Hallo, ich taste mich langsam mit "Franzis Lernpaket Mikrocontroller" in die Welt der Mikrocontroller vor. Es macht viel Spaß, aber leider bin ich noch kein Profi. Für mein neues Vorhaben bitte ich um Eure Expertise ;) Ein Schrittmotor soll alle x Sekunden um y Grad nach rechts oder links bewegt werden. Genauer gesagt, geht es um einen einzigen großen Uhrzeiger (ca. 44 cm lang und bis zu 200 g schwer), der am Schrittmotor befestigt und beliebig bewegt werden soll. Im Internet habe ich Schrittmotoren mit einem Schrittwinkel von 1,8° gefunden (Vollschrift, 200 Schritte für eine volle Umdrehung). Schrittmotoren in Halbschrift würden 0,9° schaffen und für eine volle Umdrehung 400 Schritte brauchen. Ich suche aber nach einem Schrittmotor mit einen Schrittwinkel von 0,25° (1440 Schritte für eine volle Umdrehung). Das ist wahrscheinlich sehr schwer zu finden und sicherlich auch sehr teuer. Ich könnte mir daher vorstellen, eher mit einem Schrittwinkel von 1,8° und Zahnrädern/Übersetzungen zu arbeiten. Für mein Vorhaben wäre es Ideal, alle 60 Sekunden einen 0,25° Schritt zu machen. Folgendes sollte auch beachtet werden: 1. Der Schrittmotor soll in der Lage sein, den großen Uhrzeiger zu bewegen (hohes Drehmoment). 2. Der Schrittmotor soll in der Bauform so klein wie möglich sein. 3. Ich habe gelesen, dass die Mikrocontroller einen ungenauen Takt angeben. Würdet Ihr einen Quarzkristall extern als Taktgeber benutzen? 4. Alles soll mit einer 9 Volt Batterie betrieben werden, wobei ich auch nicht jede Woche die Batterie wechseln möchte (Schrittmotor und Mikrocontroller könnten auch an separaten Batterien angeschlossen werden). Nun meine Frage an Euch: Welchen Schrittmotor, Treiber und Mikrocontroller würdet Ihr empfehlen? Am besten gleich mit Links? Besten Dank Grima
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Hi Die von Dir angedachte Schrittzahl wäre mir noch nicht unter gekommen. Was spricht dagegen, die benötigten Schritte dann zu machen, wenn Diese benötigt werden? Z.B. so: https://de.wikipedia.org/wiki/Bresenham-Algorithmus Wenn mehrere Schritte nötig sind, bei 200/400 Schritte pro Minute, bei 60 Sekunden kommen so mehrere Schritte pro Sekunde zusammen, man kann auch die Pausenzeit zwischen den Schritten entsprechend dehnen. MfG
Patrick J. schrieb: > bei 200/400 Schritte pro Minute Er braucht die in 24 Stunden! Er will so ne Uhr mit nur einem Zeiger bauen! Ich würde entweder ein Getriebe hernehmen, oder Mikroschritte probieren. Jeder vernünftige moderne Schrittmotortreiber kann das heutzutage. Wie genau die Zwischenschritte eingehalten werden, ist dann vom Motor abhängig. Sollte dann wohl grösser sein. Und IMMER bestromt werden. Vergiss das mit Batterien! Vorallem diese 9V haben das schlechteste Kapazität zu Volumen Verhältnis! Gruss Chregu PS: Gab's die fast genau gleiche Frage nicht schon vor ein paar Monaten?
