mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Passende Bauteile für Segelbootsteuerung


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

bin auf der Suche nach passenden Bauteilen um ein kleines Segelboot (ca. 
3m Länge) mithilfe von Servomotoren zu steuern. Es soll einer Art 
(technisch/soziales) Experiment werden. Also bitte keine Infragestellung 
von Sinnhaftigkeiten dieses Vorhabens bzw. Umsetzbarkeit aus der Sicht 
der Segel- Technik/Philosophie.

Zunächst wären nur 2 Servos notwendig. Für das Ruder und den Segeltrimm. 
(Später vielleicht noch ein drittes, für eine 
Gewichts/Ballast-Verlagerung).

Ich kann mich einfach nicht entscheiden, ob Schrittmotor oder 
Getriebemotor. Die Präzision eines Schrittmotors ist nicht wirklich 
notwendig. Wobei die Möglichkeit die Anzahl der Schritte vorzugeben 
verlockend erscheint.

Oder eben ein Getriebemotor. Der soll dann einfach so lange in eine 
Richtung laufen, bis der Sensor die gewünschte Stellung meldet. Es gibt 
solche 24V Motoren, mit einer Wellendrehzahl von 25 oder 30 U/m. Und 5 - 
15 Nm.

Für das Ruder würden 5 Nm ausreichend sein. Für Segeltrimm etwas mehr. 
So ein 15 Nm Teil z. B.
https://www.conrad.de/de/p/doga-gleichstrom-getriebemotor-do25837103b00-3028-do-258-3710-3b-00-3028-24-v-5-a-15-nm-25-u-min-wellen-durchmesser-1-198176.html

Ich weis es echt nicht. Das ganze würde ich gerne über USB an ein Laptop 
anschließen, welches sich um die gesamte Steuerung kümmern soll. 
(Laptop, weil da noch low latence Videostream und sonstiges Zeug weiter 
verarbeitet werden soll.

Ansonsten wären das noch die Nema Schrittmotoren. Haben die Dinger 
wirklich so viel Drehmoment aus dem Stillstand und ohne Untersetzung?

von Jörg R. (solar77)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Für das Ruder würden 5 Nm ausreichend sein. Für Segeltrimm etwas mehr.
> So ein 15 Nm Teil z. B.

Ich habe keine Vorstellung davon welches Drehmoment die Motoren haben, 
aber wie wäre es mit Scheibenwischermotoren bzw. Motoren für den 
Fensterantrieb aus dem Auto?

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Haben die Dinger wirklich so viel Drehmoment aus dem Stillstand

Bei Schrittmotoren ist es eher umgekehrt. Die haben ein hohes 
Halte-/Drehmoment im Stillstand und bei höherer Schrittfrequenz nimmt 
das Drehmoment ab. Das hängt von der Motorspannung ab. Die 
Drehmomentkurve findet sich gewöhnlich im Datenblatt des Motors.

von FrustrierterComputerBastler (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm sowas:

https://www.radiosailing.de/technik/rc-technik/150-2001-leistungsstarke-segelwinden-aus-powerservos-im-eigenbau

und bau Dir einen Servotester aus einem Arduino. Den hängst Du an den 
Laptop.

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Nema Schrittmotoren.

Eher nicht.

Wenn nicht allzu rasante Ruder und Winch-Verstellung nötig ist, würde 
ich beides mit Scheibenwischermotoren erledigen.

Rückmeldung der Ist-Position über Potentiometer, also klassische 
Moddllbauservoschaltung, nur leistungsfähiger.

Man braucht eh eine Seiltrommel.
Und einen 12V Akku.

Wie jedoch der Laptop überleben soll ist mit schleierhaft, selbst bei 
Süsswasser.

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke! Ich schaue mich gerade nach Wischermotoren um.

