Hallo, ich versuche aktuell einen Hebel (nur in eine Richtung beweglich) von einem elektrischen Antrieb betreiben zu lassen. Der Hebel benötigt zur Bewegung ein Drehmoment von ca. 0,3 Nm und hat einen Bewegungsradius von ca. 90 Grad. Ein einfacher Modelbauservo würde das ja machen. Jetzt das Problem. Wird der Hebel manuel bewegt muss dies die elektrische Ansteuerung rauswerfen. Das würde ein Servo wohl auf Dauer nicht überleben nehme ich mal an (hab auf dem Gebiet Modellbau nicht viel Erfahrung). Sicherheitkupplungen in der Größe und mit geringer Bauform sind selten und sehr teuer. Hat jemand von euch eine Ahnung wie ich den Hebel elektrisch positionieren kann. Eine geringe Baugröße wäre außerdem von Vorteil. Liebe Grüße Paul
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An Servo und Hebel eine Scheibe, eine fest, eine gefedert als Rutschkupplung. Evtl. noch eine Kugelrastung. So kann der Hebel ausgehakt werden und das Servo kann ihn sich wiederholen.
Hi, erstmal danke für die Antwort. Diese Idee ist mir auch schon gekommen. Leider sind diese Art von Kupplung mit Kugelrastung in der von mir benötigten Größe und enstprechenden Übertragungskraft sehr selten und teuer und auch keine Katalogware. Eine normale Rutschkupplung ohne RAstung kommt für mich nicht in Frage, da dann die Position des Hebels nicht mit der Absolutposition des Servos übereinstimmt, was wieder eine Poitionserkennung nöig machen würde. Vielleicht hat ja jemand eine Idee wo sowas in der Richtung verwendet wird sodass ich es zweckentfremden kann. ODer kennte eine vergleichbare Art von Antrieb, den man auch entgegen seiner Halteposition drehen kann. Grüße Paul
Ein fetter Schrittmotor ohne Untersetzung ist im unbestromten Zustand
recht widerstandsarm bewegbar. Und da er fett genug ist, bekommt er auch
das Anlaufdrehmoment hin.
Ansonsten gibt's im KFZ-Bereich Nachruestaktuatoren als
Zentralverriegelung. Die haben etwa 2cm linearen Hub, ordendlich Wumms
und sind im unbestromten Zustand ebenfalls kaum fuehlbar.
Die Entscheidung, ab wann die manuelle Betaetigung erfolgt, ist
beispielsweise mit einer Kappe/Huelle auf dem originalen Hebel zu
treffen, die einen Taster drueckt, der wiederum die Elektrik abschaltet.
Du hast nicht explizit erwaehnt, ob der Hebel relevante
Zwischenstellungen hat ("analog") oder nur in die Endstellung geschaltet
werden muss. Falls analog, waere der "Stellmotor fuer
Zentralverriegelung" ungeeignet.
Hi, leider brauche ich auch "analoge" Zwischenstationen, sodass der Stellmotor ausfällt. Aber trotzdem danke für die Idee. Schrittmotoren wären zwar möglich, allerdings bräuchte ich da einen zeimlich Großen (mindestens Nema 42 um keine Schritte zu springen). Sollte sich keine einfachere und günstigere Lösung finden, wäre das wahrscheinlich dennoch das Mittel der Wahl. EDIT: Ich hatte leider etwas falsches im Ausgangsposting geschrieben. Die STellkraft muss 3Nm betragen. Entschuldigt bitte den FEhler da war ich wohl etwas unkonzentriert :-). Grüße Paul
Kann mal jemand das von Projekte & Code ins Mechanik Unterforum verschieben? Paul war wohl wirklich etwas unkonzentriert. @Paul: Gibts sonst noch irgendwelche Randbedingungen die du vergessen hast zu sagen? Siehe auch Netiquette "Klare Beschreibung des Problems" :-)
Nimm eine Haarnadelfeder. Die Haarnadelfeder sitzt auf dem Hebel des Motors und wird aussen durch einen Stift zwischen den Schenkeln der Feder mitgenommen. Die eigentliche Betätigung wird mit einem Stift auch zwischen den Schenkeln durchgeführt. Wenn du jetzt die eigentliche Beträtigung händisch bewegst, spreizen sich die Schenkel und dem Motor passiert nichts. Kapiert? Eher nicht, befürchte ich. Dem mechanisch vorbelasteten geht bei dem Stichwort Haarnadelfeder aber das Licht auf. Notfalls muss ich eine Skizze malen... Nick
Hey Nick, was du geschrieben hast klingt erstmal sehr interresant aber leider hab ich, wie du schon vermutet hast den Aufbau nicht nachvollziehen können. Könntest du das nochmal probieren? Danke dir schonmal im vorraus. Paul
> wie du schon vermutet hast den Aufbau nicht nachvollziehen können.
