Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welcher Arduino eignet sich zur Regelung eines Pumpenkreislaufs?


von Garfunkel (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte mir einen Arduino plus entsprechende Zusatzmodule zur 
Regelung einer Pumpe zulegen. Als absolut Unwissender brauche ich eure 
Hilfestellung bei der Zusammenstellung der richtigen Komponenten. Es 
geht somit NUR um die benötigte Hardware. Die Programmierung des Systems 
obliegt einem Profi.

Also, welches Arduino Modell und welche zusätzlichen Bauteile / 
Platinenmodule benötige ich, um folgendes realisieren zu können:

1. Digitalpoti (soll das 10k Analogpoti zur Drehzahlsteuerung der 
Brushless Pumpe ersetzen).

2. zwei Drucksensoren mit Ausgabesignal 0,5 - 4,5V und 5V 
Versorgungsspannung sind zu überwachen und zu versorgen (Eingangsdruck 
und Ausgangsdruck)

3. ein Schrittmotor (NEMA 17 mit integriertem Treiber) soll angesteuert 
werden. Dieser dreht den Druckregler. Die Stromversorgung für den 
Schrittmotor ist extern und muss nicht vom Arduino gestemmt werden. 
Benötigt wird nur ein Pulssignal und ein Drehrichtungssignal um den 
Motor in kleinen Schritten zu drehen.

4. ein Board mit zwei Tastern. Drückt man den Taster nach oben, macht 
der Schrittmotor eine Bewegung und der Druck erhöht sich um 0,1 Bar. Der 
zweite Taster regelt somit das Ganze nach unten.

5. Drehzahlüberwachung der Pumpe. Die Pumpe gibt ein Speedsignal mit 9Hz 
pro Umdrehung aus. Dieses soll nicht ausgewertet, sondern nur überwacht 
werden, falls die Pumpe blockiert oder sich nicht dreht.

Ich hoffe die Angaben reichen, um mir eine Empfehlung für die benötigten 
Komponenten geben zu können. Falls nicht, fragt gerne nach... ;)

von Andreas B. (bitverdreher)


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Da passt so ziemlich jeder.
1 Analog in
5 Digital in
2 Digital out

Garfunkel schrieb:
> Die Programmierung des Systems
> obliegt einem Profi.
Echt jetzt?

von Matthias S. (da_user)


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Garfunkel schrieb:
> Die Programmierung des Systems
> obliegt einem Profi.

Dann wäre ein µC naheliegend, mit dem der Profi umgehen kann ohne sich 
großartig einarbeiten zu müssen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Garfunkel schrieb:
> 1. Digitalpoti (soll das 10k Analogpoti zur Drehzahlsteuerung der
> Brushless Pumpe ersetzen).
Ein Arduinist mal wieder...
Dir ist aber schon klar, dass die Anschlüsse des Digitpos NICHT 
potentialgetrennt sind und deshalb 1. die "Massen" der beiden 
Schaltungen verbunden sein müssen und 2. die Spannungen an den 
Anschlüssen eines Digitalpotis üblicherweise innerhalb der 
Versorgungsspannungsgrenzen des Digitpos liegen müssen.

Mein Tipp: such dir einen Brushlessregler raus, den du mit einer 
anslogen Spannung z.B. 0..5V oder 0..10V ansteuern kannst. Dann reicht 
ein ganz normaler AD-Wandler (oder gar eine simple PWM mit RC-Glied) zum 
Ansteuern.

> 2. zwei Drucksensoren mit Ausgabesignal 0,5 - 4,5V und 5V
> Versorgungsspannung sind zu überwachen
Willst du diese Werte irgendwo anzeigen?

> 3. ein Schrittmotor (NEMA 17 mit integriertem Treiber) soll angesteuert
> werden. Dieser dreht den Druckregler.
Du hast ausprobiert und sichergestellt, dass das Drehmoment des 
Schrittmotrs für die Stellschraube reicht?

> 4. ein Board mit zwei Tastern. Drückt man den Taster nach oben, macht
> der Schrittmotor eine Bewegung und der Druck erhöht sich um 0,1 Bar. Der
> zweite Taster regelt somit das Ganze nach unten.
Willst du diesen Einstellwert irgendwo anzeigen?