Da wäre doch ein Kontroller (arduino) notwendig + ein Motortreiber? Wie 
funktioniert das? Also für NICHT Schrittmotor. Da ist doch eine 
Leistungselektronik notwendig. Was könnte man da nehmen?

Noch ein kleines Detail: die Steuerung soll über WebSocket laufen. 
Direkt aus dem Browser.

Und die ganze Elektronik, inkl. Laptop, wollte ich in einer 
Wasserdichten Metallkiste unterbringen. Metall, weil wärmeleitend.

von K. S. (the_yrr)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Und die ganze Elektronik, inkl. Laptop, wollte ich in einer
> Wasserdichten Metallkiste unterbringen. Metall, weil wärmeleitend.

Fedor K. schrieb:
> (Laptop, weil da noch low latence Videostream und sonstiges Zeug weiter
> verarbeitet werden soll.

Ich hoffe für dich da soll nichts per Funk aus der Metallkiste ungefähr 
auf Wasserlinie mehr als nen halben meter weit gehen.

Fedor K. schrieb:
> Das ganze würde ich gerne über USB an ein Laptop
> anschließen, welches sich um die gesamte Steuerung kümmern soll.
da gibts viele Optionen, nen Arduino/STM/Pic müsstest du selber 
programmieren, IO-Warrior z.b. wäre fertig mit einfachen digitalen 
Ein/Ausgängen, aus dem CNC-Bereich gibt es Steuerungsboards für 
Schrittmotoren inklusive software für den PC.

Zum Motorproblem:
Was kannst du, Programmiertechnisch als auch mechanisch und wie sieht 
dein Budget aus?

Billig (aber "kompliziert"): Arduino/STM32/Pic... + DC Motor (Mosfet, 
Diode und fertig ist die Ansteuerung) und Sensor, musst halt alles mehr 
oder weniger selber programmieren. Wenn du Motoren gebraucht besorgst 
und deine Arbeitszeit nicht abrechnest kostet dass keine 50€.

Einfach aber teuer ist CNC Kontroll Board, Schrittmotortreiber, 
Schrittmotor und fertig, kann aber schnell ein paar mehr hundert Euro 
kosten, rechne mal so mit knapp 400-500. Dafür hast du Software auf dem 
PC, fertige Steuerung und wenn du was von z.b. PoLabs nimmst eine 
Schnittstelle für eigene Software auf dem PC (bei anderen bestimmt 
auch).

: Bearbeitet durch User
von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Direkt aus der Metallkiste sicherlich nicht. Das mit der Funkübertragung 
werde ich als nächsten Schritt "konzipieren". Zur Not, kommt eine 
nachgeführte/stabilisierte Patchantenne an die Mastspitze.

Das Budget ist im Rahmen der Vernunft unbegrenzt, solange es der 
Umsetzung zugute kommt. Die paar Hundert EUR würden da keine Rolle 
spielen.

Programmiertechnisch bin ich Hauptberuflich tätig. Das schreckt mich 
erstmal nicht ab.

Also doch Schrittmotor und CNC? Das war etwas, was ich auch favorisiert 
hatte, nur dass eine Präzision auf dem Niveau von CNC ziemlich 
übertrieben erscheint, hat ich nachdenklich gemacht. Mit sowas hatte ich 
nie zutun gehabt.

von K. S. (the_yrr)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
guck dir mal das hier an:
https://www.poscope.com/product/pokeys57cnc/
hat ne eigene Software, eine Bibliothek für eigene Software sowie eine 
offene Spezifikation des Protokolls.

Fedor K. schrieb:
> Also doch Schrittmotor und CNC? Das war etwas, was ich auch favorisiert
> hatte, nur dass eine Präzision auf dem Niveau von CNC ziemlich
> übertrieben erscheint,

zwingt dich ja keiner auf den 1/256 Schritt genau zu steuern. Das wäre 
halt etwas was es fertig gibt, und es ist sehr modular wodurch du 
Motoren/Treiber tauschen bzw. aufrüsten kannst wenn nötig. Wenns kein 
<50€ Projekt werden soll erleichtert das halt vieles, da die Hardware 
steht, sicher funktioniert und Software support hat.

von MaWin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> rogrammiertechnisch bin ich Hauptberuflich tätig

Erstaunlich, dass es immer Programmierer oder Lehrer sind, die so 
vollkommen weltfremde Vorstellungen haben.