Das war zu wirr. :-))
Also, ganz einfach, als Aufbauanleitung formuliert:
Der Motor steht vor dir, die Achse zeigt nach oben.
Befestige auf der Achse den 1. Hebel (ganz nach unten schieben), so dass
er nach links zeigt und fest mit der Achse verbunden ist.
Auf dem Hebel ist links ein Stift, der muss nach oben zeigen.
Jetzt nimmst du die Haarnadelfeder und schiebst das Auge über die
Motorachse.
Die beiden Schenkel der Feder biegst du auf, so dass ein Schenkel hinten
am Stift (1. Hebel) anliegt, der andere vorne.
Die Feder klemmt jetzt am Stift fest und lässt sich nicht drehen.
Dann nimmst du den zweiten Hebel und schiebst ihn auf die Achse. Der
Hebel muss sich auf der Motorachse leicht drehen lassen. An diesen
zweiten Hebel ist auch ein Stift, der muss bei der Montage nach unten
zeigen. Der Stift liegt nach der Montage zwischen den beiden Schenkeln
der Feder, in der Nähe des anderen Stiftes.
Wenn sich der Motor dreht, wird der 1. Hebel bewegt und nimmt über die
Feder den zweiten Hebel mit.
Wenn der Motor steht und du händisch den 2. Hebel bewegst, biegt sich
die Feder auf.
Jetzt besser? ;-)
Hey Nick, Welche Art von Haarnadelfeder möchtest du da einsetzen? Gibt ja scheinbar viele unterschiedliche. Paul
Ich glaube einige haben die Präzisierung der Anforderungen von Paul nicht gelesen: Paul schrieb: > leider brauche ich auch "analoge" Zwischenstationen, sodass der > Stellmotor ausfällt. Aber trotzdem danke für die Idee. > ... > Die STellkraft muss 3Nm betragen. ich interpretiere das jetzt so: 1. Es gibt nicht nur 2 Stellungen links und rechts, sondern beliebige Zwischenstellungen. 2. Verstellt man den Hebel manuell auf irgendeine Zwiwschenposition soll er dort stehenbleiben 3. Die Automatik soll den Hebel auch nach einer manuellen Verstellung exakt zu jeder Zwischenstellung führen Es stellt sich die Frage ob die Automatik jedes Mal einen Referenzlauf machen darf um die Nullpunkte zu erfassen. Falls nicht brauchst du als allererstes einen Absolutwertencoder, der dir zu jeder Zeit die aktuelle Stellung des Hebels liefert. Dann muss die automatische Verstellung einen Freilauf haben und sie darf kein Haltemoment erzeugen, ansonsten würde sie nach einer manuellen Verstellung wieder zurückstellen. Sieht für mich nach einem Absolutwertencoder für die Hebelstellung, einer Kupplung und einer Positionsregelung für den Motor aus. Ein Motor mit >> 3Nm Drehmoment ohne Getriebe wäre wahrscheinlich zu groß.
So eine: https://puch-ersatzteile.at/haarnadelfeder-schaltautomat-sg-2511416 Nur mit geraden Schenkeln. Was man so beim Googeln bekommt sind keine. Die echten[tm] finden sich oft in Motorrad-Getrieben und stellen den Schalthebel zurück. Oh, der Link ist ja für ein Moppet.
> 2. Verstellt man den Hebel manuell auf irgendeine Zwiwschenposition soll > er dort stehenbleiben Das geht mit meinem Vorschlag nicht! Sobald man den Hebel losässt, geht er wieder in die gleiche Stellung wie der Motor.
