Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Laufbandsteuerung per Mikrocontroller


von Christopher W. (christopher_w317)


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Guten Morgen,
ich bin aktuell Student Elektro- und Informationstechnik im 3. Semester 
und habe privat die Aufgabe bekommen ein altes Laufband umzurüsten.

Zum Laufband:
- Chassis ist komplett
- Dreiphasen- Drehstrommotor für Antrieb des Laufbands
- FU mit Einspaseneinspeisung und Ananlogsollwert
- Drehzahl über Hallsensor
- Steigung des Laufbands über Hydraulikmotor regelbar
- Motoren werden mit Lastschütz gesteuert
- Elektronik ist alt und hat sporadische Feher

Anforderungen:
- Laufband soll per Bildschirm steuerbar sein
- Vorprogrammierter Lauf (bsp. Waldlauf) soll per Datenbank abgespielt 
werden mit Video
- Regelung nach Puls mit Pulsmesser über Bluetooth
- Läufe online speicherbar zur Auslesung per Handy mit Statistiken über 
evtl R?
- Auf dem Bildschirm (wahrscheinlich Tablet) soll auch parallel bsp. 
Netflix  laufen können

Könnt ihr mir hier bitte Weiterhelfen?

Mit einem Pi wäre die Reaktionszeit vermutlich zu langsam.
Wie würdet ihr das ganze realisieren?

: Bearbeitet durch User
von Oliver S. (oliverso)


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Christopher W. schrieb:
> Wie würdet ihr das ganze realisieren?

Ins nächste Laufbandfachgeschäft gehen, und dort ein Laufband mit all 
den tollen Eigenschaften kaufen.

Oliver

von Christopher W. (christopher_w874)


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Danke für die hilfreiche Antwort. Diese kann man sich auch gleich 
sparen.
Ein Laufband mit vergleichbaren Chassis und Maximalgeschwindigkeit 
kostet 10 000€ aufwärts.
Außerdem soll es eher als Lern-Projekt parallel zum Studium durchgeführt 
werden

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Christopher W. schrieb:
> Außerdem soll es eher als Lern-Projekt parallel zum Studium durchgeführt
> werden

Was hast du denn bisher außer einen Haufen von Wünschen und "Es wäre 
cool wenn,..."?

von Jack V. (jackv)


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Christopher W. schrieb:
> Außerdem soll es eher als Lern-Projekt parallel zum Studium durchgeführt
> werden

Lernst halt nix, wenn du’s hier von Anderen ausarbeiten lässt. Besser: 
Gedanken machen, aufschreiben und wenn’s dir alles passend vorkommt, 
hier vorstellen. Wird zerrissen werden, keine Frage – aber wird 
lehrreich sein.

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


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Christopher W. schrieb:
> Mit einem Pi wäre die Reaktionszeit vermutlich zu langsam.
Wenn man den richtig programmiert sicher nicht. Das ist ein Rechenbolide 
mit Taktfrequenzen nahezu im GHz Bereich. Und für die Aufgabe reichen 
Reaktionszeiten im 100ms-Bereich locker aus. Wenn der µC das nicht 
packt, dann war ein schlechter Programmierer am Werk.

> Wie würdet ihr das ganze realisieren?
So wie man "große" Aufgaben löst: man zerteilt sie in viele "kleine" 
Aufgaben und löst die nacheinander bis keine mehr übrig ist.

> Elektronik ist alt und hat sporadische Feher
Ich würde sinnvollerweise genau diese Elektronik eingehend analysieren. 
Denn immerhin hat sie viele Jahre die Aufgabe gut erledigt.

: Bearbeitet durch Moderator
von Martin (hiru)


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Christopher W. schrieb:
> Außerdem soll es eher als Lern-Projekt parallel zum Studium durchgeführt
> werden

Du wirst mehrere Dinge dabei lernen:
1) Vom zeitlichem Aufwand her wird die Umsetzung bei Deinen viel 
Anforderungen sicher bis zum Studienende dauern
2) Du wirst für Deine benötigten Komponenten und den Komponenten für 
Deine Fehlversuche mindestens das ausgeben, was eine fertige Lösung 
kosten wird
3) Es wird mit vielen Macken schlechter als eine fertige Lösung 
funktionieren, da Dir für gute Lösungen einfach die Erfahrung fehlt

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Christopher W. schrieb:
> - Elektronik ist alt und hat sporadische Feher

Ich würde erstmal den Schaltplan beschaffen und den Fehler suchen.
Es muß ja nicht an der Steuerung liegen, die Du ersetzen willst.

Christopher W. schrieb:
> Mit einem Pi wäre die Reaktionszeit vermutlich zu langsam.

Wenn Du echt dieser Meinung bist, würde ich doch lieber die Finger davon 
lassen. Bei mir würde sich selbst ein 8051 an 12MHz langweilen.

von H. H. (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Bei mir würde sich selbst ein 8051 an 12MHz langweilen.