Du möchtest also ein 3m Segelboot (wohl eher eine Jolle, selbst der 
Optimist ist 2,30m lang) per WebFrontend Fernbedienung nur mit Winsch 
und Ruder steuern.

Kommt dir nicht der leiseste Zweifel, dass das vollkommener Schwachsinn 
ist ?

Du könntest genau so versuchen, ein (Automatik)Auto nur mit Lenkrad und 
Gaspedal per WebFrontend zu steuern.

von Udo S. (urschmitt)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Also doch Schrittmotor und CNC? Das war etwas, was ich auch favorisiert
> hatte

Mal wieder typisch: "Ich warte solange, bis einer genau das sagt was ich 
hören will. Alle anderen die das Gegenteil sagen ignoriere ich."

Aber es ist dein Projekt, also viel Erfolg :-)

von Bauform B. (bauformb)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Du möchtest also ein 3m Segelboot (wohl eher eine Jolle, selbst der
> Optimist ist 2,30m lang) per WebFrontend Fernbedienung nur mit Winsch
> und Ruder steuern.

Naja, ein AA (Artificial Arsch) wird ja wohl eingeplant sein, dann geht 
das schon. Das Teil finde ich viel spannender als die Motoren. Außerdem, 
was ist mit einem Vorsegel oder wie schaut der Kahn aus?

von Udo S. (urschmitt)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Du möchtest also ein 3m Segelboot (wohl eher eine Jolle, selbst der
> Optimist ist 2,30m lang) per WebFrontend Fernbedienung nur mit Winsch
> und Ruder steuern.

Interessant wirds wenn er damit auf einem öffentlichen Gewässer eine 
Kollision verursacht.

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Du könntest genau so versuchen, ein (Automatik)Auto nur mit Lenkrad und
> Gaspedal per WebFrontend zu steuern.

Wenn man beim Auto noch die Bremse dazu nimmt dann ist es ja sogar noch 
einfacher. Nur sollte jemand vor Ort da sein, der das Fahrzeug auftankt, 
an eine geeignete Stelle platziert und den Motor anlässt. Mit schnellem 
Fahren wird es sicherlich nichts. Da wäre eine Signalverzögerung von 
paar Hundert Millisekunden sehr störend. Aber ohne sichtbare 
Umwelteinflüsse, wäre es doch etwas zu öde.

Bauform B. schrieb:
> Naja, ein AA (Artificial Arsch) wird ja wohl eingeplant sein, dann geht
> das schon. Das Teil finde ich viel spannender als die Motoren. Außerdem,
> was ist mit einem Vorsegel oder wie schaut der Kahn aus?

Klar wird jemand dabei sein. Falls sich herausstellt dass es auch 
anderes geht, dann vielleicht auch ohne Besatzung. Es soll aber nicht 
wie ein Modellboot aussehen. Wenn jemand drauf sitzt, dann kann man sich 
sicher sein, dass kein Spielzeug ist. ;o)

Den Kahn gibt es noch nicht. Das ist praktisch frei wählbar. Mit einem 
Vorsegel, wollte ich erst mal nichts zutun haben. Ein paar Gedanken über 
die Umsetzung habe ich mir schon gemacht.

Ob das so ein Sportgerät wird wie der Laser o.ä. bin ich mir noch nicht 
sicher. Für die ersten Versuche wäre etwas schweres, mit kleinem Segel 
sinnvoll. Um einfach mal alles ohne Stress austesten und optimieren zu 
können. Etwas zackigeres dann vielleicht später ...