Motor mit Stirnradgetriebe und den Hebel an die Abtriebsachse. Das Getriebe sollte nicht zu stark untersetzen damit man den Hebel auch manuell drehen kann und Metallzahnräder haben. Dann einen Winkelsensor wie AS5040/47/48 an die Achse. Den Motor steuert man mit einem µC und ab dann ist alles eine Frage der Software. Ob man eine oder mehrere Rastungen braucht, eine "Haarnadelfeder" emuliert oder einen virtuellen Endanschlag braucht. MfG Klaus
Die vom TO angesprochene Lösungsmöglichkeit mit Modellbauservo impliziert ja in etwa, wo es baugrößenmäßig und kostenmäßig hingehen soll. Eine echte universelle Rutschkupplung ist nach seiner Aussage auch schon zu groß. Zu teuer wahrscheinlich auch. Auch ein Absolutwertgeber wird zu teuer und zu groß sein. Mein Vorschlag: Mittelgroßes Servo. Das interne Potentiometer zur Positionsrückmeldung stillegen, die Leitungen nach draußen führen. Auf die Servoachse die meist mitgelieferte Scheibe, mit Moosgummi und einer Kunststoff-Gleitschicht bekleben. Ein externes Poti mit 6mm-Achse ist die Achse für den Hebel. Es schadet nicht, die Potiachse am vorderen Ende ein zweites Mal zu lagern. Ein bißchen Achse muß noch überstehen, dort kommt eine Scheibe drauf, genauso groß wie die Scheibe auf dem Servo. Die beiden Einheiten werden zueinander ausgerichtet und axial aneinandergedrückt. Andruck so einstellen, daß der stromlose Servo beim Bewegen des Hebels nicht mitgedreht wird. Poti als Rückmelde-Poti für den Servo verdrahten. Falls die Steuerung das händische Verstellen des Hebels mitbekommen soll, Stereo-Poti verwenden, zweiter Kanal an AD des Controllers.
@Tom: Das Problem ist dann aber wieder, daß ein Servo dessen Stromversorgung aus und wieder eingeschaltet wird oft seltsame Sachen macht. Eingeschaltet lassen geht auch nicht, da es dann versucht rückzustellen
Anderer Vorschlag: Fly by wire sprich die Mechanik wird generell via Servo verstellt. Die manuelle Verstellung funktioniert nicht direkt über eine feste Mechanik, sondern über einen "Hebel2" dessen Position gemessen wird. Wird der Hebel verstellt verstellt auch der Servo die eigentliche Mechanik. Wie man das "mischt" ist dann Sache der Software.
Hey Nick, Herzlichen Dank. Dein Aufbau ist mir klar verständlich und gefällt mir soweit sehr gut. Ohne Rückstellung wäre mir zwar lieber aber auch so ist es eine schöne und sehr kostengünstige alternative. Ich werde mir das auf jeden Fall überlegen. Grüße Paul
Ein Tuerschlossantrieb (Aufbauteil, welches auf der Tuerinnenseite den Schluessel und damit den Zylinder betaetigt) hat meist eine starke Untersetzung mit einen kleinen DC-Motor. Die Leichtgaengigkeit des Zylinders bei Nichtbetrieb wird dadurch geloest, dass ein weiterer Motor das komplette Getriebe nur dann ankuppelt, wenn der Hauptmotor tatsaechlich drehen soll. Diese Loesung ist wohl "gut genug" im Consumer-Bereich; natuerlich bekommt man beim Ausfall der Steuerung oder des Kuppelmotors den Aktor nur aeusserst schwer bewegt. Wenn es raeumlich nur an der Stelle des Hebels eng ist, kann man vielleicht eine groessere Motoreinheit ueber Bowdenzuege auslagern. Evtl. kann man auch gleich an das Gestaenge o.ae. gehen, welches der Hebel schliesslich ansteuert.