Grima Y. schrieb: > Ich suche aber nach einem Schrittmotor mit einen Schrittwinkel von 0,25° > (1440 Schritte für eine volle Umdrehung). Gibt es nicht, selbst 5-phasige machen nur 500 Vollschritte bzw. 1000 Halbschritte pro Umdrehung. Also ein Getriebe, oder Mikroschritte. Grima Y. schrieb: > 4. Alles soll mit einer 9 Volt Batterie betrieben werden Kannst du bei einem Schrittmotor völlig vergessen, der kann den nicht austarierten Zeiger nur halten wenn er dauernd Strom bekommt. Mikroschritte oder Halbschritte kannst du ebenso voll vergessen, ohne Strom springt der Motor immer auf 1 von 200 Rastpositionen. Wenn du den Zeiger so austarierst, daß der Schrittmotor nur eine geringe Haltekraft aufbringen muss die er schon als magnetisches Rastmoment hat, dann kannst du nach einem Schritt den Strom abschalten, bekommst aber nur 200 Stellungen pro Umdrehung. Also ein Getriebe. Wenn das gar noch ein Schneckengetriebe ist, dann bekommst du womöglich Selbsthemmung. Aber den Stromverbrauch eines richtigen Uhrwerks mit seinem kleinen und schwachen Motor der minimal Strom benötigt und den stark untersetzenden Getriebe was Kraft gibt und den austarierten Zeigern, erreichst du eben nur so, wie die Uhrmacher seit Jahrhunderten. Vergiss also deinen "einfachen" Ansatz. Grima Y. schrieb: > 2. Der Schrittmotor soll in der Bauform so klein wie möglich sein. Möglich ist relativ. > 3. Ich habe gelesen, dass die Mikrocontroller einen ungenauen Takt > angeben. Würdet Ihr einen Quarzkristall extern als Taktgeber benutzen? Für eine Uhr macht das immer Sinn, einen Uhrenquartz, der interne RC Takt eines uC ist viel zu ungenau.
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Hi Unter diesen Umständen hätten wir zwischen den einzelnen Schritten halt 'etwas' mehr Zeit :) 3600 Sekunden für 400 Halb-Schritte ... alle 9 Sekunden einen Schritt und gut ist's. Müssten halt eine recht genaue Zeitbasis haben. Ausprobieren müsste man, ob man den Stepper je nur für eine Sekunde bestromen kann, also, ob das Haltemoment stromlos ausreicht oder ob auf einen der benachbarten Vollschritte 'gefallen' wird. MfG
Hallo Christian, ja, eine ähnliche Frage gab es in dieser Form schon mal, auch von mir. Allerdings ging es da um ein Uhrwerk, welches modifiziert werden sollte. Jetzt habe ich mich von einem Uhrwerk komplett verabschiedet, da ich so auch andere kleine Home-Projekte besser bewerkställigen kann. Danke für Deine Expertise. Viele Grüße Grima
Patrick J. schrieb: > Hi > > Unter diesen Umständen hätten wir zwischen den einzelnen Schritten halt > 'etwas' mehr Zeit :) > > 3600 Sekunden für 400 Halb-Schritte ... alle 9 Sekunden einen Schritt > und gut ist's. > Müssten halt eine recht genaue Zeitbasis haben. > > Ausprobieren müsste man, ob man den Stepper je nur für eine Sekunde > bestromen kann, also, ob das Haltemoment stromlos ausreicht oder ob auf > einen der benachbarten Vollschritte 'gefallen' wird. > > MfG Nee, so ist es nicht gemeint. Es sind 86400 Sekunden und somit auch alle 216 Sekunden (400 Halbschritte). VG, Grima
Hallo Micheal, Danke für deine ausführliche Bemerkung. Ich möchte gerne mein kleines Home-Projekt mit einem Motor und Mikrocontroller bewerkstelligen, um so von einem Uhrwerk unabhängig zu sein. Das bringt mir den Vorteil, meine anderen Home-Projekte auch auf diese Weise zu bewerkstelligen. Denn diese werden von mal zu mal komplizierter und ein Uhrwerk bzw. Getriebe dementsprechend immer "mechanisch" anzupassen ist auch mit viel Mühe verbunden. Ein typisches Uhrwerk hat ja einen Lavet-Schrittmotor; gibt es den nichts vergleichbares für mein Projekt? Ich wäre auch mit einem einfachen Elektromotor zufrieden, wenn diese meinen Zwecken dienlich wäre. @Christian und Michael: Ihr habt das schon erwähnt, mir wäre auch eine Lösung passend, wo ich die Batterie nicht jede Woche wechseln müßte. VG, Cemil
... oh ... Mathe ... war auch schon Mal besser ... Zumindest passt die 216 in ein Byte, positiv denken :) MfG
Patrick J. schrieb: > ... oh ... Mathe ... war auch schon Mal besser ... > > Zumindest passt die 216 in ein Byte, positiv denken :) > > MfG Hallo Patrick, Ich glaube du hast meine Bemerkung von oben falsch verstanden. Du hast den Vorschlag mit 400 Halbschritten für 3600 Sekunden gemacht (alle 9 Sekunden). Das ist nicht das, was ich will. In meinem Fall sind es 86400 Sekunden. Bei 400 Halbschritten wären es alle 216 Sekunden. Ja, die passen auch in ein Byte. Ich will aber alle 60 Sekunden eine 0,25° Umdrehung haben, was 1440 Vollschritten entspricht. Stell dir vor, die 60 passen auch in ein Byte. Na sowas ... ;) Aber 1440 Vollschritte gibt es nicht. Wie Christian schon bemerkt hatte, könnte man es mit Mikroschritten versuchen. Allerdings hat Michael auf das Haltemoment und andere wichtige Aspekte hingewiesen. Nehme es mir bitte nicht übel, aber ich bin an einer sachlichen Diskussion interessiert. Danke und viele Grüße Grima
