Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Slider - Motorwahl und Präzision


von Karl H. (alles_karl)


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Hallo Forum!

Seit einiger Zeit lese ich immer mal wieder hier im Forum und schon oft 
habe ich dadurch Hilfe bei den kleinen Baustellen meiner Projekte 
bekommen. Vielen Dank für die vielen professionellen Beiträge!

Zur Zeit bastel ich an einem Kameraslider (wahrscheinlich das tausendste 
Selbstbau-Projekt in die Richtung), mit dem Unterschied zu den meisten 
Projekten dieser Art, dass ich ihn nicht unbedingt für 
Zeitraffer-Aufnahmen benutzen will.

Um den Beitrag abzukürzen, eine Übersicht was ich habe:
- ein IGUS DryLin W Linerführungssystem mit Zahnriemenantrieb versehen
- Arduino UNO
- L6202 Motortreiber (laut Datenblatt + Nutzerhinweisen geschalten)
- Getriebemotor RB-35 von Conrad
  http://www.conrad.de/ce/de/product/227579/Modelcraft-Getriebemotor-RB-35
- Drehgeber HEDS-5500
- Taster  Display  ...

Der Motor ist nur zum probieren und letztendlich zu schwach. Zudem merke 
ich, dass ich mit dem Getriebemotor an grenzen Stoße, was die Präzision 
angeht. Da ich Getriebemotoren generell eine Chance geben will, meine 
Frage:
Wie präzise kann ich werden?

Bisher kann ich Fahrten, die ich manuell steuere, aufnehmen und 
abspielen. Schwierig wird es aber wenn ich die Fahrt in einer anderen 
Geschwindigkeit abspielen will.

Ich hab überlegt eine Kalibrierung einzubauen, so dass je nach Last 
(Kameragewicht, Schräglage, ...) die nötige PWM Ansteuerung des Motors 
errechnet wird um eine bestimmte Geschwindigkeit zu fahren. In das ganze 
dann aber auch die Trägheit, unterschiedliche 
Beschleunigungen/Bremsungen  einzurechnen scheint mir auf diese Weise 
aber nicht realisierbar.

Mein Vorbild ist der Slider von Ditogear:
http://ditogear.com/products/omnislider/specifications/

Mit dem hab ich auch schon gedreht, der ist sehr ausgefeilt. Ich will 
aber gerne erstmal selbst Herumprobieren und mit dem Thema warm werden, 
bevor ich mir evtl. für viel Geld ein teures System zulege.

Was mich bei dem wundert ist die Angabe, dass es den Slider in zwei 
Ausführungen gibt: Stepper und Servo - wobei die Servo-Version besser 
(teurer) ist.
Laut Datenblatt gehen Schritt von 0,1mm auf der Schiene. 
Maximalgeschwindigkeit sind 1m / 3,85 sec. Dass finde ich eine große 
Spannweite.
Meint ihr das die Servo-Version dann tatsächlich mit einer Art 
Getriebemotor und Encoder umgesetzt ist? Das Teil ist sehr präzise.

Viele Grüße,
Karl

von Pepe (Gast)


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ich würde nicht auf ein Getriebe sondern auf einen Riemenantrieb tippen. 
Die Box mit dem Motor drin würde meiner Meinung nach dafür sprechen. Und 
dann bekommst Du die 0,1mm locker auch sauber geregelt. Ich selbst setze 
Heds/m Encoder bei Auflösungen mit Riementrieb bis 0.008mm ein. Klar, da 
stimmt die absolute Position sicher nicht sauber mehr, aber die sprechen 
in den Specs ja auch nicht von absoluten Genauigkeiten. ;-)

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Karl,

> Zur Zeit bastel ich an einem Kameraslider (wahrscheinlich das tausendste
> Selbstbau-Projekt in die Richtung),

Vermutlich...

> - L6202 Motortreiber (laut Datenblatt + Nutzerhinweisen geschalten)

Was bedeutet das konkret? Es heißt übrigens geschalte*t* [1].

> - Getriebemotor RB-35 von Conrad
>   http://www.conrad.de/ce/de/product/227579/Modelcraft-Getriebemotor-RB-35

Was ist denn das genau für ein Getriebe?

