Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Lenkwinkel an Baumaschine erfassen


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von T. S. (d-platoon)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne den Lenkwinkel an einem Teleskoplader erfassen.

Hintergrund ist: Das Fahrzeug hat eine Allradlenkung, vorne normal übers 
Lenkrad, hinten über einen Taster links/rechts.
Ich möchte jetzt im Rangierbetrieb (also nicht auf der öffentlichen 
Straße -> da wird die hintere Lenkung mechanisch verriegelt), per 
Schalter umschalten können zwischen Vorderradlenkung (also hinten 
gerade), Allradlenkung (Hinterachse lenkt gegenläufig mit) und Hundegang 
(Hinterachse lenkt gleich wie die Vorderachse). Mit einem 
Microcontroller an sich kein größeres Problem. Die Ventile für die 
Hinterachse kann ich per Relais so lange ansteuern, bis der richtige 
Lenkwinkel erreicht ist.

Allerdings brauche ich natürlich auch die Istwerte der Lenkwinkel vorne 
und hinten. Und hier bin ich noch unschlüssig, wie ich die erfassen 
soll.
Ich habe euch mal ein Bild von der Hinterachse angehängt. Wie man sieht 
ist die Lenkung natürlich allem Siff ausgesetzt. Es braucht also einen 
Sensor, der das ab kann (am Besten auch Dampfstrahlertauglich ist) oder 
er müsste "gekapselt" verbaut werden.

Ich dachte bereits an einen Wegsensor am Hydraulikzylinder, aber der 
wäre komplett im Sabber und dabei auch meist nicht ganz günstig.
Die Alternative wäre ein Winkelsensor im Drehpunkt des Achsgelenkes. 
Allerdings ist das Zentrum durch einen Schmiernippel belegt.

Hat jemand sonst eine Idee, wie ich das am besten bewerkstelligen 
könnte?

Viele Grüße

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


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Überträgt die Stange unter dem Zylinder den Lenkausschlag hinüber zum 
anderen Rad? Falls ja: kann man an der die Position abgreifen? Wie sieht 
deren Verlauf unter der Maschine aus?

BTW: ich sehe hier jetzt mal vorrangig ein mechanisches Problem, aber 
sicher keines, bei dessen Lösung derzeit µC und Digitaltechnik viel 
helfen würde.

: Bearbeitet durch Moderator
von Thomas G. (thomas_g18)


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Hallo!

Ich würde dieses Problem mit einem Bowdenzug lösen. Irgendwo am Zylinder 
oder an der Achse das Drahtseil befestigen und über eine Feder 
vorspannen.
Das andere Ende des Zugs kann sich dann innerhalb der Maschine befinden 
und auch den gewünschten Sensor oder Taster so ansteuern wie gewünscht. 
So wird das ganze viel dauerhafter als irgendwo im Bereich der Achsen.
Das Prinzip ist in etwa wie bei einem Fahrrad mit der Schaltung oder 
Bremse.

Gruss

von T. S. (d-platoon)


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Danke, dass das Thema in die Mechanik verschoben wurde.

Lothar M. schrieb:
> Überträgt die Stange unter dem Zylinder den Lenkausschlag hinüber zum
> anderen Rad? Falls ja: kann man an der die Position abgreifen? Wie sieht
> deren Verlauf unter der Maschine aus?

Genau, das ist die Spurstange. Per se könnte man auch dort die Position 
abgreifen. Aber die liegt eben auch völlig frei.
Ich habe nochmal ein Bild mit angehängt. Das ist zwar von der 
Vorderachse und etwas arg verrauscht, da vergrößert, aber das Prinzip 
ist an der HA identisch.

von T. S. (d-platoon)


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Thomas G. schrieb:
> Ich würde dieses Problem mit einem Bowdenzug lösen. Irgendwo am Zylinder
> oder an der Achse das Drahtseil befestigen und über eine Feder
> vorspannen.
> Das andere Ende des Zugs kann sich dann innerhalb der Maschine befinden
> und auch den gewünschten Sensor oder Taster so ansteuern wie gewünscht.
> So wird das ganze viel dauerhafter als irgendwo im Bereich der Achsen.
> Das Prinzip ist in etwa wie bei einem Fahrrad mit der Schaltung oder
> Bremse.

Du meinst also quasi ein Seilzuggeber wie der hier:
https://www.siko-global.com/de-de/branchen-loesungen/positionssensoren-fuer-hydraulikzylinder
Sowas wäre natürlich perfekt, da Dieser im Inneren des Zylinders läuft 
und somit vor allen Wiedrigkeiten geschützt ist. Ist aber nicht so 
einfach nachrüstbar. Aber die gibts ja auch für Außen. Sind nur sündhaft 
teuer.