> 5. Drehzahlüberwachung der Pumpe. Die Pumpe gibt ein Speedsignal mit 9Hz
> pro Umdrehung aus.
Diese Angabe liest sich seltsam. Denn ich kann die 1 Umdrehung ja in 1s 
oder in 10s ausführen. Und trotzdem wird pro Umdrehung 9Hz ausgegeben?
Oder meintest du, dass pro Umdrehung 9 Pulse kommen? Das wären dann 9 Hz 
bei 1 Umdrehung/sec und 900Hz bei 10U/s. Dann würden auch die Einheiten 
bei der Rechnung wieder aufgehen...

: Bearbeitet durch Moderator
von Markus (Gast)


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Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
10.09.2021 07:19

>Ein Arduinist mal wieder...
>Dir ist aber schon klar, dass die Anschlüsse des Digitpos NICHT
>potentialgetrennt sind

Dafür bietet die Arduinowelt natürlich Lösungen:
https://www.industrialshields.com/

von Andras H. (kyrk)


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Markus schrieb:
> https://www.industrialshields.com/

Bin hier eher damit skeptisch. Ob ein Arduino nur so ohne Änderungen 
wirklich Industrie tauglich wäre? Ich meine da ist nicht mal das 
mindeste Maß an Schutzschaltungen verbaut. Ich würde eher etwas nehmen 
wo mein weiß dass die Teile wirklich in Industrie eingesetzt werden. 
Einfach bei Olimex fragen. Die haben nette Linux Boards die auch 
Industrietauglich sind.

von Andras H. (kyrk)


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Garfunkel schrieb:
> Als absolut Unwissender brauche ich eure
> Hilfestellung bei der Zusammenstellung der richtigen Komponenten.

Machst du den Hardware auch selber? Ich würde sagen, versuche einen 
Profi Hardwareentwickler ins Boot zu holen, sonst wird das nix.

von Markus (Gast)


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Andras H. (kyrk)
>Bin hier eher damit skeptisch. Ob ein Arduino nur so ohne Änderungen
>wirklich Industrie tauglich wäre?

Was meinst du genau mit "ein Arduino"? Es gibt viele.

von Markus (Gast)


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Andras H. (kyrk)
>Bin hier eher damit skeptisch. Ob ein Arduino nur so ohne Änderungen
>wirklich Industrie tauglich wäre?

Meintest Du diese hier?
https://www.rugged-circuits.com/

von MaWin (Gast)


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Garfunkel schrieb:
> Ich hoffe die Angaben reichen

Nein.

Datenblatt der Pumpe, vielleicht stellt die schon eine Betriebsspannung 
zur Verfügung.

Wegen 0-5V Druckaufnehmer wäre ein Arduino sinnvoll, der selbst mit 5V 
arbeitet.

Garfunkel schrieb:
> Schrittmotor (NEMA 17 mit integriertem Treiber)

Datenblatt des Schrittmotors, und woher kommt dessen Versorgungsspannung 
?

Beitrag #6815349 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6815356 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6815371 wurde von einem Moderator gelöscht.
von my2ct (Gast)


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Andras H. schrieb:
> Einfach bei Olimex fragen. Die haben nette Linux Boards die auch
> Industrietauglich sind.

Ein komplettes Linux, um einem Schrittmotorcontroller auf Anweisung von 
zwei Tastern und zwei Drucksensoren ein paar Pulse zukommen zu lassen?
Warum nicht gleich ein Rechner-Cluster?

Beitrag #6815468 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Garfunkel (Gast)


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Aufgrund der zahlreichen Antworten nehme ich nachfolgend Bezug auf alle 
Fragen / Anregungen. Ich gehe dabei in der Reihenfolge vor, in welcher 
die Beiträge eingegangen sind:

zu Andreas B. (bitverdreher)

- ich verfüge über keinerlei Microcontroller-Wissen und kann nicht 
programmieren, nur verlöten und verdrahten. Deshalb nimmt die 
Programmierung ein Bekannter vor.