Hi Patrick J. schrieb: > https://de.wikipedia.org/wiki/Bresenham-Algorithmus Gegen Sachlich habe ich Nichts, hatte die 24h einfach nur verpeilt. Entweder musst Du ein Getriebe dazwischen packen, oder die Schritte dann machen, wenn Diese nötig sind. Denke nicht, daß eine Auflösung von 0,0042° nötig ist, da der 24h-Zeiger sich ja nicht zwingend jede Sekunde bewegen muß. Bei einem Getriebe könnte man Das aber trotzdem erreichen, der antreibende Motor kann ja durchaus 10 Umdrehungen pro Sekunde machen, spart allerdings dann keinen Strom und über ein Netzteil statt Batterie wäre eine Überlegung wert. MfG
Hallo, @Patrick: Danke für Deine Bemerkung. Ich neige jetzt doch dazu ein Getriebe zu verwenden. Allerdings habe ich mir folgendes überlegt: Der große und schwere Zeiger wird an einem großen Zahnrad befestigt. Das große Zahnrad wird von einem Schrittmotor oder Elektromotor angetrieben. An der Motorwelle ist ein kleines Zahnrad angebracht. Der Motor dreht sich alle 60 Sekunden einmal um genau 360°, so dass das große Zahnrad sich um 0,25° dreht. Dazu soll ein entsprechendes Quarzkristall (z.B. Uhrenquarz 32768 Hz) als externer Taktgeber dienen und entsprechend einen Impuls für eine volle Umdrehung an den Motor senden. Man könnte so jede Sekunde zählen und bei 60 den Motor ansteuern, um den Motor nicht im Dauerbetrieb zu betreiben. Um mit Batterien auszukommen, werden die Elektronik und der Motor mit separaten Batterien betrieben. Jetzt meine Frage: Mit welchem Motor, Batterien, Treiber bzw. Mikrocontroller würdet ihr das machen? Macht es Sinn, dass das große Zahnrad schwerer ist als der Uhrzeiger, so dass alles am großen Zahnrad liegt (wegen Gewicht, Drehmoment und etc.)? Könnt Ihr mir freundlicherweise auch ein Link zuschicken, wo ich entsprechende Zahnräder finden kann? Ist es vielleicht besser, sie aus Holz oder Plastik fräsen zu lassen? Vielen Dank und Grüße Grima
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Hi Eine Untersetzung von 1440:1 ist schon nicht ohne. Volle Umdrehungen solltest Du trotzdem noch Mal überdenken. Dadurch bekommst Du ggf. das Problem, daß immer wieder die gleichen Zähne aufeinander treffen. Sollte hier wohl kein so großes Problem darstellen, da weder Rundlauf noch Vibrationen eine großartige Rolle spielen, mechanisch 'unschön' ist es aber doch irgendwie. Da der Antrieb nicht 'rund' laufen muß, können auch kleine Zähnezahlen als Antrieb benutzt werden, meine ~10 Zähne sind sonst das untere Minimum (find's gerade nicht) - könnten hier auf 5 runter, so ist immer wenigstens 1 Zahn im Eingriff. Daraus ergibt sich die Zähnezahl des angetriebenen Rad von 1440*5=7200. Jetzt muß nur noch das 5er Zahnrad auf die Motorwelle passen und das 7200er in der Größe noch handelbar bleiben. Beim Fräsen ist der Zahnzwischenraum der begrenzende Wert, da der Fräser da ja rein passen muß. Persönlich habe ich mit Fräsern <2mm nicht so meine hellsten Stunden, wären, wenn wir die Zähne mit ähnlicher 'Breite' annehmen, immerhin 14,4m (Meter) Umfang. U=r2pi r ~ 2,3m ... dann müssen die Zähne um einiges Kleiner. Oder, da Du ja Vollschritte auch mit pausierendem Strom fahren kannst, das Ganze : 200, blieben 36 Zähne über, Die sich auch wesentlich kleiner ausarbeiten lassen. Da kaum Anforderungen an die Zahnräder gestellt werden (bzw: wie schwer ist der Zeiger und wie unwuchtig ist Dieser), sehe ich keine Probleme in der Nutzung von Holz. MfG
Grima Y. schrieb: > Ich will aber alle 60 Sekunden eine 0,25° Umdrehung haben, was 1440 > Vollschritten entspricht. Warum kannst du bei einem Schrittmotor mit 200 Vollschritten pro Umdrehung nicht alle 27 Sekunden einen 1/16-Schritt machen? Was bringt es dir, auf die 60s Schrittabstand zu beharren, wenn es quasi eine kontinuierliche Bewegung werden soll. Bei einem Getriebe wirst du deutlich Mühe haben, dass Gewindespiel so genau in den Griff zu kriegen. Grima Y. schrieb: > 4. Alles soll mit einer 9 Volt Batterie betrieben werden, wobei ich auch > nicht jede Woche die Batterie wechseln möchte (Schrittmotor und > Mikrocontroller könnten auch an separaten Batterien angeschlossen > werden). Schrittmotoren benötigen grundsätzlich immer Strom, sonst springen sie auf die nächstliegende Rastposition. Für eine Batteriebetriebene Anwendung ist ein Schrittmotor keine gute Idee.
