucken. Zum Rohloff/Matek kann ich nur sagen, dass ich ihn mir zum Geburtstag schenken lassen; als Mechatronik-Ing sollte man sowas zumindest im Regal stehen haben. Sonst gibt es ja noch die Möglichkeit der Bücherei...
Hi Rahul, du meintest wohl rs-online.com, nicht .de :) ich bin kein Versicherungsexperte danke dir! johannes
ja, genau... Aber vielleicht brauchst du dann eine Versicherung... ISEL hat tolle Sachen... und gute Preise... So, nachgeguckt z.B: www.ghw-modellbau.de Mäder-Zahnräder findet man per google, hat es aber lieber, mit Firmen zu verhandeln. Laut Aussage eines Vertreters auf einer Messe, liefern die auch ab 100 Euro an Privat. Könnte sich inzwischen geändert haben...
Tatsache, isel hat einiges. Danke dir fuer die links! Was fuer einen Stepper oder Servo muss ich verzenden zenn ich zB auf 0,5 mm genau regeln will. Wie rechnet man sich aus diesen Angaben ein Getrieb und einen Motor aus. Kennt sich jemand mit AC-Servos aus? angeblich gibt es das. Johannes
Die Genauikeit eines Schrittmotors kannst du dir anhand der Schritte pro
Umdrehung und deiner UEbersetzung ausrechnen.
Bei Servomotoren funktioniert das im Prinzip aehnlich, nur kommt es
dann auf die Aufloesung des Inkrementalgebers an.
Was mich ein wenig erschreckt ist doch wie wenig Ahnung du hast. Um
dein Getriebe und Motor auszurechnen musst du z.B auch wissen wie
schnell du etwas bewegen musst und welche Masse das hat. Ich empfehle
dir mal die Kataloge der diversen Motorenhersteller. Die haben da
normalweise auch immer Beispiele drin wie man das berechnet.
Ueberhaubt solltest du dir erstmal Gedanken darueber machen ob du nun
einen Schrittmotor verwenden willst oder einen Servo.
Schrittmotor:
1. Einfach und preiswert
2. Langsam
3. Wenig Kraft beim verfahren, oder sehr grosser Motor
4. Grosses Haltemoment
5. Eventuell Positionsverlust bei groben Stoessen gegen die
Mechanik
Servomotor
1. Teurer und bedarf einer aufwenigen Regelung.
2. Bei hohen Geschwindigkeiten ein SpezialIC notwendig das
den Inkrementalgeber mitzaehlt
3. Es gibt bei stoessen gegen die Mechanik normalerweise eine
kleine Abweichung die aber dann ausgeregelt wird.
4. Besserer Wirkungsgrad als Schrittmotor. (kleiner, weniger
waerme)
Wenn du soetwas nur einmal brauchst dann kannst du bei den grossen
Herstellern Motoren mit Elektronik kaufen. Du bist dann wohl so
irgendwo mit 500-1000Euro dabei. Das ist natuerlich viel billiger als
sich alles selber zu entwickeln. (wenn Arbeitszeit Geld kostet)
Ansonsten ist es leider so das man viel Erfahrung braucht um wirklich
sicher einzuschaetzen was eine gute Loesung ist. Deswegen kannst du bei
den Motorherstellern auch normalerweise mit einem Ing telefonieren und
dem Fragen stellen.
Allgemein gesagt, es ist ziemlich einfach etwas zu bauen das 10min
funktioniert. Soll es 365Tage im Jahr funktionieren und kostet ein
Ausfall Geld wird es schwierig weil man oft auf Probleme stoesst an die
man nicht denkt.
Willst du dir uebrigens Privat etwas basteln also irgendeinen
Spielkram, wuerde ich einen moeglichst alten und massiven Scanner
ausschlachten. Alleine die Kohle fuer das Linearkugellager und der
Fuehrungsstab koennten einen Bastler naemlich die Traenen in die Augen
treiben.
