Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorsteuerung an Drillmaschine


von Toni K. (toniku)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe ein Problem an einer Sämaschine, die von einem Traktor gezogen 
wird.

Der technische Hintergrund:
Der Traktor mit 12 V Bordspannung ist über ein Anhängerkabel mit der 
Sämaschine verbunden und dort läuft ein DC-Motor (Daten liegen momentan 
nicht vor, vielleicht wie Scheibenwischermotor) mit 12 V. Dieser 
verteilt das Saatgut gleichmäßig.

Das Problem:
Der Motor kann ausfallen weil z.B.
A) sich das Anhängerkabel gelöst hat,
B) vergessen wurde den Schalter einzuschalten,
C) der Motor defekt ist,
D) der Keilriemen zerrrissen ist.

Eine zwar vorhandene Kontrolllampe wird meistens übersehen und eine 
ebenfalls vorhandene Hupe gibt nur ein Signal beim Einschalten.

Lösungsansatz:
Es sollte beim Ausfall des Motors ein akustisches und optisches Signal 
den Traktorfahrer oder das Bedienpersonal auf der Drillmaschine 
alarmieren. Doch wie bekommt man das zuverlässig hin? Die Maschine ist 
ca. 10 Stunden am Tag im Einsatz. Macht man so etwas mit Relais, 
Trasitoren oder µCs? Ich bin kein Elekronikfachmann, aber einfache 
Sachen würde ich schon hinkriegen. Hat vielleicht jemand eine Idee?

LG Toni

von Frank B. (frank501)


Lesenswert?

Die robuste Lösung wäre vermutlich ein retriggerbares, abfallverzögertes 
Zeitrelais, welches von einem stabilen Endschalter betätigt wird, der 
von der anzutreibenden Welle bei jeder Umdrehung einmal betätigt wird.
Wenn dann nach der eingestellten Zeit das Signal vom Endschalter nicht 
gekommen ist, läuft die Zeit ab und das Relais schaltet. Dieses Signal 
kann man dann einfach nutzen um eine Hupe und/oder eine Signalleuchte 
anzusteuern.

Das Problem: Fällt die Versorgungsspannung (12V von der Zugmaschine) weg 
dann blinkt und leuchtet nichts.
Wenn allerdings Zeitrelais und Hupe auf der Zugmaschine sitzen, und nur 
das Signal vom Endschalter über den Stecker des Anhängerkabels oder eine 
eigene Leitung laufen, wird auch dieser Ausfall erkannt.


Zeitrelais gibt es viele, und vermutlich auch für 12V. Da etwas 
passendes zu finden dürfte nicht das größte Problem sein.

Frank

Edit:
Zeitreiais z.B. MFZ12 von Eltako
oder speziell für den KFZ Bereich : Minuske N2-1224-0101

: Bearbeitet durch User
von Toni K. (toniku)


Lesenswert?

Hallo,

das ist ja schon mal eine sehr gute Idee. Mit dem Miunske N2-1224-0101 
sollte es wohl am ehesten realisierbar sein. Ich habe zwar noch keinen 
Shop oder Preis finden können, aber das sollte nicht das Problem sein.

Problematischer wäre da die Betätigung des Endschalters oder ähnliches, 
da die Maschine ziemlich eng verbaut ist. Es wäre auch eine ziemlichhohe 
Schaltfrequenz, was kann so ein Endschalter da vertragen? Ich schau mir 
das morgen mal genau an.

LG Toni

von Frank B. (frank501)


Lesenswert?

Alternativ zu einem mechanischen Endschalter kann man auch induktive 
Näherungssensoren verwenden.
Die sind mechanisch nicht anfällig und auch Schmutz machen ihnen nicht 
viel aus.
Der induktive Endschalter muß ja nur auf ein Teil der Welle gerichtet 
werden, welches einmal pro Umdrehung vorbei kommt und metallisch ist.

Frank

von Sebastian S. (amateur)


Lesenswert?