Udo S. schrieb:
> Interessant wirds wenn er damit auf einem öffentlichen Gewässer eine
> Kollision verursacht.

Also das wäre ehr das Problem des AA. Und das ganze wird auch nicht in 
Europa betrieben. Sondern irgendwo wo es hell und warm ist, während es 
in Europa kalt und dunkel ist.

von S. R. (svenska)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Also das wäre ehr das Problem des AA. Und das ganze wird auch nicht in
> Europa betrieben. Sondern irgendwo wo es hell und warm ist, während es
> in Europa kalt und dunkel ist.

Solange der Fahrzeugführer nicht in Europa sitzt...

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier ist endlich mal ein Wischermotor, bei dem eine Drehmomentangabe 
dabei steht. 40 U/m und 30 Nm ist aber eine Menge für Scheibenwischer. 
Von den Angaben her, würde es geeignet sein. Ist es etwas brauchbares?

https://www.pkwteile.at/bosch/7885828?gclsrc=aw.ds&&gshp=1&gclid=Cj0KCQiAm4TyBRDgARIsAOU75sqSI0ViZzkQE-DyVrjGYl5KKwnOKR0SkM4MAWm_EHhAlfjPVeMeTicaAt5-EALw_wcB

von Timo N. (tnn85)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist wahrscheinlich auch ein LKW Scheibenwischer. 12V gibts im PKW 
Bereich ja nicht.
IP50 Schutzklasse.. Also kein Schutz gegen Spritzwasser etc.


Ansonsten sieht er gut aus. Braucht auch keine LIN-Ansteuerung oder so.

Jetzt brauchst noch einen Encoder um den Drehwinkel feststellen zu 
können, ein Motorsteuerung(H-Brücke) und eine Regelung (Arduino?).
Wie soll die Anbindung zu deinem Websocket geschehen? Raspberry Pi?

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das wird wohl Arduino sein. Hatte damit noch nichts Zutun.

Zu WebSocket sind ein paar Sachen für Arduino zu finden. Was auch immer 
das ist. Muss ich mir genauer anschauen.
https://shawnhymel.com/1675/arduino-websocket-server-using-an-esp32/

Ob das Boot selbst der WebSocket Server sein sollte, oder auch ein 
Client, der zum Server verbindet ... mal sehen.

Ansonsten würde sowas dazu passen?
https://www.reichelt.at/arduino-grove-encoder-grv-encoder-p191181.html?PROVID=2788&gclid=CjwKCAiAvonyBRB7EiwAadauqbBi7l881QI7u-1FEzmEPnSYkvKMMlyl2gEbwDMM3G1o5YKKj5VIKRoCNDIQAvD_BwE&&r=1

MotorDriver:
Ebay-Artikel Nr. 172430164155

: Bearbeitet durch User
von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was ist ein Regenerativ Motor Treiber?

https://www.robotshop.com/de/de/sabertooth-dual-12a-6v-24v-r-c-regenerativ-motor-treiber.html

Aus der Artikelbeschreibung:
... speziell für den Einsatz in ferngesteuerten Fahrzeugen optimiert 
wurde. Er eignet sich für mittelschwere Roboter, Autos und Boote.

PS:
Zwei dieser Wischermotoren sind bestellt. Gnade mir Gott ...

: Bearbeitet durch User
von Timo N. (tnn85)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit Arduino würde ich mich an deiner Stelle anfreunden. Jedenfalls bei 
deinem Projekt.
Was du verlinkt hast ist ein Beispiel wie man mit dem ESP32 µC und der 
Arduino IDE einen Webserver erstellt.
Der ESP32 µC ist zwar von der Hardwareseite aus kein original Arduino, 
ist aber mittlerweile weit verbreitet und lässt sich mit der Arduino IDE 
programmieren.
Er ist außerdem viel leistungsfähiger als die auf Atmels ATmega µC 
basierenden Original-Arduinos. Außerdem hat er eben einen Netzwerkstack 
und WLAN. Für dich also optimal.