Aber der Gedanke gefällt mir!
Ich überlege gerade, ob man sowas auch selbst bauen könnte 🤔

: Bearbeitet durch User
von Flip B. (frickelfreak)


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Auf die mitte der Drehachse im Achsschenkel einen Magnet und dann per 
Magnetischem Rotationsencoder in versiegeltem gehäuse erfassen.

von T. S. (d-platoon)


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Flip B. schrieb:
> Auf die mitte der Drehachse im Achsschenkel einen Magnet und dann per
> Magnetischem Rotationsencoder in versiegeltem gehäuse erfassen.

Du meinst sowas als Encoder und darunter dann eben ein passendes Magnet?
https://www.reichelt.de/drehgeber-absolut-90-0-5v-8-32v-lagerlos-dis-12577-p330046.html

von Thomas G. (thomas_g18)


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T. S. schrieb:
> Thomas G. schrieb:
>> Ich würde dieses Problem mit einem Bowdenzug lösen. Irgendwo am Zylinder
>> oder an der Achse das Drahtseil befestigen und über eine Feder
>> vorspannen.
>> Das andere Ende des Zugs kann sich dann innerhalb der Maschine befinden
>> und auch den gewünschten Sensor oder Taster so ansteuern wie gewünscht.
>> So wird das ganze viel dauerhafter als irgendwo im Bereich der Achsen.
>> Das Prinzip ist in etwa wie bei einem Fahrrad mit der Schaltung oder
>> Bremse.
>
> Du meinst also quasi ein Seilzuggeber wie der hier:
> 
https://www.siko-global.com/de-de/branchen-loesungen/positionssensoren-fuer-hydraulikzylinder
> Sowas wäre natürlich perfekt, da Dieser im Inneren des Zylinders läuft
> und somit vor allen Wiedrigkeiten geschützt ist. Ist aber nicht so
> einfach nachrüstbar. Aber die gibts ja auch für Außen. Sind nur sündhaft
> teuer.
>
> Aber der Gedanke gefällt mir!
> Ich überlege gerade, ob man sowas auch selbst bauen könnte 🤔

Diese Lösung ist sicherlich extrem teuer...egal ob Innen oder aussen am 
Zylinder.Ich würde einfach aussen am Zylinder einen Zug mittels Schellen 
anmachen und das Drahtseil am Kugelauge.Das andere Ende des Zuges zeigt 
nun die Stellung des Zylinders an.
Bild Dient nur zur Vorstellung
https://hydrotechnik24.de/steuerventile/bowdenzuge-fur-hydraulische-verteiler-zum-system-indemar

von T. S. (d-platoon)


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Thomas G. schrieb:
> Diese Lösung ist sicherlich extrem teuer...egal ob Innen oder aussen am
> Zylinder.Ich würde einfach aussen am Zylinder einen Zug mittels Schellen
> anmachen und das Drahtseil am Kugelauge.Das andere Ende des Zuges zeigt
> nun die Stellung des Zylinders an.
> Bild Dient nur zur Vorstellung
> 
https://hydrotechnik24.de/steuerventile/bowdenzuge-fur-hydraulische-verteiler-zum-system-indemar

Das mit dem Bowdenzug habe ich soweit verstanden. Aber ich muss den 
Positionswert ja auch irgendwie in meinen Microcontroller bringen, also 
digitalisieren. Hast du dafür auch eine Idee?

von Thomas G. (thomas_g18)


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> Das mit dem Bowdenzug habe ich soweit verstanden. Aber ich muss den
> Positionswert ja auch irgendwie in meinen Microcontroller bringen, also
> digitalisieren. Hast du dafür auch eine Idee?

Ja dann wäre ein Linerapotentiometer dafür am besten geeignet welches 
dann über den analogen Eingang am Microcontroller eingelesen wird....!
Die Signale müssen dann noch aufbereitet werden und auch einwenig 
Spielraum muss eingerechnet werden....der Aufwand um das Programm zu 
schreiben ist auch noch recht gross....dann noch die Ansteuerung der 
Ventile...

von T. S. (d-platoon)


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Thomas G. schrieb:
> Ja dann wäre ein Linerapotentiometer dafür am besten geeignet welches
> dann über den analogen Eingang am Microcontroller eingelesen wird....!
> Die Signale müssen dann noch aufbereitet werden und auch einwenig
> Spielraum muss eingerechnet werden....der Aufwand um das Programm zu
> schreiben ist auch noch recht gross....dann noch die Ansteuerung der
> Ventile...