>A) sich das Anhängerkabel gelöst hat,
Das lässt sich elektrisch überprüfen

>B) vergessen wurde den Schalter einzuschalten,
Das ist zweideutig, da es ja sein kann, dass das Teil nicht genutzt 
werden soll. Z.B. auf dem Weg zum Einsatz.

>C) der Motor defekt ist,
Das ist ebenfalls eine mehrdeutige Problematik.
- Der Motor soll ja nicht immer laufen
- Der Motor wird bei jeder Wendung absichtlich kurzzeitig stillgelegt.

>D) der Keilriemen zerrrissen ist.
Hier ist die Überprüfung im Grunde genommen recht einfach - aber nur 
theoretisch. Auf einem landwirtschaftlichen Gerät geht es nämlich recht 
schmutzig zu. Weshalb Lichtschranken, Tastschalter oder Kontrollrollen 
nicht ganz unproblematisch sind. Ein ordentlich Brocken Dreck macht dem 
freundlichstem Sensor den Gar aus.

Also es ist möglich, aber sowohl der Betrieb (robust) als auch die 
Eigenüberwachung (schmutzig) erfordern einiges an landwirtschaftlicher 
Erfahrung.

von michael_ (Gast)


Lesenswert?

Thomas K. schrieb:
> Der Motor kann ausfallen weil z.B.
> A) sich das Anhängerkabel gelöst hat,
Über einen Stromsensor am Traktor.
> B) vergessen wurde den Schalter einzuschalten,
Das ist kein Motorausfall. Da hilft nur Gehirn einschalten. Evtl. eine 
Verknüpfung mit Gerät absenken o.ä. wäre denkbar.
> C) der Motor defekt ist,
War der Motor schon mal defekt? Regelmäßige Wartung bringt da Abhilfe. 
Vor allem der Kohlen.
> D) der Keilriemen zerrrissen ist.
Heutige Keilriemen gehen nicht einfach so defekt. Vor 30 Jahren war das 
noch anders.
Vorausschauender Austausch sollte Pflicht sein. Ist doch Pfennigkram.
Wie beim Auto.

von Frank B. (frank501)


Lesenswert?

Sebastian S. schrieb:
>>A) sich das Anhängerkabel gelöst hat,
> Das lässt sich elektrisch überprüfen

Das ist bei der Überprüfung der Wellendrehung (es muß ja nicht die 
schnellste welle der Mechanik sein) mit erschlagen.


Sebastian S. schrieb:
>>B) vergessen wurde den Schalter einzuschalten,
> Das ist zweideutig, da es ja sein kann, dass das Teil nicht genutzt
> werden soll. Z.B. auf dem Weg zum Einsatz.
Das ist die Einzige Voraussetzung. Der Schalter muß schon bewusst 
eingeschaltet werden.


Sebastian S. schrieb:
> Weshalb Lichtschranken, Tastschalter oder Kontrollrollen
> nicht ganz unproblematisch sind.
...
> Ein ordentlich Brocken Dreck macht dem
> freundlichstem Sensor den Gar aus.

Deshalb mein Vorschlag, einen induktiven Sensor zu verwenden.
Die gibt es auch in mechanisch sehr robust. Und auch an einer 
landwirtschaftlichen Maschine lässt sich meistens eine Stelle finden, an 
der Schmutz und Dreck keine große Gefahr darstellen.


Ich bin zwar nicht wirklich firm auf dem Gebiet der Landmaschinen, aber 
da es anscheinend einiges an Systemen gibt, die mit wesentlich 
empfindlicherer Sensorik arbeiten, wie z.B. Kameras, gehe ich davon aus, 
das eine einfache Erfassung einer Wellendrehung machbar sein sollte, 
wenn man entsprechend robuste Sensorik verwendet und diese an weniger 
beanspruchten Stellen anbringt.
Der ganze Rest der Auswertung (Relais, Hupe) soll ja, so wie ich es aus 
dem Einstiegspost lese, im Führerhaus der Zugmaschine sitzen, wo mit 
weniger Verschmutzung zu rechnen ist.