> Der Motor ist nur zum probieren und letztendlich zu schwach. Zudem merke
> ich, dass ich mit dem Getriebemotor an grenzen Stoße, was die Präzision
> angeht. Da ich Getriebemotoren generell eine Chance geben will, meine
> Frage:
> Wie präzise kann ich werden?

Was verstehst du unter Präzision? Positionergenauigkeit oder Gleichlauf 
bei langsamen Geschwindigkeiten? Verwendest du deinen Encoder auch zum 
Regeln? Wenn ja, wie sieht dein Regler aus, und wo ist der Geber 
angebaut, hinten am Motor oder möglichst nah an der Last?

> Ich hab überlegt eine Kalibrierung einzubauen, so dass je nach Last
> (Kameragewicht, Schräglage, ...) die nötige PWM Ansteuerung des Motors
> errechnet wird um eine bestimmte Geschwindigkeit zu fahren. In das ganze
> dann aber auch die Trägheit, unterschiedliche
> Beschleunigungen/Bremsungen  einzurechnen scheint mir auf diese Weise
> aber nicht realisierbar.

Richtig, das kannst du vergessen. Du musst schon eine richtige Regelung 
aufbauen.

> Mein Vorbild ist der Slider von Ditogear:
> http://ditogear.com/products/omnislider/specifications/

Merkwürdige Idee, Geschwindigkeiten in s/m statt m/s anzugeben...

> Laut Datenblatt gehen Schritt von 0,1mm auf der Schiene.
> Maximalgeschwindigkeit sind 1m / 3,85 sec. Dass finde ich eine große
> Spannweite.

Warum? Das eine ist ein Weg, das andere eine Geschwindigkeistangabe 
(bzw. der Kehrwert davon). Das entspricht ca. 260mm/s, was für einen 
Zahnriemen-Antrieb durchaus realistisch ist.

> Meint ihr das die Servo-Version dann tatsächlich mit einer Art
> Getriebemotor und Encoder umgesetzt ist? Das Teil ist sehr präzise.

Eine Auflösung von 0,1mm würde ich nicht als sehr präzise bezeichnen. 
Vielleicht meinen die auch Genauigkeit und nicht Auflösung, aber den 
Wert würde ich denen nicht unbesehen abnehmen. Vor allem dann nicht, 
wenn die 0,1mm bei der Stepper-Version über Mikroschritte erreicht 
werden [2].

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] 
http://www.spiegel.de/kultur/zwiebelfisch/zwiebelfisch-die-sauna-ist-angeschalten-a-339978.html
[2] 
http://www.schrittmotor-blog.de/positioniergenauigkeit-von-schrittmotoren/

: Bearbeitet durch User
von Karl H. (alles_karl)


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Hallo Pepe und Thorsten Ostermann,

vielen Dank für die Antworten.

@Pepe: Ja stimmt, daran hab ich noch gar nicht gedacht. Der Schlitten 
lässt sich - wenn der Slider nicht unter Strom ist - hin und her 
schieben, so wie ich das verstanden habe, wäre das bei einem Getriebe 
nicht so leicht.


>> - L6202 Motortreiber (laut Datenblatt + Nutzerhinweisen geschalten)
>
> Was bedeutet das konkret? Es heißt übrigens geschalte*t* [1].

... die kleinen Sprachfehler des Lebens ... ;)
Die Schaltung ist wie bei "rn-wissen.de" aufgebaut: 
http://rn-wissen.de/wiki/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung#L6202_f.C3.BCr_1_Motor
Mit Nutzerhinweisen meine ich nur die Verbesserungen/Korrekturen 
(Kondensator-Kapazitäten, etc.), die man dann in diversen Foren immer so 
findet.
Ich werde mir anstatt dieser Lösung aber demnächst mal eine gute 
Treiber-Platine recherchieren und besorgen. Wenn ihr da Tipps habt, freu 
ich mich natürlich.


>> - Getriebemotor RB-35 von Conrad
>>   http://www.conrad.de/ce/de/product/227579/Modelcraft-Getriebemotor-RB-35
>
> Was ist denn das genau für ein Getriebe?

