Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Laufrichtung DC Motor mit µC erfassen


von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Servus,

ich hab einen Torantrieb, der keine wie auch immer geartete 
elektronische Schnittstelle bietet.
Ich hätte aber gerne einige Statusinformationen und würde auch gerne 
bedienen über mein HomeAutomation.

Endanschläge, Lichtschranke etc.. alles kein Problem. Auch die 
Steuereingänge.

Ein Problem habe ich aber bei der Erfassung, ob und ich welche Richtung 
das Tor sich gerade bewegt.

Angetrieben wird das Tor von einem 24V DC LKW Scheibenwischermotor.
Drehrichtung wohl durch Polwendung, Drehzahl durch PWM (glaube ich) - 
das Tor wird auf den letzten cm langsamer.

Um den Bus (KNX) zu schützen soll das ganze natürlich galv. getrennt 
werden.

Dachte in die Richtung.. siehe Skizze - mit CNY17.

von Harlekin (Gast)


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Die beiden Optokoppler-LED antiparallel und mit einem Vorwiderstand 
beschalten.

von m.n. (Gast)


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Sir S. schrieb:
> Ein Problem habe ich aber bei der Erfassung, ob und ich welche Richtung
> das Tor sich gerade bewegt.

Kommst Du an die Motorachse heran und kannst dort einen Magnet 
anbringen?
Wenn ja, würden Dir zwei Hallsensoren (TLE4905 z.B.) die Drehrichtung, 
die Drehgeschwindigkeit und die rel. Position liefern.

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Harlekin schrieb:
> Die beiden Optokoppler-LED antiparallel und mit einem
> Vorwiderstand
> beschalten.

hab ich doch - oder?!

m.n. schrieb:

> Kommst Du an die Motorachse heran und kannst dort einen Magnet
> anbringen?

leider nicht. Der Motor hat ein Winkelgetriebe und geht dann direkt aus 
dem Gehäuse raus.


Ich hab gerade mal mit dem Multimeter (Einstellung 200V DC) an die 
Motorkontakte gemessen.
Bei "Vollgas" springt mir die Multimeteranzeige wild umher, von 10-180V, 
auf halber Kraft recht konstant 12V.. verstehte ich nicht.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sir S. schrieb:
> Bei "Vollgas" springt mir die Multimeteranzeige wild umher, von 10-180V,

Das wird die Gegen EMK des Motors sein, die recht hohe Spitzen zurück 
auf die Versorgung sproddelt.
Um die ansonsten ja richtig geschalteten Optokoppler zu schützen, 
solltest du direkt über die LED einen 4,7µF-22µF Elko schalten - 
natürlich passend gepolt. Die LED spricht zwar dann nicht unmittelbar 
an, aber die Verzögerung ist vermutlich nicht störend.
Die Elkos schlucken die Spitzen, die dein Messgerät so irritieren.
Es kann auch nicht schaden, die 1N4001 antiparallel über die OK zu 
schalten statt in Reihe. Oder du ersetzt sie gleich durch Z-Dioden mit 
ein paar Volt.

: Bearbeitet durch User
von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Matthias S. schrieb:
> Das wird die Gegen EMK des Motors sein, die recht hohe Spitzen zurück
> auf die Versorgung sproddelt.
> Um die ansonsten ja richtig geschalteten Optokoppler zu schützen,
> solltest du direkt über die LED einen 4,7µF-22µF Elko schalten -
> natürlich passend gepolt.

das stört überhaupt nicht..

Matthias S. schrieb:
> Oder du ersetzt sie gleich durch Z-Dioden mit
> ein paar Volt.

Die 1N4001 waren parallel zur Optokoppler-LED, weil die ja max. 6V in 
Sperrrichtung abkann, ich hätte ja 24V.
Die Idee mit der Z-Diode kam mir vorhin auch, wollte grad nachfragen ob 
das was dagegen spricht. Das hat sich ja nun erledigt. Glaube das ist 
die beste Lösung! Dann hab ich stabile 3,3V für den Optokoppler..

von Reiner_Gast (Gast)


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Sir S. schrieb:
> m.n. schrieb:
>
>> Kommst Du an die Motorachse heran und kannst dort einen Magnet
>> anbringen?
>
> leider nicht. Der Motor hat ein Winkelgetriebe und geht dann direkt aus
> dem Gehäuse raus.

Du könntest an einem Rand des Tors ein schwarz/weißes Streifenmuster 
über die gesamte Höhe aufkleben und mit zwei eng beieinander liegenden 
Photodioden den Wechsel zwischen den (breiteren) Streifen feststellen...

Das würde quasi wie ein Quadencoder mit Gray Kodierung funktionieren... 
Aus der Reihenfolge der Bitwechsel kannst du die Bewegungsrichtung des 
Tors ermitteln

von m.n. (Gast)


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Reiner_Gast schrieb:
> Das würde quasi wie ein Quadencoder mit Gray Kodierung funktionieren...

Bis die Verschmutzung jegliche Erkennung zunichte macht.

von Reiner_Gast (Gast)


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m.n. schrieb:
> Bis die Verschmutzung jegliche Erkennung zunichte macht.