Was mir aber noch einfällt: Wenn die Welle gerade so stehen bleibt, das 
der Schalter, egal welcher Art, betätigt ist, wird es nie einen Alarm 
geben. Um diesen Fall ab zu decken ist noch ein zweites Zeitrelais 
nötig. Eines mit einer Einschaltverzögerung, das parallel zum Ersten 
durch den Sensor angesteuert wird und die Hupe ansteuert wenn der Sensor 
dauerhaft betätigt wird.


Frank

von hinz (Gast)


Lesenswert?

Frank B. schrieb:
> Was mir aber noch einfällt: Wenn die Welle gerade so stehen bleibt, das
> der Schalter, egal welcher Art, betätigt ist, wird es nie einen Alarm
> geben.

Sensorsignal kapazitiv gekoppelt aufs Zeitrelais geben.

von ToniKu (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

vielen Dank euch allen für die vielen guten Tipps und Anregungen :-) Ich 
haben mal zwei Fotos gemacht. Zu den einzelnen Punkten will ich noch was 
anmerken:

Der Motor soll zum Transport schon ausgeschaltet werden, dann soll 
natürlich keine Hupe angehen ;-)

Dass das Vergessen des Einschaltens ein subjektiver Fehler ist, ist 
klar. Das passiert leider doch öfters. Wir drillen damit aber sehr 
wertvolle Versuchsparzellen. Ich will also verhindern, dass da Fehler 
passieren.

Es stimmt, weder Motor noch Keilriemen sind in den letzten
14 Jahren (!)ausgefallen, also wäre das nicht das Hauptproblem.

Das mit dem induktiven Sensor klingt interessant. Wie funktioniert der 
eigentlich? Wäre dieser
 http://www.automation24.de/positionssensoren/induktiver-sensor-datalogic-95b066960-is-08-h1-s1-i1-2192-0.htm?refID=adwords_shopping_DE&gclid=CPWQjc_niskCFYqRGwodXYMIFQ
vielleicht verwendbar?

VG Toni

von Frank L. (hermastersvoice)


Lesenswert?

du hast geschrieben dass sowohl Kontrollampe als auch Hupe vorhanden 
sind. Die Hupe hupt nur nicht wie es gewünscht ist. Da wäre es doch am 
Einfachsten die Verschaltung der Hupe nach Wunsch zu ändern oder eine 
zweite Hupe zusätzlich zur Lampe anzuschliessen.

von michael_ (Gast)


Lesenswert?

ToniKu schrieb:
> Dass das Vergessen des Einschaltens ein subjektiver Fehler ist, ist
> klar.

Was passiert denn noch beim Drillen?
Mechanisch oder elektrisch.
Dies und den Motor über ein UND verknüpfen.

Den Riemen am Motor würde ich mal wechseln. Er hat es verdient.

von Jürgen D. (poster)


Lesenswert?

Frank B. schrieb:
> Was mir aber noch einfällt: Wenn die Welle gerade so stehen bleibt, das
> der Schalter, egal welcher Art, betätigt ist, wird es nie einen Alarm
> geben.

Da würde man schon zwei Sensoren brauchen, wie bei einer Computermaus,
die immer im Wechsel betätigt werden. Nur abfragen eines Sensors kann 
Probleme machen wenn das Betätigungselement ungünstig stehen bleibt und 
der Sensor durch das rumpeln über den Acker prellt.

Haben Landmaschinen wirklich nur 12V? Ich dachte das währen wie bei LKW 
24V.

von michael_ (Gast)


Lesenswert?

Am Motor steht 24V!

von Toni K. (toniku)


Lesenswert?

Hallo,

ja, der Traktor hat eine 12V-Anlage, ich habe auch gestaunt, als ich 
heute die Angabe "24V" auf dem Firmenschild des Motors las. Nun ist da 
nicht nur ein einfacher Schalter dran, sondern eine Wahlrad für drei 
verschiedene Drehzahlen. Da könnte es ja sein, dass in der 
Bordelektronik der Drillmaschine der Strom hochtransformiert wird oder 
der Motor läuft eben nur mit 12V. Die 12V im Feldversuchswesen sind aber 
an den kleinen Maschinen nicht ungewöhnlich.