Olaf
Hi Olaf, dass ich mich erst schlecht auskenn weiss ich :) darum frag ich ja. Du bist offensichtlich ein Profi mit Praxiserfahrung... Danke fuer deine ausfuehrliche Antwort und die vielen Tips. Ich werd hoechstwarscheinlich einen DC-Servo verwenden. Die Last ist nicht gross (notwendige Kraft ist ca. 8-10N), und die Geschwindigkeit ist nicht astronomisch. Ich moechte ca 20mm pro Sekunde schaffen und dabei eine akzeptable Regelung (Fehler bei max 0.5mm) erhalten. Ich will im Endeffekt keine Masse Bewegen, sondern ein Geraet bedienen zum schneiden (das Geraet hat natuerlich selber auch Masse, aber nur sehr wenig; dafuer hat es aber Reibung, weil es nicht bloss eine Schere ist) Es muss nicht 365 Tage funktionieren, aber ab und zu ein zuverlaessiges Stundchen :) danke nochmals, Johannes
Also mir scheint ein Servo aus dem Modellbau dafür prima geeignet. Letztendlich tun die in den Modellen so ziemlich genau das, was Johannes beschreibt, und sie sind billig zu haben.
Also eine Genauigkeit von 0.5mm ist natuerlich kein grosses Problem. Auch 0.1mm sind sicherlich noch gut machbar. Das haengt natuerlich vom Inkrementalgeber und dem Getriebe ab. Du kannst die Genauigkeit relativ beliebig nach oben schrauben wenn du einen Geber mit hoher Aufloesung nimmst. Du bezahlst aber dafuer mit hohen Frequenzen beim schnellen verfahren. Das Problem ist die Regelung. Sowas zu reglen ist ziemlich kompliziert. Du kannst dir nun ein Buch ueber Regelungstechnik besorgen und wirst mit den Ohren schlackern was die da an Mathematik auffahren. Wenn du das alles drauf hast dann wirst du etwas boeses bemerken. Es ist relativ einfach deinen Regler zu berechnen, es ist noch einfach zu bestimmen was du fuer eine Regelstrecke hast, wie denn genau die Parameter deiner Reglestrecke sind da wird es leider schwierig. Besonders dann wenn sich deine Strecke aendert, z.B durch Alterung oder Schmutz. Die Optimierung des Reglers wird am meisten Zeit brauchen. Relativ verbreitet ist da etwas das heisst Kaskadenregler. Du regelst dazu die Drehzahl des Motor z.B mit einem PI Regler und dann den Sollwert dieses Reglers nochmal extra durch deinen Positionsregler. Wenn du wenig Masse hast und viel Reibung (daempfung) ist dein System uebrigen eher leichter zu beherschen. .-) Noch ein Tip am Rande, achte darauf das das Spiel in der Mechanik geringer als deine Aufloesung bleibt. Sonst regelt der Motor an seiner Sollposition ohne Last und er bekommt das grosse zittern. :-] Was die Auswahl der Motore angeht unterhalte dich unbedingt mit einem faehigen Ing eines der Motorenhersteller (Faulhaber, Maxxon). So ein Motor wird prinzipiel nach deinen Beduerfnissen zusammengestellt. Also Leistung und Spannung des Motor, Uebersetzung und Art des Getriebes und Aufloesung des Inkrementalgebers. Ich schaetze mal du wirst fuer so einen Motor 150-250Euro auf den Tisch legen. Solltest du es schaffen das mit einem Modellbauservo hinzubekommen, ich hab da aber bedenken, dann wird es natuerlich billiger. Die funktionieren auch nicht sehr lange im Dauerbetrieb weil die billige Potis fuer die Position verwenden. Vielleicht kannst du ja so einen Servo als Basis nehmen und auf ein 10-Gang Poti umruesten. Diese Potis gibt es extra fuer starke Beanspruchung und du hast dann auch eine bessere Genauigkeit. Olaf
Hi, meine Ohren haben schon geschlackert... Theorie hab ich schon viel hinter mir :) Kaskadenregelung, Zustandsregelungen usz sind bekannt, aber eben nur in der Theorie... noch. danke fuer deine Antwort, Johannes
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