Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ruderpropeller Steuerung - Bestimmung des Anstellwinkels


von Oliver L. (ollilinde)


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Servus!

Ich baue gerade ein großes Schiffsmodell, das von vier Ruderpropellern 
angetrieben wird. Ruderpropeller sind Propeller an einer Gondel, wo sich 
nicht nur der Propeller selbst dreht, sondern die ganze Gondel drehen 
lässt, um die Schubrichtung zu verändern (siehe 
https://de.wikipedia.org/wiki/Schottel-Ruderpropeller). Die Ansteuerung 
soll über einen Arduino Pro Mini erfolgen. Das Ansteuern des 
Antriebsmotors für den Propeller und den Motor zur Drehung wird kein 
Problem werden, nur muss ich den Winkel in dem die Gondel steht 
jederzeit abrufen können. Hinzu kommt, dass sich die Gondel ohne 
Anschlag durchdrehen lassen muss.

Ich habe bereits über Rotary Encoder nachgedacht:
Der Winkel kann anhand der Pulse abhängig von der Auflösung bestimmt 
werden und ein Durchdrehen stellt kein Problem dar, jedoch gibt es nicht 
die Möglichkeit nach dem Start festzustellen in welchem Winkel zur 
Schiffslängsachse der Ruderpropeller steht.

Nun war meine Hoffnung Potis zu finden, die sich einfach durchdrehen 
lassen. Leider bin ich da nicht wirklich fündig geworden. Ich bin auch 
über den Begriff Winkelgeber gestoßen, finde dazu jedoch auch nicht 
wirklich brauchbares Material zu im Internet.

Gibt es eine Verlässliche Möglichkeit permanent zu messen, welche 
Schubrichtung der Ruderpropeller hat (z.B. durchdrehbare Potis)? Dabei 
wäre in meinem Fall eine Auflösung von 1° schon extrem hilfreich.

Vielen Dank schon mal im Vorraus! Ich werden bei dem Projekt eure Hilfe 
wahrscheinlich immer wieder brauchen ;)

Beste Grüße aus dem verregneten Nordwesten!

von Harry L. (mysth)


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Es gibt Rotary-Encoder mit einem weiteren Kanal um die 0-Stellung zu 
signalisieren.

Man könnte natürlich auch einen mechanischen Schalter oder Hal-Sensor 
für die 0-Lage nutzen.

von Viktor B. (coldlogic)


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Das ist mal ein Problem. Ich würde das mit einem Magneten und zwei 
Hallsensoren probieren, die rechtwinklig zueinander am Magneten 
angeordnet sind

von Sebastian S. (amateur)


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Wie wäre es mit einem (vier) Servo(s).
Da gibst Du z.B. über einen Arduino die Richtung vor. Da die Hauptkraft 
auf der Schraube und nicht auf der Gondel liegt, sollte die vorgegebene 
Schubrichtung auch eingehalten werden.
Also nicht messen sondern vorgeben.
Übermäßige Präzision ist ja sowieso nicht machbar, da, bedingt durch die 
Form des Rumpfes, die Gleichung Schub 30° = Fahrrichtung 30°, eh nicht 
stimmt.

von Oliver L. (ollilinde)


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Aloha!

Also beim Start einfach so lange in eine Richtung drehen, bis die 
Nullposition erreicht ist? Ich fände es angenehmer direkt zu wissen wie 
die Propeller stehen, aber ich kann ja auch Code implementieren, der die 
Ruderpropeller beim Abschalten immer in die Nullposi fährt und beim 
Start prüfe ich nur, ob der Propeller richtig steht. Vielen Dank für den 
Denkansatz!

Gibt es den bezahlbare Drehimpulsgeber mit einer Auflösung von 360 
Schritten pro Drehung? Die günstigen Ebay Dinger haben nur 20 Schritte, 
das ist definitiv zu wenig.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Oliver L. schrieb:
> Nun war meine Hoffnung Potis zu finden, die sich einfach durchdrehen
> lassen. Leider bin ich da nicht wirklich fündig geworden.


Sieh Dir mal ebay 292206932626 an.

von Oliver L. (ollilinde)


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Sebastian S. schrieb:
> Da gibst Du z.B. über einen Arduino die Richtung vor. Da die Hauptkraft
> auf der Schraube und nicht auf der Gondel liegt, sollte die vorgegebene
> Schubrichtung auch eingehalten werden.