Hm. Gute Frage. Ich kenn mich mit Getrieben (noch) nicht so wirklich 
aus. Es ist exakt der Motor der verlinkt ist. Da ich den austauschen 
muss, wenn ich vernünftige Fahrten machen will, hab ich mich nicht näher 
damit beschäftigt.


>> Wie präzise kann ich werden?
>
> Was verstehst du unter Präzision? Positionergenauigkeit oder Gleichlauf
> bei langsamen Geschwindigkeiten? Verwendest du deinen Encoder auch zum
> Regeln? Wenn ja, wie sieht dein Regler aus, und wo ist der Geber
> angebaut, hinten am Motor oder möglichst nah an der Last?

Positioniergenauigkeit. Bisher habe ich noch keinen Regelkreis 
eingebaut. Ich hatte vermutet, dass die ganze Verarbeitung mit dem 
Arduino zu lange dauert (Daten auslesen, abgleichen, umsetzen), hab es 
tatsächlich aber auch noch nicht probiert. Wenn ihr meint das es 
Grundsätzlich möglich ist, werde ich wohl mal in die Richtung weiter 
machen und doch erstmal mit einem Getriebemotor oder Riemenantrieb 
arbeiten.
Der Drehgeber ist direkt auf der Motorachse, also zwischen Motor und 
Zahnriemenrad. Die ganze Konstruktion ist der eines anderen 
Slides-Bauers nachempfunden: 
http://cms.stefankohler.de/film/selbstbau/camslider/nachbauen/ bzw. 
https://vimeo.com/21742727


>> Laut Datenblatt gehen Schritt von 0,1mm auf der Schiene.
>> Maximalgeschwindigkeit sind 1m / 3,85 sec. Dass finde ich eine große
>> Spannweite.
>
> Warum? Das eine ist ein Weg, das andere eine Geschwindigkeistangabe
> (bzw. der Kehrwert davon). Das entspricht ca. 260mm/s, was für einen
> Zahnriemen-Antrieb durchaus realistisch ist.

Ja stimmt, Sie nutzen die 0,1mm Schritte allerdings, um in 450 Tagen ein 
Meter zu fahren und somit ist der Einsatzbereich für diesen Slider 
außergewöhnlich groß (kann für Zeitraffer, aber auch Normal-Video 
benutzt werden). Für mich als Motoren- und Antriebstechnik-Einsteiger 
klang das beeindruckend ...

>> Meint ihr das die Servo-Version dann tatsächlich mit einer Art
>> Getriebemotor und Encoder umgesetzt ist? Das Teil ist sehr präzise.
>
> Eine Auflösung von 0,1mm würde ich nicht als sehr präzise bezeichnen.
> Vielleicht meinen die auch Genauigkeit und nicht Auflösung, aber den
> Wert würde ich denen nicht unbesehen abnehmen. Vor allem dann nicht,
> wenn die 0,1mm bei der Stepper-Version über Mikroschritte erreicht
> werden [2].

Da sieht man mal ... für mich sind 0,1mm schon präzise. Aber es kann 
natürlich nicht fein genug sein. Ich hab schon mit diversen Motion 
Control Systemen (als Kameraassistent) gearbeitet, die sehr 
Positionsgenau arbeiten. Es gibt bei den großen Systemen dann auch ein 
sogenanntes Genlock, dadurch wird das Motion Control System mit der 
Kamera gesynct, um das auslesen des Kamera-Sensors immer exakt auf die 
Bewegung zu synchronisieren. Wenn die Kamerafahrt mehrmals 
hintereinander gedreht wird, liegen die aufgenommen Bilder somit exakt 
übereinander.

Es kann also nie genau genug sein (mit der Positionierung).

Da frage ich mich nur, ob das mit Getriebemotor und Regelung geht oder 
ein Schrittmotor mit zusätzlicher Regelung (damit man Schrittverluste 
erkennt) nicht noch genauer ist?

Hier, dass war das Projekt, wo wir den Ditogear-Slider benutzt haben: 
https://www.youtube.com/watch?v=vLDn17GBKd4
Ist alles Stopptrick-Animation, also immer Einzelbilder und der Slider 
hat während der Fahrten, Schritte pro Einzelbild gemacht die man mit 
bloßen Augen nicht gesehen hat. Dass hat mich fasziniert.

Viele Grüße,
Karl

: Bearbeitet durch User
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