Hallo Wolfgang, Danke für deinen Beitrag. Das mit den 60 Sekunden und 0,25° bzw. 1440 Vollschritten ist einfach so entstanden weil bei 200 Vollschritten wären es alle 432 Sekunden und diese Auflösung wäre für mich zu grob. Mit allem was unter 60 Sekunden bleibt, wäre ich wirklich sehr glücklich. Da ich ein Newbie bin und mit Motoren bzw. Getrieben bis jetzt noch keine Erfahrungen habe, bin ich für jeden auch so trivialen Detail oder Hinweis sehr dankbar. Dein Vorschlag mit den 27 Sekunden bzw. 1/16 Schritt klingt für mich sehr interessant. Könntest du es mir etwas näher erläutern und auch sagen, welche Bauteile (Motor, Getriebe, Zahnräder, Treiber, Mikrocontroller) am geeignetsten sind? Ich wäre dir wirklich sehr dankbar. Es soll aber alles auf einen Batterie-Betrieb basieren, mit möglichst langer Batterie-Lebensdauer. Vielen Dank Grima
Grima Y. schrieb: > Es soll aber alles auf einen Batterie-Betrieb basieren, mit möglichst > langer Batterie-Lebensdauer. Mikroschrittbetrieb und lange Batterie-Lebensdauer schließen sich gegenseitig aus. Grima Y. schrieb: > Dein Vorschlag mit den 27 Sekunden bzw. 1/16 Schritt klingt für mich > sehr interessant. Könntest du es mir etwas näher erläutern und auch > sagen, welche Bauteile (Motor, Getriebe, Zahnräder, Treiber, > Mikrocontroller) am geeignetsten sind? Ich wäre dir wirklich sehr > dankbar. Bei einem Schrittmotor mit 200 Vollschritten pro Umdrehung sind es im 1/16 Mikroschrittbetrieb 200 * 16 = 3200 Schritte pro Umdrehung. Ein Tag hat 86400s, also muss man alle 86400/3200s = 27s einen Schritt machen, damit der Zeiger in genau einem Tag einmal rum läuft. Ein Getriebe bräuchtest du dann natürlich nicht und sowohl Motorgröße als auch Treiber hängen vom erforderlichen Drehmoment ab. Bei einer kleinen Wohnzimmer sieht das anders aus, als bei einer Kirchturmuhr, die auch im Sturm keinen Schritt verlieren soll. Eine Möglichkeit, um ohne Dauerbestromung des Motors auszukommen, wäre eventuell ein (selbsthemmend) Schneckengetriebe. Dann könnte man den Motor vielleicht im Vollschrittbetrieb mit Stromabschaltung laufen lassen und über das Rastmoment halten.
