Liebe Arduino und Elektronik Experte, ich bin im Begriff meinen handbetriebenen Harmonographen elektronisch aufzurüsten. Als Elektronik Neuling stellt mich dies aber vor einige (grundlegenden) Ausgangsfragen. Projektziel: Es laufen 5 DC Motoren, von denen jeder individuell mittels Drehknopf oder Schieberegler die Drehzahl einstellen lässt. Die aktuelle Drehzahl jedes motors soll parallel auf einem eigenen mini Display sichtbar sein (also 5 displays insgesamt). Zudem soll jeder Motor einen Schalter haben, um die Drehrichtung auf vorwärts oder rückwärts einstellen zu können. (Das Anhangsbild habe ich bei Recherche gefunden; liegt aber bei 12 Eur und ist wohl überausgestattet für meine Vorhaben. Aber so ein Displan und Funktionen wären gesucht) Die Motoren treiben keine große last an (<30 Gramm) und sollten maximal im Bereich 120 RPM liegen. So stellen sich mir zunächst folgende Fragen: (1) Braucht jeder Motor mit seiner Drehzahlsteuerung ein eigenes Netzteilß Welches Netzteil wäre zu empfehlen? (2) Woran erkenne ich, welche DC Motoren ich verwenden kann? Offenbar lassen sich nicht alle DC Motoren drehzahltechnisch regulieren? (3) HAUPTFRAGE Welchen Controller verwende ich dafür? Ich bin Newbie, daher bitte ich um die Nachsicht bei dummen Nachfragen. Vielen Dank vorab! Tom
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Tom Jonas C. schrieb: > (1) Braucht jeder Motor mit seiner Drehzahlsteuerung ein eigenes > Netzteilß Nein. > Welches Netzteil wäre zu empfehlen? Eines mit ausreichender Leistung. Bedenke, daß Elektromotoren beim Anlaufen mehr Strom brauchen, als als Nennstrom aufgedruckt ist. Wenn aber jeder der 5 Motoren nacheinander anlaufen wird, braucht man kein Netzteil für 5 x Anlaufstrom, sondern nur für 1 x Anlaufstrom + 4 x Nennstrom, und auch nicht 5 Netzteile mit 1 x Anlaufstrom. Kauft man ein Schaltnetzteil, muss dieses auf den Anlaufstrom ausgelegt sein, sonst schaltet es beim Anlaufen schon ab. Kauft man ein Eisenkernnetzteil, reicht es, dieses auf den Nennstrom auszulegen. Für einen 12V/1A Motor reicht also ein 14VA Trafo (14V~ mit Brückengleichrichter ohne Siebelko) oder ein 120W Schaltnetzteil. > (2) Woran erkenne ich, welche DC Motoren ich verwenden kann? Offenbar > lassen sich nicht alle DC Motoren drehzahltechnisch regulieren? Die üblichen Permanentmagnet-Bürstenmotoren schon. Selbst Allstrommotoren. Das Problem beginnt bei Wechselstrommotoren und geht über Drehstrommotoren, aber bei Gleichstrom hast du i.A. kein Problem. > (3) HAUPTFRAGE Welchen Controller verwende ich dafür? PWM Controller. Da du NATÜRLICH nichts zu den Daten deiner Motoren geschrieben hast, können wir nur raten https://www.ebay.de/itm/PWM-DC-1-8V-3V-5V-6V-12V-2A-Einstellbarer-Motor-Drehzahlregler-Speed-Controller/122828177949 oder https://www.ebay.de/itm/PWM-DC-Drehzahlregler-2000W-10V-50V-40A-Motor-Speed-Controller-Motorregler-NEU/332794136631 Dazu noch eine Drehzahlanzeige, oder 5: https://www.ebay.de/itm/Digital-LED-Tachometer-Drehzahlmesser-9999RPM-Hall-Proximity-Switch-Sensor/253770193065 (geht auch mit Hallsensor oder Lichtschranke).
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Hallo Michael, besten Dank zunächst für Deine Antwort. Mein Fehler bzgl. der Motoren. Ich habe noch keine, da ich dachte, dass ich diese in Abhängigkeit von Netzteil und den anderen Komponenten aussuchen müsste. Alles was ich so im Bereich von ca. 120 RPM finde liegt nicht über 2A.