Ich habe mir in der Zwischenzeit deinen Vorschlag auch nochmal ein wenig 
durch den Kopf gehen lassen und bin auf die im Bild angehängte Variante 
gekommen. Das "Ankoppeln" an beide Achsschenkel hätte den Charme, dass 
ich das Drahtseil nicht auf-/abwickeln oder gegen eine Feder spannen 
muss.

Die Rolle in der Mitte ist als Spill gedacht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Spill
Aber mit einem Linearpotentiometer könnte ich mir sogar das sparen und 
einfach direkt am Seil abgreifen.

Aber irgendwie gefällt mir der Vorschlag von Frickelfreak auch. Das 
hätte den Charme, dass dort quasi keine Mechanik dran ist.

In puncto Programmieren sehe ich momentan noch keine größeren 
Herausforderungen. Signale von Vorder- und Hinterachse einlesen, 
normieren, in Abhängigkeit des gewählten Modusses miteinander 
vergleichen und bei einer Abweichung größer X,X° das entsprechende 
Ventil ansteuern.
Klar, die mechanische Verriegelung muss noch mit berücksichtigt werden 
und es braucht ein paar Plausibilitätsprüfungen.
Vielleicht hab ich auch was übersehen, aber das traue ich mir zu.

Wichtiger ist mir erstmal, dass die Mechanik ein schlüssiges Konzept 
ergibt und zuverlässig funktioniert.

von Thomas F. (igel)


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Ich würde es mit einem Sensor für Leuchtweitenregulierung vom Auto 
versuchen: Die sitzen dort auch an der Radaufhängung und sind jegliche 
Witterung gewöhnt.

Sowas z.B.
https://www.ebay.de/itm/284787870062

von T. S. (d-platoon)


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Thomas F. schrieb:
> Ich würde es mit einem Sensor für Leuchtweitenregulierung vom Auto
> versuchen: Die sitzen dort auch an der Radaufhängung und sind jegliche
> Witterung gewöhnt.
>
> Sowas z.B.
> https://www.ebay.de/itm/284787870062

Dass die auf den Dreck ausgelegt sind, ist ein gutes Argument.
Weißt du zufällig, was für  ein Signal da raus kommt?

von Clemens S. (zoggl)


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von MaWin (Gast)


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Die Leuchtweitensensoren machen einen guten Eindruck. Alles andere in 
der Schutzart wird gebührenpflichtig. Mein alter Manitou MT430 CPDS 
macht diese Umschaltung übrigens rein hydraulisch ohne Rückmeldung. Es 
ist ein Hebelventil mit 3 Stellungen, die Straßenfahrt hat eine 
Arretierung. Benutze ich aber ziemlich selten.

Normal fahre ich damit auch auf der Straße mit Vorder und 
Hinterradlenkung. Wenn man für längere Straßenfahrt auf starre 
Hinterachse umschaltet, muß man ziemlich aufpassen daß die Spur nicht 
total daneben ist. Das braucht sonst ziemlich viel Reifen. Ebenso beim 
Umschalten auf den Hundgang. Wenn man ungenau umschaltet, versetzt man 
nicht nur seitlich sondern verdreht sich mit der Zeit etwas in eine 
Richtung.

von MaWin (Gast)


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Am Lenkzylinder und Reifen sieht man im Bild daß du böse Öl verlierst 
und zudem der Rahmen geschweisst ist. Ob ich mich damit auf die Straße 
trauen würde ?

von Thomas F. (igel)


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T. S. schrieb:
>> Sowas z.B.
>> https://www.ebay.de/itm/284787870062
>
> Dass die auf den Dreck ausgelegt sind, ist ein gutes Argument.
> Weißt du zufällig, was für  ein Signal da raus kommt?

Bei den VW/Audi-Teilen kommt üblicherweise ein PWM-kodiertes Signal 
raus. Das kann man dann gut mit einem Mikrocontroller auswerten.

von Lichtbogenofen (Gast)


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MaWin schrieb:
> Am Lenkzylinder und Reifen sieht man im Bild daß du böse Öl verlierst
> und zudem der Rahmen geschweisst ist. Ob ich mich damit auf die Straße
> trauen würde ?
Da ist sie wieder: Die German-Angst der Bürohengste.

von Mucky F. (Gast)


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T. S. schrieb:
> ich möchte gerne den Lenkwinkel an einem Teleskoplader erfassen.