- da ich dem Beitrag entnehme, daß sich jeder Arduino eignet, stellt 
sich mir die Frage, ob alle Modelle ausreichende Ein- und Ausgänge zum 
Anschluß meiner ganzen Steuerelemente haben?

zu Lothar M. (Ikmiller)

- der Versuchsaufbau bekommt keine Anzeige. Die Werte der Drucksensoren 
werden nur aufgenommen und dienen der Parametrisierung von Pumpe und 
Druckregler.

- der Schrittmotor hat ausreichend Kraft um den Druckregler zu drehen.
Die Stromversorgung erfolgt über ein Netzteil mit 5 getrennten 
Ausgängen. In diesem Zuge hier auch gleich ein Link zum angefragten 
Datenblatt:
https://www.reichelt.de/de/de/all-in-one-schrittmotor-nema-17-1-8-2-55-v-act-17hs44172802-p260763.html?nbc=1&&r=1

- Das Speedsignal wird mit 9 Pulsen pro Umdrehung ausgegeben. Ich habe 
dies fälschlicher Weise in Hz angegeben, da sich das Signal mit dem 
Multimeter im Wechselspannungsmodus als Hz ablesen lässt (Werte wurden 
mit einem Drehzahlmesser gegengeprüft). Richtiger Weise nimmt man 
hierfür natürlich ein Oszilloskop.

zu Andreas H. (kyrk)

- Hardware entwickle ich nicht selbst. Eben aus diesem Grund wollte ich 
auf fertige Bausteine zurückgreifen. Da bietet sich der Arduino wegen 
zahlreicher Erweiterungsmodule an.

Ergänzede Angaben:

- ich brauche keine Industrie Lösung, nur einen experimentellen Aufbau 
für Testläufe

- von der Brushless Pumpe bzw. dem Regler kann ich leider kein 
Datenblatt vorlegen. Der Hersteller gibt hierzu nichts frei (Made in 
China...). Der Regler ist in die Pumpe integriert.

von Cyblord -. (cyblord)


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Garfunkel schrieb:

> - ich verfüge über keinerlei Microcontroller-Wissen und kann nicht
> programmieren, nur verlöten und verdrahten. Deshalb nimmt die
> Programmierung ein Bekannter vor.

Und das klappt nicht. In einem Embedded Projekt hängen Hardware und 
Software eng zusammen.
Wenn du von beidem keine Ahnung hast, ist so ein Projekt nicht geeignet 
für dich. Und wenn du einen Embedded SW Entwickler an der Hand hast, 
brauchst du 1. kein Arduino und 2. kann der dich auch in Bezug auf HW 
beraten. Er muss den Kram nämlich später auch ansteuern.

> - Hardware entwickle ich nicht selbst. Eben aus diesem Grund wollte ich
> auf fertige Bausteine zurückgreifen. Da bietet sich der Arduino wegen
> zahlreicher Erweiterungsmodule an.

Wenn sich Arduino so toll dafür anbietet und so tolle Module hat, warum 
brauchst du dann dafür noch Hilfe?
Blitznachricht: Kann man ohne Arduino nichts, kann man auch mit Arduino 
nichts.
Kann man gar nichts, so wie du, kauft man was fertiges oder lässt 
KOMPLETT extern entwicklen.
Aber nicht so wie du das hier versuchst.

von Rüdiger B. (rbruns)


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von MaWin (Gast)


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Garfunkel schrieb:
> Die Stromversorgung erfolgt über ein Netzteil mit 5 getrennten
> Ausgängen.

Schön. WELCHES (man muss wissen ob die Ausgänge galvanisch verbunden 
sind, wie belastbar sie sind, ob sie sich fur Arduino Direktversorgung 
eignen etc.)

Garfunkel schrieb:
> von der Brushless Pumpe bzw. dem Regler kann ich leider kein Datenblatt
> vorlegen.