Reine Spekulation.... Und wenn doch, einmal mit dem Lappen drüber und 
gut ist wieder für lange Zeit

von Harlekin (Gast)


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Sir S. schrieb:
> Harlekin schrieb:
>> Die beiden Optokoppler-LED antiparallel und mit einem
>> Vorwiderstand
>> beschalten.
>
> hab ich doch - oder?!

Das Ausgangsschema zeigt die Serieschaltung von Diode und LED. Die 
Sperrschichtkapazitäten bilden einen Spannungsteiler. Dadurch kann es 
durchaus sein, dass die LED eine zu hohe Sperrspannung abkriegt. Durch 
das direkte antiparallel Schalten der LED's, lässt sich dieses Problem 
elegant umgehen. Siehe Bild

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Reiner_Gast schrieb:
> Du könntest an einem Rand des Tors ein schwarz/weißes Streifenmuster
> über die gesamte Höhe aufkleben und mit zwei eng beieinander liegenden
> Photodioden den Wechsel zwischen den (breiteren) Streifen feststellen...

nette Idee, aber in meinem Fall nicht durchführbar. Es ist ja draußen, 
die Laufschiene auf der ich das aufbringen könnte nur 15cm über dem 
Boden. Da ist  gerne auch mal Schnee - wäre mir zu unzuverlässig und 
wartungsintensiv.

Harlekin schrieb:
> Die
> Sperrschichtkapazitäten bilden einen Spannungsteiler. Dadurch kann es
> durchaus sein, dass die LED eine zu hohe Sperrspannung abkriegt. Durch
> das direkte antiparallel Schalten der LED's, lässt sich dieses Problem
> elegant umgehen.

Danke für die Erklärung!

von Volle2 (Gast)


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zur Überwachung anderen Gerät mit KNX verwende ich die
Binäreingänge von MDT
http://www.mdt.de/Binaereingaenge.html

Ein 230V Tasterinterface hab ich auch schon direkt in ein 
Heizungssteuergerät integriert.
http://www.mdt.de/Tasterinterface.html

Die potentialfreien kann man direkt für Tor-Endschalter verwenden,
ohne weitere Bauteile.


KNX Knoten haben einen guten Schutz vom/zum  KNX-Bus eingebaut.

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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edit:
ach verdammt, den C vergessen...

: Bearbeitet durch User
von Harlekin (Gast)


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Mit 23.3V Z-Dioden wird es nicht funktionieren. Die Optokoppler-LED's 
benötigen 2V.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sir S. schrieb:
> Meinungen?

So wird das nichts. Erstens sind die Z-Dioden, wie harlekin schon 
schrieb viel zu gross und der Vorwiderstand nun viel zu klein. Die 
Spitzen können ja ein paar dutzend Volt hoch sein und die durchdringen 
dann die Z-Dioden sowieso. Mach das wieder mit dem 2,7k oder 3,3k 
Vorwiderstand. Nun brauchst du einen bipolaren C über den Optokopplern, 
mit z.B. 470nF - 4,7µF.

Wenn du bei der ersten Schaltung bleibst und zusätzlich zu den 
Reihendioden eine antiparallel über den OK schaltest, vermeidest du auch 
'Falsetriggers' der falschen Drehrichtung, denn die Gegen-EMK würde den 
jeweils anderen Optokoppler auch flackern lassen. Das passiert bei der 
letzten Schaltung durchaus mal.

: Bearbeitet durch User
von Harlekin (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> denn die Gegen-EMK würde den
> jeweils anderen Optokoppler auch flackern lassen. Das passiert bei der
> letzten Schaltung durchaus mal.

Danke für diesen Hinweis.

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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hab ich mit der Fixierung, die Spannung zu messen evtl. verrant?
Wäre es ggf. einfach der Strom per Hall-Effekt-Sensor zu messen, z.B. 
mit sowas:

https://www.ebay.de/itm/Sensor-strom-30A-ACS712-amperemeter-Arduino-AC-or-DC-current-sensing/151842596127?hash=item235a86251f:g:K3sAAOSwB-1YrcaQ

von Falk B. (falk)


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@ Sir Sydom (sirsydom)

>hab ich mit der Fixierung, die Spannung zu messen evtl. verrant?

Nö, das paßt. Das Zappeln an deinem Multimeter liegt nur an den 
Störungen des Motors und der sehr hochohmigen Messung durch das 
Multimeter (10MOhm EIngangswiderstand). Dein Optokoppler ist mit 2k7 um 
Größenordnungen niederohmiger und damit unempfindlicher.

>Wäre es ggf. einfach der Strom per Hall-Effekt-Sensor zu messen, z.B.
>mit sowas:

Möglich, aber nicht nötig.