Wird bei Bau- und Landwirtschaftsmaschinen gern mal über ein Poti mit 
integrierter Rückstellfeder gemacht. Robust, schlammresistent und leicht 
auszulesen. Gibt fertige Module im 20-30€ Bereich.

von T. S. (d-platoon)


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MaWin schrieb:
> Die Leuchtweitensensoren machen einen guten Eindruck. Alles andere
> in der Schutzart wird gebührenpflichtig. Mein alter Manitou MT430 CPDS
> macht diese Umschaltung übrigens rein hydraulisch ohne Rückmeldung. Es
> ist ein Hebelventil mit 3 Stellungen, die Straßenfahrt hat eine
> Arretierung. Benutze ich aber ziemlich selten.
> Normal fahre ich damit auch auf der Straße mit Vorder und
> Hinterradlenkung. Wenn man für längere Straßenfahrt auf starre
> Hinterachse umschaltet, muß man ziemlich aufpassen daß die Spur nicht
> total daneben ist. Das braucht sonst ziemlich viel Reifen. Ebenso beim
> Umschalten auf den Hundgang. Wenn man ungenau umschaltet, versetzt man
> nicht nur seitlich sondern verdreht sich mit der Zeit etwas in eine
> Richtung.

Kannst du kurz erläutern, wie da die Hydraulik gesteuert ist? Also wie 
der Hydraulikkreislauf aufgebaut ist. Kann mir das noch nicht 
vorstellen, wie das geht.

MaWin schrieb:
> Am Lenkzylinder und Reifen sieht man im Bild daß du böse Öl
> verlierst und zudem der Rahmen geschweisst ist. Ob ich mich damit auf
> die Straße trauen würde ?

Gaaanz ruhig bleiben ;-)
Der Rahmen ist geschweißt - muss er auch sein, denn sonst fällt er 
auseinander ;-) Ne Spaß, das ist die originale Schweißnaht vom 
Hersteller. Das passt schon so.
Und dass er Öl verliert ist mir bewusst. Das Bild stammt von nem langen 
Einsatz, da war dad Öl recht warm und damit entsprechend dünnflüssig. 
Ich will mich dem Thema aber im Frühjahr an annehmen, wenns wieder 
wärmer ist.

Thomas F. schrieb:
> T. S. schrieb:
>>> Sowas z.B.
>>> https://www.ebay.de/itm/284787870062
>>
>> Dass die auf den Dreck ausgelegt sind, ist ein gutes Argument.
>> Weißt du zufällig, was für  ein Signal da raus kommt?
>
> Bei den VW/Audi-Teilen kommt üblicherweise ein PWM-kodiertes Signal
> raus. Das kann man dann gut mit einem Mikrocontroller auswerten.

Das wäre recht elegant.
Dann muss ich die Tage mal schauen, wie groß der Lenkwinkel ist, und ob 
ich das evtl übertragen könnte.

Mucky F. schrieb:
> Wird bei Bau- und Landwirtschaftsmaschinen gern mal über ein Poti mit
> integrierter Rückstellfeder gemacht. Robust, schlammresistent und leicht
> auszulesen. Gibt fertige Module im 20-30€ Bereich.

Hm, einfach auszulesen ist das auf jeden Fall, aber bei nem Poti hab ich 
immer n bissl Sorge wegen dem Verschleiß. Vor Allem in dem Bereich, der 
ständig genutzt wird. Da wäre mir was wie ein Hall-Sensor lieber.

von MaWin (Gast)


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>Kannst du kurz erläutern, wie da die Hydraulik gesteuert ist?

Ein Endschalter zur Anzeige der Geradeausstellung der Hinterachse wäre 
aber hilfreich um den korrekten Umschaltpunkt besser zu erwischen

von T. S. (d-platoon)


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MaWin schrieb:
>>Kannst du kurz erläutern, wie da die Hydraulik gesteuert ist?
>
> Ein Endschalter zur Anzeige der Geradeausstellung der Hinterachse wäre
> aber hilfreich um den korrekten Umschaltpunkt besser zu erwischen

Kannst du ja recht einfach nachrüsten - braucht ja nur eine Anzeige 
sein.
Reed- oder Nockenschalter am Zylinder respektive Spurstange etc. 
anbringen und eine LED im Armaturenbrett, die aufleuchtet, wenn du 
mittig bist.

Die Verschaltung der Hydraulik ist echt interessant!
Könnte ich bei mir vermutlich auch so umbauen, aber die Kosten und der 
Aufwand sind da sicher deutlich größer.
Wenn du aber die Hinterachslenkung mit eingeschaltet hast, sollten die 
Lenkbewegungen deutlich schwergängiger sein, oder? Man muss ja nun beide 
Achsen bewegen.

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