Hi Kleiner als Vollschritt wird damit bezahlt werden wollen, daß der Stepper Strom braucht, bis Er in einen Vollschritt 'einrasten' kann. Wie sehr dürfen wir Deine Uhr 'modden'? Aufgrund des einzugrenzenden Stromverbrauch kam mir folgende Idee: Das Zahnrad bleibt, die Zähne ggf. stark nach Rechts 'gebogen', ähnlich den Zahnrad in einer Uhr, wo das Pendel rein greift. Damit könnten wir das Zahnrad an jedem Zahn stoppen. Nun muß Dieses sich nur noch freiwillig drehen - ein Gewicht an dünner Schnur um dünne Welle, daß man das Gewicht nicht alle 2 Stunden neu hochziehen muß. Dann muß der µC nur noch alle Sekunde die Sperren wechselseitig ansteuern und die Sache 'läuft'. Hier wirkt dann die Montagehöhe begrenzend, da das Gewicht irgendwann am Boden ankommt. Die Batterie-Laufzeit wird aber erheblich länger. MfG
Hallo, Wolfgang schrieb: > Mikroschrittbetrieb und lange Batterie-Lebensdauer schließen sich > gegenseitig aus. Okay, dann schließe ich einen Schrittmotor für meine Zwecke aus, wobei ich nicht ganz verstehe, wie ein Lavet-Schrittmotor das kann. @Wolfgang: Ich habe bis jetzt den Uhrzeiger (ca. 44 cm lang und nicht mehr als 200 g schwer) und die Ziffernscheibe (ca. 90 cm im Durchmesser). Da der Uhrzeiger nicht mehr als 200 g wiegt, muss der Motor, der es ansteuert einen Drehmoment von ca. 2 Nm haben. Im Ruhezustand muss dann Haltemoment >= Drehmoment gelten. Was würdest Du vorschlagen? Getriebe oder Motor? Wie gesagt, die Batterie-Lebensdauer ist mir sehr wichtig. @Patrick: Für den Antrieb des Stundenzeigers stecke ich noch in den Kinderschuhen. Da ist mir jede (einfache) Lösung willkommen. Einen Standard-Uhrwerk zu modden, will ich nicht, da ich für meine andere Home-Projekte in der Umlaufdauer des Uhrzeigers sehr flexibel sein muss. Achso, in meinem ersten Beitrag habe ich auch erwähnt, dass der Uhrzeiger auch rechts- oder linksläufig sein soll. Danke und viele Grüße Grima
Eine allgemeine Frage: Wenn man ein Standard-Uhrwerk nimmt und den 32768 Hz Kristall durch einen 16384 Hz Kristall ersetzt, dann hätte man doch einen 24-Stunden Uhrwerk, oder? Wenn man dann noch die Polarität des Lavet-Motors ändert, dann wäre es ein linksläufiges Uhrwerk, oder? Aber wie gesagt, mit Uhrwerken will ich meine Projekte nicht machen, da ich auch andere Umlaufdauer benutzen will. Viele Grüße Grima
Grima Y. schrieb: > Da der Uhrzeiger nicht mehr als 200 g wiegt, muss der Motor, der es > ansteuert einen Drehmoment von ca. 2 Nm haben. Um das Drehmoment des Zeigers zu vermeiden, kann er ein bisschen über die Achse hinaus ragen. Dort bringt man dann ein passendes Gegengewicht an. > Was würdest Du vorschlagen? Getriebe oder Motor? Wie gesagt, die > Batterie-Lebensdauer ist mir sehr wichtig. Wieso oder. Mit einem Getriebe alleine wird die Uhr nicht laufen ;-) Probier einfach mal mit einem kleinen Schrittmotor rum. Dann bekommst du ein Gefühl für das Rastmoment, dass die Position halten kann, wenn kein Strom fließt.
Hallo Wolfgang, das mit dem Gegengewicht am Uhrzeiger wird nicht funktionieren, da der Uhrzeiger genau am Ende auf die Welle montiert wird. Da ist kein Platz für ein Gegengewicht. Viele Grüße Grima
Sorry, mit "Getriebe oder Motor" meinte ich "Schrittmotor und Getriebe" oder nur "ein Schrittmotor".
Grima Y. schrieb: > das mit dem Gegengewicht am Uhrzeiger wird nicht funktionieren, > da der Uhrzeiger genau am Ende auf die Welle montiert wird. > Da ist kein Platz für ein Gegengewicht. Das Gegengewicht muss nicht in einer Ebene mit dem Zeiger liegen. Wenn die (Motor-)Welle lang genug ist, kann der Zeiger vor und das Gegengewicht hinter dem Zifferblatt sein. Ich wuerde uebrigend auch versuchen, ein Getriebe zu verwenden (muessen keine Zahnraeder sein, auch Zahnriemen waere denkbar). Zwei Getriebestufen 6:1 machen aus 1.8° je Schritt 0.05° je Schritt. Fuenf Schritte sind dann 0.25°.
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