Zur Frage, was dannach passiert, elektrisch eigentlich nichts mehr. Oben 
schüttet der Bediener eine Tüte mit Saatgut ein. Dieses fällt mittig auf 
einen Kegel, der außen von einen Band angetrieben wird und sich um seine 
Achse dreht. Das Band dreht sich bei der Überfahrt über eine 
Versuchsparzelle genau einmal um 360°. Dann kommt der Motor, der 
permanent läuft, ins Spiel. Er treibt die Nosselscheibe an und das 
Saatgut wird in 10 Rohre gleichmäßig verteilt. Durch die Rohre rutscht 
das Saatgut bis zu den Tüllen mit je einem Schar und wird im Ackerboden 
abgelegt. Fällt nun der Motor aus, so verteillt sich das gesamte Saatgut 
auf nur vier Rohre - die Parzelle ist nicht mehr auswertbar.

Die Drillmaschine verfügt über eine eigene Kontrolllampe und diese 
öminöse Hupe. Die Lampe ist parallel zum Motor geklemmt und die Hupe 
gibt beim Einschalten einen kurzen Ton ab. Wir haben z.Z. eine zweite 
Kontrollampe im Traktor angebracht. Bei Sonnenschein sind aber beide 
schlecht zu sehen.

Es wäre eben gut, wenn es ein deutliches Signal gäbe, wenn etwas nicht 
stimmt. Noch besser wäre eine sichere Kontrolle, ob in allen 10 Rohren 
das Saatgut rieselt (ca. 6 g je Parzelle und Rohr) Dann hätte man auch 
gleich noch eine Kontrolle, um Verstopfungen der Rohre vorzubeugen. 
Vielleicht ist da auch der induktive Sensor die Lösung. Damit wäre das 
ganze Motorproblem mit erschlagen.

Ich hatte schon daran gedacht, einen Lichtorgelbausatz "zweck zu 
entfremden". Also, solange Körner auf's Mikro rieseln blinken 10 LEDs, 
hört aber eine auf, ist was faul. Nur, wie lange machen die Mikros da 
mit, rieseln die Körner laut genug, bleiben auch keine Körner auf dem 
Mikro liegen und fallen dann in die nächste Parzelle?

Vielleicht gibt es auch noch geeignetere Sensoren. Das Dumme ist nur, 
ich bin kein Elektonikfachmann,ich weiß nicht wie ich "den Motor über 
ein UND verknüpfe" ,wie ich ein "Sensorsignal kapazitiv gekoppelt aufs 
Zeitrelais gebe" oder wie ich genau einen Sensor einbinde.

VG Toni

von Frank B. (frank501)


Lesenswert?

hinz schrieb:
> Sensorsignal kapazitiv gekoppelt aufs Zeitrelais geben.

Das funktioniert mit digitalen Bausteinen (oft) aber bei Steuerungen bei 
denen man a) auf Nummer Sicher gehen will und die b) auch noch mit 
robusterer Technik wie Relais arbeiten nur selten zuverlässig.


Jürgen D. schrieb:
> Da würde man schon zwei Sensoren brauchen, wie bei einer Computermaus,
> die immer im Wechsel betätigt werden. Nur abfragen eines Sensors kann
> Probleme machen wenn das Betätigungselement ungünstig stehen bleibt und
> der Sensor durch das rumpeln über den Acker prellt.

Deshalb auch mein Vorschlag, zwei Zeitrelais zu verwenden. Eine solche 
Überwachung ist eine Grundschaltung der Steuerungstechnik (wenn man 
nicht mit SPSen arbeitet, da ist sowas in einer Hand voll Programmzeilen 
verwurstelt).


Toni K. schrieb:
> Wir haben z.Z. eine zweite
> Kontrollampe im Traktor angebracht. Bei Sonnenschein sind aber beide
> schlecht zu sehen.