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Falk B. schrieb:
>>Wäre es ggf. einfach der Strom per Hall-Effekt-Sensor zu messen, z.B.
>>mit sowas:
>
> Möglich, aber nicht nötig

wenn ich mir anschaue, dass das fertige Sensorboard 3,50€ kostet, und 
ich dann "nur noch" per µC den Analogwert einlesen muss - dann war jede 
Sekunde meiner (eurer) Lösung verschwendet. Außer natürlich - hab wieder 
was gelernt. Unbezahlar :)

von Harlekin (Gast)


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Sir S. schrieb:
> wenn ich mir anschaue, dass das fertige Sensorboard 3,50€ kostet
Eher 8.50€


VCC/2 = 0A
https://www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/ACS712-Datasheet.ashx

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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von Wolfgang (Gast)


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m.n. schrieb:
> Reiner_Gast schrieb:
>> Das würde quasi wie ein Quadencoder mit Gray Kodierung funktionieren...
>
> Bis die Verschmutzung jegliche Erkennung zunichte macht.

Das Schlimmste, was passieren kann, wäre eine Fehlermeldung an den 
Nutzer "Tor läuft" nicht.
Aktion: Stop Motoransteuerung
Serviceauftrag: Encoder Angucken, Fahrweg angucken

Die Streifenmuster für Bewegungsauswertung über 2 Bit Grey-Code gibt es 
auch magnetisch (z.B. von RLS).
https://www.rls.si/de/produkte/winkelmesssysteme/inkrementell/beruhrungslos
Dann hätte sich das Thema Verschmutzungen erledigt.

von Ing-Dom (Firma: OpenKNX) (sirsydom)


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Wolfgang schrieb:
> Das Schlimmste, was passieren kann, wäre eine Fehlermeldung an den
> Nutzer "Tor läuft" nicht.

Ich stell mir vor, meine Frau kommt mit dem Auto nach Hause, meine 
Tochter schreit auf dem Rücksitz, weil Windel voll/Hunger/whatever, es 
schneit oder hat sonstiges Sauwetter.. und dann geht das Tor nicht auf.

Parken auf der Straße ist nicht (Straße zu eng), also 200m entfernt 
parken..

DIE Diskussion möchte ich tunlichst vermeiden.

von Wolfgang (Gast)


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Sir S. schrieb:
> ein Board für 3,50€ incl. Versand erstanden:
> Ebay-Artikel Nr. 253435757267

Wenn's nicht ganz so eilig sein muss, gibt es das gleiche Board auch für 
nichteinmal 1.30€ direkt aus Shenzhen
https://www.ebay.de/itm/311667955051

von Wolfgang (Gast)


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Sir S. schrieb:
> Ich stell mir vor, ...

Du könntest - genauso wie bei Auto den Ölwechsel - den Torservice mit in 
den Wartungsplan aufnehmen. Einmal im Jahr nach dem Sensor zu gucken, 
dürfte doch nicht so der Akt sein. Die Dimensionierung wird man 
zweifelsohne so auslegen, dass man mit gewissen Lichtverlusten leben 
kann.

Wenn man es vernünftig machen möchte, wertet man den Lichtpegel analog 
aus, so dass eine Warnmeldung kommt, sobald ein bestimmter 
Verschmutzungsgrad überschritten wird. Dann kann man sich bei nächster 
Gelegenheit drum kümmern, ist unabhängig von regelmäßiger Wartung und 
riskiert keinen überraschenden Ausfall (solange das Ding gegen 
Krabbeltiere gekapselt ist).

Ohne ein aussagekräftiges Bild deines Antriebs, wird es mit Vorschlägen 
für eine Detektion bei Allgemeinplätzen bleiben müssen.

p.s. Bei mir läuft so ein Antriebssensor, allerdings mit 
Gabellichtschranken seit 3 Jahren ohne Wartung und ohne Probleme.

von W.S. (Gast)


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m.n. schrieb:
> Wenn ja, würden Dir zwei Hallsensoren (TLE4905 z.B.) die Drehrichtung,
> die Drehgeschwindigkeit und die rel. Position liefern.

Er will doch die Position des Hof-Tores nicht auf 0.1mm genau ausmessen, 
sondern nur wissen, ob der bereits vorhandene Torantrieb grad auf- oder 
zu-macht.

W.S.

von m.n. (Gast)


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W.S. schrieb:
> m.n. schrieb:
>> Wenn ja, würden Dir zwei Hallsensoren (TLE4905 z.B.) die Drehrichtung,
>> die Drehgeschwindigkeit und die rel. Position liefern.
>
> Er will doch die Position des Hof-Tores nicht auf 0.1mm genau ausmessen,
> sondern nur wissen, ob der bereits vorhandene Torantrieb grad auf- oder
> zu-macht.

Gut geschlafen, mein lieber W.S.?

Als ich geantwortet hatte (2. Antwort ganz oben), war noch garnicht 
klar, um welch ein Tor es sich handelt. Darum habe ich mich an der 
Überschrift orientiert und empfohlen, nach Möglichkeit direkt am Motor 
zu messen, wo die äußeren Einflüsse am geringsten sein sollten.
Ein drehender Magnet sollte weitere Störeinflüsse (Schmutz, Schnee) 
vermeiden. Daß dabei mehr Daten geliefert als benötigt werden, ist nicht 
störend. Im einfachsten Fall kann man die Drehrichtung allein mit Hilfe 
eines DFFs auswerten.

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