Hey Tom, danke dir für deinen Vorschlag. Versteht mich nicht falsch. Es geht mir nicht darum so günstig wie möglich zu sein. Es sollte am Ende auf jeden Fall absolut zuverlässig funktionieren. Meine liebste Lösung wäre Servo plus Sicherheitskupplung mit Kugelrastung in sybchroner Form aber in der von mir gewünschten Baugröße scheint es eine solche Kupplung nicht als Katalogware zu geben. Lg Paul
Hey Udo, danke auch dir für die Antwort. Ich habe auch schon mit dem Gedanken gespielt, das Problem auf diese Weise zu lösen. Allerdings ist der Eingriff dann sicherheitstechnisch viel schwerwiegender, da bei steuerungsausfall garkeine Funktion mehr gegeben ist. LG Marc
Zum Modellbauservo nochmal: Man weiß ja nicht, in welchen Phasen der Servo passiv die händische Bewegung des Hebels zulassen soll und in welchen er den Hebel wieder zurechtrückt oder der händischen Bewegung gegensteuert. Kann uns Paul vielleicht aufklären. Über die improvisierte Rutschkupplung zwischen Servoscheibe und Scheibe auf dem Hebel passiert dem Getriebe und dem Motor des Servos jedenfalls nichts. Herkömmliche (analoge) Modellbauservos verhalten sich bereits passiv, wenn der PPM-Impuls ausbleibt. Bei digitalen muß man evtl. auch die Versorgungsspannung wegschalten. Es ist richtig, ein Servo, der in der passiven Phase händisch verstellt wird und danach wieder seinen Impuls und/oder seine Versorgungsspannung zurückbekommt, macht eine sehr häßliche Zuckung. Die geht vor allem bei rotationsträgen Massen, die er evtl. bewegt, sehr aufs Getriebe. Aber auch hier mildert die Rutschkupplung vieles. Will man die Zuckung gar nicht, muß die Steuerung durch ein Stereopoti schon vor dem Wieder-Einschalten die momentane Stellung wissen und den Servo dann entsprechend ansteuern.
Hey Tom, eine normale Rutschkupplung kommt eigentlich nicht in Frage, da nach einem verrutschen der Kupplung die Position nicht mehr bekannt ist. Außerdem muss man dann bei manueller betätigung immer den Widerstand der Rutschkupplung überwinden. Das ist zwar kein No-Go aber doch nicht schön. Deshalb würde ich, wenn keine andere Möglichkeit vorgeschlagen wird, lieber auf eine freischaltende Sicherheitskupplung zurückgreifen. Preis ist hier allerdings ca. 200 Euro. Ich kann den Ausgang des Hebels überwachen. Dieser lässt zwar nicht zu das ich eine genaue Position erfahre, allerdings kann ich über die Tendenz erkennen ob manuell übernommen wurde. Alternativ könnte man die Sicherheitskupplung auch mit Schaltkontakt kaufen kostet aber wieder Geld und Platz. Das Wiedereinrasten der Kupplung würde ich nur an einem definierten Platz zulassen, sodass nach manueller Betätigung kein Ruck entsteht. Ich hoffe das beschreibt meine aktuelle Vorstellung. Ich denk das wäre zwar funktional, kostet mich aber insgesamt bestimmt 300 Euro wovon die Ansteuerung und Überwachung per Can sicher nur einen Bruchteil ausmacht. Daher wäre eine Reduzierung der Kosten der Mechanik nett. Grüße Paul
Das war schon das was ich oben meinte: Die beiden Scheiben der "Kupplung" haben eine Kugelrastung, die dem Servo hilft, den Hebel an eine Definierte Position zu fahren. Solange eingerastet, kann der Servo seine Position selber fix bestimmen, der Hebel ist da wo er soll. Wenn ausgerastet, rutscht die Kupplung auf den Kugeln relativ leicht, Mensch kann den Hebel frei verstellen, aber auch wieder in die Automatikposition einklinken. Das Servo muss nur einen "suchlauf" machen, um sich den Hebel wieder zu holen, und wenn der rekativ langsam ist macht auch die Mechanik keine Probleme. Das ausklinken lässt sich einfach per Kontakt feststellen, der sozusagen den Abstand der Rastscheiben misst. Kann man mit etwas mechanischem Geschick bauen, passt an jeden Hebel und erfordert keine Absolutpositionserfassung. Nur die 3Nm sind autsch, das bedeutet man braucht ein Servo mit 30kg/cm Minimum.
30 Ncm sind ja fast unterer Standard für einen Servo, den man früher als "Normalgröße" ansah. Hier zum Beispiel: https://www.conrad.de/de/p/amewi-standard-servo-6221mg-digital-servo-getriebe-material-metall-stecksystem-jr-1953723.html Kann 150 Ncm und kostet 26€, woanders noch weniger. Das mit der Positionsrückmeldung scheint noch nicht klar zu sein, wie ich das gemeint habe: Der Hebel sitzt immer auf der Poti-Achse und bewegt diese Achse immer mit, egal ob er händisch oder vom Servo bewegt wurde. Ein Kanal des Stereo-Potis dient der Servoelektronik als Rückmeldung. Der andere Kanal kann als Positionsrückmeldung an die Steuerung verwendet werden. Wenn der Servo auf passiv geschaltet wird, macht er die Bewgung einfach mit. Oder eine selbstgebaute Rutschkupplung hat soviel Schlupf, daß der passive Servo überhaupt nicht mitgedreht wird, aber dennoch soviel Grip, daß ein aktiv drehender Servo den Hebel verstellen kann. Sollte aber der passiv dranhängende Servo, ob mit Rutschkupplung oder nicht, auf keinen Fall einen zusätzlichen Widerstand gegen die händische Betätigung leisten, dann braucht man wirklich eine schaltbare Kupplung. Paul/Marc, kannst Du noch etwas mehr über die Anwendung schreiben? Ich kenne die Problematik z.B. von einem Heizungs-Mischer, der von einem Stellmotor angetrieben wird. Auch hier kann man den Hebel aushängen und manuell betätigen, wobei die Steuerung den Hebel immer wieder "einfangen" kann.