Du kannst nicht die motoren anhand der Netzteile wählen sondern umgekehrt. Die Motoren musst du der Last entsprechend wählen. 30g ist allerdings keine Angabe für Motorkraft. Welches Drehmoment brauchst du? Sehe allerdings grade erst was ein Harmonograph ist... Sicher dass da normale Motoren das gewünschte ergebnis liefern? Bedenke dass du ohne großen Aufwand, nie weisst wieviele Umdrehungen der Motor nach Zeit X genau gemacht hat.
hier wäre mal ein Beispiel Video von einer Maschine mit ähnlicher Applikation https://www.dropbox.com/scl/fi/r71jnx9gk498141x8zmhg/example.mp4 Hilft das weiter für das Verständnis bzgl Motorenbedarf?
Wenn es präzise sein soll, passen Schrittmotoren eigentlich sehr gut in dein Nutzerprofil. -Du Kannst die Drehzahl genau bestimmen (anders als bei DC Motoren) -Die Drehzahl Schwankt nicht mit der Belastung (sonst hast Du nachher keine richtigen Kreise... sind sind dann einfach nur "schief") -Es gibt bereits fertige Schrittmotortreiber und Shields dazu. Also fertige Platinen an die Du (meist 3) Schrittmotoren anschliessen kannst. Wenn es "nicht sooo genau" (so mit mehreren 'o's, da es wohl hinreichend genau ist) und günstig sein soll, würde ich einfache DC Getriebemotoren nutzen. Die Drehzahl sollte hier auch "mehr oder weniger" konstant sein, da die Getriebe eine recht hohe übersetzung haben und die kleinen Lasten bei von dir den Motor nicht wirklich beeinflussen (gibt es wahlweise auch mit Encoder, sodass man die Drehzahl direkt ablesen kann). https://www.ebay.de/itm/V-TEC-Micro-Metall-DC-Motor-Gleichstrom-Getriebemotor-3V-6V-17-560-RPM-MO00002/282098591741
Rob schrieb: > Wenn es "nicht sooo genau" (so mit mehreren 'o's, da es wohl hinreichend > genau ist) und günstig sein soll, würde ich einfache DC Getriebemotoren > nutzen. Das ist Quatsch. Auch ein DC-Motor (mit oder ohne Getriebe) lässt sich so genau steuern wie ein Schrittmotor. Weitere Vorteile eines DC-Motors sind: keine ständig ruckelnden Bewegungen, je nach Positionsgeber ist keine Referenzfahrt nötig, es können kein Schritte verlorengehen und im Stillstand fließt kein Strom (ggf. Hemmung durch das Getriebe). Da Du fünf identische Schaltungen brauchst, kannst Du es auch mit fünf kleinen µCs realisieren. Das Ganze wird dann an einem stabilen Netzteil betrieben.
Ich halte es für unfreundlich, hilfreiche Antworten einfach als Quatsch zu bezeichnen. Außerdem bin auch ich der Meinung, dass sich das Problem mit Schrittmotoren eventuell einfacher lösen lässt. Es ist zwar richtig, was Horst-Kevin schreibt, aber eine Regelung mit Getriebe-DC-Motoren braucht eine Lagerückmeldung und einen Regler, der auf den entsprechenden Fall angepasst werden muss (zumindest die Parameter). Ein Schrittmotor ist einfacher zu handhaben. Ein Schritt ist immer ein Schritt, ohne Rückmeldung. Wenn der Motor für die Anwendung stark genug ist und das System gegen unerwartete Lasten / Blockierungen etc. geschützt ist, gehen auch keine Schritte verloren. 3D-Drucker nutzen z.B. Schrittmotoren. Beim Start fahren sie in eine Referenzposition, die sie z.B. mit Endschaltern erkennen und können dann Stunden oder Tage drucken, ohne dass Schritte verloren gehen.
Captain Albern schrieb: > Außerdem bin auch ich der Meinung, dass sich das Problem mit > Schrittmotoren eventuell einfacher lösen lässt. Es gibt aber auch sehr viele Anwender, die anderer Meinung sind. Zum Beispiel werden im Modellbau bevorzugt Servomotoren (= DC-Motor mit Positionserkennung) eingesetzt. Die notwendige Regelung scheint dort kein Problem darzustellen. Schrittmotoren finden vorzugsweise dort Verwendung, wo das immer vorhandene Ruckeln kein Problem darstellt, die i.A. höhere Stromaufnahme egal ist, eine Referenzfahrt möglich ist, die Motoren (meistens) so überdimensioniert werden können, dass auf keinen Fall Schritte verlorengehen, auf "schöne" Brems- und Beschleunigungsrampen verzichtet werden kann und man mit der meist insgesamt etwas größeren Masse (korreliert auch mit dem Preis) gut zurecht kommt.