Den Encoder, den du verlinkt hast ist eigentlich als Eingabe-Encoder 
gedacht. Je nach Professionalität deines Vorhabens ist der sicher für 
das proof of concept irgendwie verwendbar, aber ich meinte eigentlich 
einen Encoder der auf der Welle des Motors sitzt. Musst dich mal 
umschauen bzw. eine Codierscheibe selbst anfertigen.

Die Motor-Dual-H-Brücke, die du verlinkt hast, habe ich auch schon mal 
eingesetzt. Du wirst bei dieser definitiv noch die MOSFETS beider 
H-Brücken mit einem Kühlkörper kühlen müssen. Aber Achtung: Du musst den 
Kühlkröper elektrisch isolieren, da du sonst einen Kurzschluss 
verursachst, wenn du alle vier MOSFETs an einen Kühlkörper verbindest.

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Timo N. (tnn85)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fedor K. schrieb:
> Aha. Dachte ESP32 wäre irgendwas erweiterndes für Arduino. Der ESP32
> könnte man also statt dem original Arduino verwenden?
Nee, der kann zwar auch nur als WLAN-Bridge verwendet werden, um einen 
Arduino Nano oder so ans Netz zu bringen, aber du kannst den auch direkt 
so programmieren, dass er direkt deine H-Brücken (und damit deine 
Motoren) ansteuert.


Fedor K. schrieb:
> WLAN ist weniger
> nützlich, drahtlose Verbindung mit dem Festland sollte der Hauptrechner
> übernehmen. Es müsste irgendwas mit Ethernet sein.

Ja, kannst den ja z.b. mit deinem Hauptrechner über WLAN verbinden und 
dein Hauptrechner ist dann über LTE/Satellitenverbindung? mit dem 
Festland verbunden.


Das DevBoard aus dem ersten Link hat den ESP32 doch schon. Da brauchst 
den doch nicht nochmal (zweiter Link) Wichtig ist nur, dass er genügend 
IOs hat.
Du bruachst ja mindestens 2x PWM  +  2x Direction für die H-Brücke und 
dann noch die Signale von deinen Encodern/Absolutwertgebern (je nachdem 
wie du die Verdrehung/Winkel von deinen Motoren feststellen willst)

Fedor K. schrieb:
> Wäre dieses Netzteil dafür geeignet, die Motoren testweise anzutreiben?

Keine Ahnung? Auf deinem Segelboot wird es doch kein 230V geben, oder? 
Oder meinst du nur zum testen? Musst halt schauen ob der Strom 
ausreicht. bei 300W /24 V also etwas mehr als 12,5A. Ich denke, dass 
sollte zum Testen ausreichen. Ich weiß aber nicht, was auf deinem Boot 
später für Drehmomente verlangt werden und wie hoch dementsprechend der 
Strom durch die Motoren sein wird.

von Fedor K. (frontloop33)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke!

Ich habe jetzt 4 verschiedene Mikrocontroller bestellt, 3 verschiedene 
Motortreiber, inkrementale Drehgeber/Encoder usw.

Arduino UNO ist auch dabei. Einfach mal zum Kennenlernen.

Mal sehen, ob das ESP32-POE-ISO Board die ganze Regelung übernehmen 
kann, wäre ja optimal.

Das Netzteil soll natürlich nur dazu dienen die Motoren im 
Versuchsaufbau in Betrieb zu nehmen. Habe jetzt einen anderen gefunden, 
360 Watt und ist noch günstiger. Auf einen schweren Akku + Ladegerät 
verzichte ich erstmal.

Die Verbindung ans Land wird wohl über Mobilfunk, LTE realisiert. Die 
Leistung der Antennen auf den Sendemasten könnte man ja hier gut 
gebrauchen.

: Bearbeitet durch User

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.