Tom schrieb: > 30 Ncm Da fehlt ne Null ;) 3Nm sind 300Ncm, in Servosprech 30kg/cm. Das ist schon nicht mehr so ganz normal. Nicht unmöglich, aber auch nicht "das kann jedes für 25€". Tom schrieb: > Wenn der Servo auf passiv geschaltet wird, macht er die Bewgung einfach > mit. Da hast du aber eben die komplette Übersetzung und den kleinen hochdrehenden Motor, das ist nicht gut für das Servo, und auch scheiße zu benutzen, weil doch sehr hohe Kräfte auftreten, auch wenn das Servo "aus" ist. Das funzt nur, wenn du manuell auskuppelst.
Es wäre vll. interessant, was denn dieser geheimnisvolle Hebel bewirken soll. Ist es ein Gas- oder Wasserhahn, für eine Modellbahn oder ein Atomkraftwerk? Oder nur eine Gedankenspielerei, um das Forum zu beschäftigen...
Jens M. schrieb: > Tom schrieb: >> 30 Ncm > > Da fehlt ne Null ;) > > 3Nm sind 300Ncm, in Servosprech 30kg/cm. > Das ist schon nicht mehr so ganz normal. Nicht unmöglich, aber auch > nicht "das kann jedes für 25€". Hast recht. Hatte in dem Conrad-Link nur die Zahl 150 gesehen und nicht mehr aufgepasst, daß die dort doch wieder von Ncm sprechen - schon war die Zehnerpotenz verwechselt und auch noch so hingeschrieben: 150Ncm. Ok, wir suchen 300Ncm. Es gibt 400Ncm für 60-70€, ist aber auch schon eine deutlich andere Baugröße, mit 30mm Breite, für Modellbauverhältnisse schon ein ziemlicher Brocken. Wenn die Bewegung nicht schnell sein muß, kommt man unter Umständen mit selbstgebauten Lösungen mit Getriebemotoren kleiner und günstiger hin. So einen 400Ncm_Servo habe ich in meinem Modell-LkW drin, und das händische Verstellen der Lenkung bei abgeschaltetem Servo geht erstaunlich "smooth". Ich habe denke ich schon ein Gefühl für Mechanik und bekomme selten was kaputt, und hier habe ich den Eindruck, dem Servo würde das normale, sanfte Bewegen von extern nicht schaden. Kann auch daran liegen, daß für die normal geforderte Geschwindigkeit eines solchen Servos die Übersetzung eben doch nicht soo hoch ist. Was anderes ist es natürlich, wenn beliebige Benutzer beliebig schnell an diesem Hebel reißen können. Oder der Hebel oder die dranhängende Mimik haben ein hohes Trägheitsmoment, das kann beim schon angesprochenen Einschalt-Zucken zu Getriebeproblemen führen.
Tom schrieb: > an diesem Hebel Tom schrieb: > an diesem Hebel reißen können. Das Wort sagt schon aus was das Problem ist: "Hebel" Sprich derjenige der das manuell bedient kann ein relativ hohes Drehmoment ausüben weil es eben ein "Hebel" ist.
Udo S. schrieb: > Das Wort sagt schon aus was das Problem ist: "Hebel" > Sprich derjenige der das manuell bedient kann ein relativ hohes > Drehmoment ausüben weil es eben ein "Hebel" ist. Dann hilft nur, den Hebel umzufunktionieren: Der Hebel wird von der Mechanik getrennt, Antrieb nur noch elektrisch und der Hebel dient lediglich als Steuerhebel für den elektrischen Antrieb, i.e. er wird zum Joystick umfunktioniert.
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