Dazu gibt es Lampen, die hell genug leuchten so das sie auch bei 
direkter Sonneneinstrahlung erkennbar sind. Ansonsten kann man immer 
noch elektromechanische Kennmelder verwenden, die leuchten garnicht.


Toni K. schrieb:
> gleich noch eine Kontrolle, um Verstopfungen der Rohre vorzubeugen.
> Vielleicht ist da auch der induktive Sensor die Lösung. Damit wäre das
> ganze Motorproblem mit erschlagen

Das wird nicht funktionieren, denn ein induktiver Sensor reagier nur auf 
metallische Gegenstände.
Für solche Zwecke gibt es kapazitive Sensoren, die auch bei 
nichtmetallischen Medien recht zuverlässig arbeiten.



Toni K. schrieb:
> Ich hatte schon daran gedacht, einen Lichtorgelbausatz "zweck zu
> entfremden".

Das wird nicht lange gut gehen, denn die Umgebung ist für einen solchen 
Bausatz alles andere als Ideal.



Toni K. schrieb:
> ich weiß nicht wie ich "den Motor über
> ein UND verknüpfe" ,wie ich ein "Sensorsignal kapazitiv gekoppelt aufs
> Zeitrelais gebe" oder wie ich genau einen Sensor einbinde.

Eine UND-Verknüpfung ist im einfachsten Fall einfach nur die 
Reihenschaltung von Kontakten. Erst wenn Kontakt 1 UND Kontakt 2 
betätigt sind, kommt hinten etwas raus.


Toni K. schrieb:
> wie ich ein "Sensorsignal kapazitiv gekoppelt aufs
> Zeitrelais gebe" oder wie ich genau einen Sensor einbinde.

Das würde ich nicht machen. In der Steuerungstechnik "tut man sowas 
einfach nicht" weil es da andere Wege gibt, die dauerhaft zuverlässiger 
arbeiten.
In diesem Falle einfach zwei anstatt einem Zeitrelais.

Frank

edit:

ToniKu schrieb:
> Wäre dieser
> 
http://www.automation24.de/positionssensoren/induktiver-sensor-datalogic-95b066960-is-08-h1-s1-i1-2192-0.htm?refID=adwords_shopping_DE&gclid=CPWQjc_niskCFYqRGwodXYMIFQ
> vielleicht verwendbar?

Der würde funktionieren. Aber aus mechanischen Gründen würde ich eher zu 
etwas massiveren Sensoren greifen. Irgend etwas im M18 Gehäuse ohne 
vorstehendenKunststoffteil vorne

: Bearbeitet durch User
von Toni K. (toniku)


Lesenswert?

Hallo,

o.k. also einen bündigen mit M18 Gehäuse finde ich auf der Seite auch, 
aber wie geht es dann weiter? Brauche ich spezielle Kabel und Stecker? 
Muss ich mir noch eine spezielle Schaltung bauen oder ist die im Sensor 
enthalten. Wie ich sehe, gibt es Öffner und Schließer. Meine spannendste 
Frage ist aber, worauf soll der Sensor reagieren? Nur das Drehen des 
Motors ändert ja sicher nichts. Ich muß wohl ein Flacheisen o.ä. auf die 
Welle schrauben, das dann am Sensor dicht vorbei läuft (ähnlich wie beim 
Fahrradcomputer)? Oder verstehe ich da was falsch?

VG Toni

von Frank B. (frank501)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Toni K. schrieb:
> Hallo,
>
> o.k. also einen bündigen mit M18 Gehäuse finde ich auf der Seite auch,
> aber wie geht es dann weiter? Brauche ich spezielle Kabel und Stecker?
> Muss ich mir noch eine spezielle Schaltung bauen oder ist die im Sensor
> enthalten. Wie ich sehe, gibt es Öffner und Schließer. Meine spannendste
> Frage ist aber, worauf soll der Sensor reagieren? Nur das Drehen des
> Motors ändert ja sicher nichts. Ich muß wohl ein Flacheisen o.ä. auf die
> Welle schrauben, das dann am Sensor dicht vorbei läuft (ähnlich wie beim
> Fahrradcomputer)? Oder verstehe ich da was falsch?
>
> VG Toni

Der Näherungsschalter hat alles was zum Schalten nötig ist bereits 
eingebaut. Man braucht nur noch den dazu passenden Stecker, wenn nicht 
bereits ein Kabel montiert ist.
Am Einfachsten ist es, auf die Welle an passender Stelle eine 10er 
Mutter zu schweißen, auf die der Näherungsschalter reagieren kann.