Ich möchte so viele Realwerte wie möglich über den Hauptrechner im 
Schiff verarbeiten können, sowie an ein Webinterface senden können. Wenn 
ich z.B. eine Blockade der Schiffsschraube oder der Gondel habe, soll 
einerseits das Schiff das betroffene Teilsystem abschalten und 
andererseits eine Meldung an das Webinterface machen. Außerdem entsteht 
bei Servos das Problem, dass ich um z.B. von 170° auf 190° zu kommen 
eine Drehung von 340° andersrum machen müsste und das ist gerade bei 
Manövern ein NoGo :(

Das Schiff wird übrigens kein kleiner Kutter oder so, sondern ein 110m 
Schiff im Maßstab 1:25, also 4,4m Länge und ca. 300kg Gewicht ;)

von Oliver L. (ollilinde)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Sieh Dir mal ebay 292206932626 an.

Das sieht sehr, sehr interessant aus :) Ich werd mir das mal im Detail 
ansehen und checken, ob das genau das ist was ich brauche.

von MAHWE (Gast)


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hsm22 hall poty 360° endless

von MAHWE (Gast)


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von Sebastian S. (amateur)


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Wenn eine Schraube oder die zugehörige Gondel klemmt, stimmt sowieso 
nichts mehr. Selbst wenn alle restlichen Schrauben brav in Richtung 0° 
schieben, so fährt Dein Kahn trotzdem in die eine andere Richtung.
Natürlich gibt es verschiedene Gründe einen Servo abzulehnen, aber 
hierfür das mögliche Klemmen einer Schraube oder Gondel anzuführen, 
halte ich für falsch.
Gerade bei der Verwendung von Servos hast Du ja die Möglichkeit, jedem 
seine "eigene" Richtung vorzugeben. Wie auch immer Du diese festlegst 
(berechnest).

von Harry L. (mysth)


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Oliver L. schrieb:
> Gibt es den bezahlbare Drehimpulsgeber mit einer Auflösung von 360

Ob die bezahlbar sind weis ich nicht, aber hier findest du solche 
Encoder:
https://www.megatron.de/kategorie/winkelsensoren.html

von Chris (Gast)


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Schau dir mal magnetische Encoder wie z.B. den AS5040 von AMS an.
Dort kann man über ein serielles Interface die Absolutposition auslesen.

von Oliver L. (ollilinde)


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Sebastian S. schrieb:
> Wenn eine Schraube oder die zugehörige Gondel klemmt, stimmt sowieso
> nichts mehr. Selbst wenn alle restlichen Schrauben brav in Richtung 0°
> schieben, so fährt Dein Kahn trotzdem in die eine andere Richtung.

Wenn ich das Teilsystem im Fehlerfall ausschalte, kann ich ohne Probleme 
weiter mit 3 Ruderpropellern fahren. Das Original habe ich z.B. auch 
eine Schicht mit 3 Ruderpropellern gefahren. Es ist dann Aufgabe des 
Hauptrechners Kursabweichungen zu kompensieren.

Das ganze Schiff wird einen RasPi als Hauptrechner besitzen, der über 
einen Bus die Steuergeräte mit Befehlen versorgt. Die Steuergeräte 
versuchen diese Befehle auszuführen und müssen checken, wenn etwas 
schief geht. Im Fehlerfall meldet ein Steuergerät dem Master, dass es 
einen Fehler festgestellt hat und sich selbst deaktiviert. Der Master 
meldet den Sachverhalt an verbundene Webinterfaces und muss 
berücksichtigen, dass ein Steuergerät fehlerhaft ist und das nun 3 
Ruderpropeller die Aufgabe von eigentlich 4 Ruderpropellern übernehmen 
müssen. Es ist kein typisches Modellbau Projekt, sondern ein technisch 
sehr viel aufwändigeres Projekt. Für das gesamte System ist es extrem 
wichtig zu wissen, ob etwas funktioniert oder nicht.

von Oliver L. (ollilinde)


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Chris schrieb:
> Schau dir mal magnetische Encoder wie z.B. den AS5040 von AMS an.
> Dort kann man über ein serielles Interface die Absolutposition auslesen.

Nach erster Recherche scheint dieses Ding exakt das Puzzlestück zu sein, 
nach dem ich gesucht habe! Vielen Dank für den Hinweis! Ich schau mir 
das mal ganz genau an und melde mich wieder :)

von Jobst M. (jobstens-de)


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Oliver L. schrieb:
> jedoch gibt es nicht
> die Möglichkeit nach dem Start festzustellen in welchem Winkel zur
> Schiffslängsachse der Ruderpropeller steht.

1.) Beitrag "Re: Position von Lautstärke Poti "extern" messen - nicht mit dem selben Poti"

2.) Resolver


Gruß
Jobst

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