@Tom Jonas C. (tomjonas_c) >Es laufen 5 DC Motoren, von denen jeder individuell mittels Drehknopf >oder Schieberegler die Drehzahl einstellen lässt. Die aktuelle Drehzahl >jedes motors soll parallel auf einem eigenen mini Display sichtbar sein >(also 5 displays insgesamt). Dazu muss man die Drehzahl messen. Im Normalfall braucht man dazu einen Sensor am Motor bzw. der Motorwelle. >Zudem soll jeder Motor einen Schalter haben, um die Drehrichtung auf >vorwärts oder rückwärts einstellen zu können. Einfach, das macht eine H-Brücke, im einfachsten Fall ein Doppelschalter oder Relais. >Die Motoren treiben keine große last an (<30 Gramm) 30g ist keine Last für einen Motor sondern eine Masse. Eine Laste wäre X Nm. >und sollten maximal >im Bereich 120 RPM liegen. Dafür braucht man passende Getriebemotoren, die gibt es im Modellbaubereich. >(1) Braucht jeder Motor mit seiner Drehzahlsteuerung ein eigenes >Netzteilß Nein. > Welches Netzteil wäre zu empfehlen? Eines, welches den Gesamtstrom aller Motoren + ausreichend Reserve liefert. Sagen wir Nennstrom x2. Bei solchen kleinen Motoren sollte das reichen. >(2) Woran erkenne ich, welche DC Motoren ich verwenden kann? Offenbar >lassen sich nicht alle DC Motoren drehzahltechnisch regulieren? Nö, man kann praktisch alle DC-Motoren drehzahlregeln. >(3) HAUPTFRAGE Welchen Controller verwende ich dafür? Der dir am besten gefällt. Das kann fast jeder Controller, der ausreichend PWM-Ausgänge hat, in deinem Fall halt 5. Arduino MEGA ist ein Kandidat. Dann an jeden Ausgang einen Leistungstreiber, im einfachsten Fall einen ULN2007, Freilaufdioden und fertig. https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM Die 5 Anzeigen für deine Drehzahl sind leicht mit einer LED-Matrix und 7-Segmentanzeigen machbar. Die Sollwertvorgabe kann man rein digital mittels Drehgeber machen oder etwas einfacher mittels Potis, die per ADC ausgelesen werden. Bleibt noch die Drehzahlmessung. Du brauchst einen Sensor, der pro Umdrehung des Getriebeausgangs einen Puls abgibt. Die Zeitabstände zwischen den Pulsen kann man per Mikrokontroller messen und anzeigen. Alles in allem schon ein recht umfangreiches Projekt für einen echten Anfänger.
Rob schrieb: > -Du Kannst die Drehzahl genau bestimmen (anders als bei DC Motoren) Kann man bei DC Motoren auch. > -Die Drehzahl Schwankt nicht mit der Belastung (sonst hast Du nachher > keine richtigen Kreise... sind sind dann einfach nur "schief") ?? Noch nie mit DC Motoren und Encodern gearbeitet? Vielleicht außerhalb der Arduino Welt? Captain Albern schrieb: > Ich halte es für unfreundlich, hilfreiche Antworten einfach als Quatsch > zu bezeichnen. Der "Quatsch" bezog sich vermutlich auf Deine Aussage, daß DC Motore ungenauer wären. DC Motore haben den Vorteil daß sie laufruhiger als Schrittmotore und kleiner (bei gleicher Leistung) sind, dafür halt etwas komplizierter anzusteuern sind. horst-kevin schrieb: > auf "schöne" Brems- und Beschleunigungsrampen verzichtet > werden kann Das sehe ich nicht so. Auch mit Schrittmotoren lassen sich Brems- und Beschleunigungsrampen realisieren. Das ist ausschließlich eine Sache der Programmierung. Bei den Anwendung des TO würde ich allerdings DC Motore bevorzugen.
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