Für die ganze Überwachung benötigt man dann nur noch zwei Zeitrelais, 
ein Anzugsverzögertes und ein Abfallverzögertes Und Hupe und/oder 
Leuchtmelder.

Ich habe mal einen Schaltplan angehängt, wie sowas funktionieren würde.

Frank

von toniku (Gast)


Lesenswert?

Hallo Frank,

danke für den Schaltplan, jetzt ist das alles schon verständlicher für 
mich! Bei Pepperl und Fuchs haben die aber auch "gepepperte" Preise ;-) 
Würde es dieser hier 
http://www.automation24.de/positionssensoren/induktiver-sensor-automation24-if7200-performanceline-i1-2058-0.htm 
vielleicht auch tun?

Dann fand ich im gleichen Shop noch eine Reflexionslichtschranke 
http://www.automation24.de/positionssensoren/reflexionslichtschranke-automation24-ogp108-basicline-i2-126-0.htm 
. Die wäre als Alternative zum Sensor auch interessant, da müsste ich 
wohl nur etwas weiße Farbe (als Reflektor) aud den Zahnriemen geben und 
bräuchte so nicht an der Welle schweißen oder ähnliches?

Für Miunske-Produkte habe ich leider noch keinen Anbieter gefunden. 
Vielleicht geht es ja über unseren Elektiker oder den Technikhändler.

VG Toni

von Frank B. (frank501)


Lesenswert?

Hallo Toni,

der Näherungsschalter ist genau so gut geeignet wie der Pepperl und 
Fuchs. Den hatte ich eigentlich nur als Beispiel heraus gesucht.
Allerdings hat dieser einen größeren Schaltabstand, das heißt, es darf 
mehr Luft zwischen Sensor und zu erfassendem Teil sein.

Einen optischen Sensor würde ich nicht verwenden, denn die sind 
gegenüber Staub und Schmutz sehr anfällig.

Für die Minuske Zeitrelais würde ich einfach mal direkt dort anfragen. 
Zumindest dürften sie ja wissen, wer ihre Produkte verkauft.

Frank

von Torsten W. (wirehead)


Lesenswert?

Gibt auch einfach Drehmeldegeräte von Dold, die versorgen den Ini und 
werten aus. Haben für Keilriemenabrisserkennung verarbeitet (nachrüstung 
von 70er Jahre Maschinen)

von Toni K. (toniku)


Lesenswert?

Hallo,

das klingt ja schon ganz gut. Den Näherungsschalter hatte ich mir mit 
diesem Schaltabstand ausgesucht, da könnte man noch drüber nachdenken, 
ob ein anderer besser wäre. Ich will nur verhindern, dass es zu 
irgendwelchen unbeabsichtigten Berührungen kommt.

Was mir noch Sorgen macht, ist die hohe Frequenz der Schaltvorgänge. Die 
Relais werden ja jede Minute 6000 mal betätigt. D.h. 3000 U/min x 2, ich 
würde, um Unwuchten zuvermeiden, ein überstehendes Flacheisen statt der 
U-Scheibe auf die Welle schrauben. Die Enden sollen dann den Sensor 
ansprechen. Oder kommt es bauartbedingt gar nicht zu so vielen 
mechanischen Schaltungen im Zeitrelais?

Das Drehmeldegeräte von Dold wäre da sicher eine elegante Lösung. Ich 
werde mal die Firmen kontaktieren.

LG und besten Dank
Toni

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.