Nicht schön. Ohne know wird das nichts.

von Rainer V. (a_zip)


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Garfunkel schrieb:
> ich möchte mir einen Arduino plus entsprechende Zusatzmodule zur
> Regelung einer Pumpe zulegen. Als absolut Unwissender brauche ich eure
> Hilfestellung bei der Zusammenstellung der richtigen Komponenten. Es
> geht somit NUR um die benötigte Hardware. Die Programmierung des Systems
> obliegt einem Profi.

Du bist definitiv im falschen Forum! Schau erst mal bei den "millionen" 
Arduino-Projekten und wenn du dann was zusammengestöpselt hast, was der 
Profi nicht programmieren konnte, dann würde ich mich ernsthaft um deine 
Frage kümmern. Es obliegt die also erst mal, einen Anfang zu machen!!
Gruß Rainer

von Stefan F. (Gast)


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Garfunkel schrieb:
> da ich dem Beitrag entnehme, daß sich jeder Arduino eignet, stellt
> sich mir die Frage, ob alle Modelle ausreichende Ein- und Ausgänge zum
> Anschluß meiner ganzen Steuerelemente haben?

Ich denke, deinen Bedarf kannst du selber zählen und wie viele 
Anschlüsse die unterschiedlichen Module bieten kannst du der Arduino 
Webseite nachlesen.

von EAF (Gast)


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Rüdiger B. schrieb:
> 1 * Driver Shield
> Ebay-Artikel Nr. 233699599014

Das Shield ist nun wirklich nicht gut für den Motor geeignet.
Der möchte lieber einen Treiber mit Stromregelung.

von Rüdiger B. (rbruns)


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EAF schrieb:
> Rüdiger B. schrieb:
>> 1 * Driver Shield
>> Ebay-Artikel Nr. 233699599014
>
> Das Shield ist nun wirklich nicht gut für den Motor geeignet.
> Der möchte lieber einen Treiber mit Stromregelung.

Der L298 hat die Möglichkeit zwei Strombegrenzungwiderstände einzubauen.
An PIN 2 und PIN 19 sind auch zwei Widerstände dafür eingebaut.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Rüdiger B. schrieb:
> Der L298 hat die Möglichkeit zwei Strombegrenzungwiderstände einzubauen

Bloss niemanden der die überwacht, dazu braucht es den L297 oder so

von Spess53 (Gast)


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Hi

>Der L298 hat die Möglichkeit zwei Strombegrenzungwiderstände einzubauen.
>PIN 2 und PIN 19

Das sind keine Strombegrenzungwiderstände sondern Shunts. Und da gehört 
noch ein L297 für die Stromreglung dran.

MfG Spess

von Jens G. (jensig)


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Lothar M. schrieb:

> Oder meintest du, dass pro Umdrehung 9 Pulse kommen? Das wären dann 9 Hz
> bei 1 Umdrehung/sec und 900Hz bei 10U/s. Dann würden auch die Einheiten
> bei der Rechnung wieder aufgehen...

Ohhh, haben sich inzw. ein paar Naturkonstanten geändert, so daß sich 
die Frequenz quadratisch zur Drehzahl ändert? Oder haben Umdrehung/sec 
und U/s unterschiedliche Bedeutungen ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Jens G. schrieb:
> Oder haben Umdrehung/sec und U/s unterschiedliche Bedeutungen ;-)
Wie üblich gilt hier 1*U = 10*Umdrehungen. Dann passt das wieder... 😉

von Garfunkel (Gast)


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Ich möchte mich an dieser Stelle für die zahlreichen Beiträge bedanken.

Da mich das Projekt überfordert, folge ich nun eurem Rat und überlasse 
es jemandem der dafür ausgebildet ist und damit sein Geld verdient. Dies 
wollte ich aus Kostengründen und Spaß, sowie Interesse an der Bastelei 
eigentlich umgehen.
Ich bin Maschinenbauer und KfZ-Mechaniker und weiß daher, daß es genug 
"Experten" gibt, die aus Unwissenheit alles kaputt richten. Diesen 
Fehler möchte ich, ausserhalb meines Wissensbereiches, nicht ebenfalls 
begehen und klinke mich deshalb aus.

Dennoch vielen Dank für eure rasche Unterstützung und die aufgewendete 
Zeit.

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