Er will ja auch noch Video abspielen.

von Michael B. (laberkopp)


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Christopher W. schrieb:
> Ein Laufband mit vergleichbaren Chassis und Maximalgeschwindigkeit
> kostet 10 000€ aufwärts.

Sicher.

Weil es eben nicht-trivial ist.

Weil nicht jeder Christopher das kann.

Wegen Netflix bleibt wohl nur ein fertiges Android-Tablet, wegen Pulsuhr 
mit Bluetooth.

Das hat kaum Schnittstellen, also sollte die Motorsteuerung auch über 
Bluetooth erfolgen.

Damit brauchst du nur 2 Dinge:

Ein Bluetooth auf FU Interface welches deinen Hallgeber rückmelden kann 
(obwohl man eigentlich keinen Hallgeber braucht, der FU steuert den 
Motor schon wie gewünscht).

Eine App auf dem Tablet, selbstgeschrieben.

Man könnte das Bluetooth Interface auf Audiosignalen basieren lassen, 
die Frequenz (oder Amplitude) eines Tons steuer den Motor und der 
Hallsensor piepst zurück. Dann ist man nah an was schon etablierten und 
kann darauf zurückgreifen.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Christopher W. schrieb:
> ich bin aktuell Student Elektro- und Informationstechnik im 3. Semester
> und habe privat die Aufgabe bekommen ein altes Laufband umzurüsten.

Total falsche private Aufgabe für den Anfang angenommen, auch nur die 
bloße Reparatur eines solchen Laufbandes – ohne diese ganzen 
Schwärmereien des ganzen Umbaus aus dem Märchenland – wird vermutlich in 
einer Überforderung münden; hoffentlich nicht auch noch in einem Unfall 
mit Netzspannung. Die eigenen Fähigkeiten richtig einschätzen und auch 
mal NEIN sagen zu können gehört auch zu den Dingen, die geübt und 
gelernt werden können und müssen. Die Messlatte für Aufgaben, die man am 
Anfang lösen könnte, sollte man schön weit nach unten versetzen und den 
Ball am besten flach halten.

von Oliver S. (oliverso)


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Christopher W. schrieb:
> - Vorprogrammierter Lauf (bsp. Waldlauf) soll per Datenbank abgespielt
> werden mit Video

Du rennst dann mit der Videokamera durch den Wald, nimmst ein Video auf, 
und das soll dann synchron zum Laufbandtempo mit Einstellung der 
Steigung abgespielt werden?

Ich frag ja nur, weil nicht nur dazu fehlt mir bei der Art deiner Fragen 
völlig der Glaube...

Oliver

von Jens G. (jensig)


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Oliver S. schrieb:
> Du rennst dann mit der Videokamera durch den Wald, nimmst ein Video auf,
> und das soll dann synchron zum Laufbandtempo mit Einstellung der
> Steigung abgespielt werden?

Natürlich via Netflix gestreamt ...

von Thomas (db8nr)


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Christopher W. schrieb:

> Mit einem Pi wäre die Reaktionszeit vermutlich zu langsam.

Statt 64Bit lieber 128Bit-Processoren
statt 8GB mindestens 16GB
Taktfrequenz auf 4.8 GHz erhöhen und eventuell mit Wasserkühlung
mindestens 2 Stück quad-core

Dann läuft das Laufband bis zu 35km/h

von Christopher W. (christopher_w874)


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Gregor J. schrieb:
> Christopher W. schrieb:
>> ich bin aktuell Student Elektro- und Informationstechnik im 3. Semester
>> und habe privat die Aufgabe bekommen ein altes Laufband umzurüsten.
>
> Total falsche private Aufgabe für den Anfang angenommen, auch nur die
> bloße Reparatur eines solchen Laufbandes – ohne diese ganzen
> Schwärmereien des ganzen Umbaus aus dem Märchenland – wird vermutlich in
> einer Überforderung münden; hoffentlich nicht auch noch in einem Unfall
> mit Netzspannung. Die eigenen Fähigkeiten richtig einschätzen und auch
> mal NEIN sagen zu können gehört auch zu den Dingen, die geübt und
> gelernt werden können und müssen. Die Messlatte für Aufgaben, die man am
> Anfang lösen könnte, sollte man schön weit nach unten versetzen und den
> Ball am besten flach halten.

Als Nachtrag:
Bin ausgebildeter Elektroniker, habe hauptsächlich mit 
Industrieautomatisierung mit S7 zu tun gehabt.

Michael B. schrieb:
> Christopher W. schrieb:
>> Ein Laufband mit vergleichbaren Chassis und Maximalgeschwindigkeit
>> kostet 10 000€ aufwärts.
>
> Sicher.
>
> Weil es eben nicht-trivial ist.
>
> Weil nicht jeder Christopher das kann.
>
> Wegen Netflix bleibt wohl nur ein fertiges Android-Tablet, wegen Pulsuhr
> mit Bluetooth.
>
> Das hat kaum Schnittstellen, also sollte die Motorsteuerung auch über
> Bluetooth erfolgen.
>
> Damit brauchst du nur 2 Dinge:
>
> Ein Bluetooth auf FU Interface welches deinen Hallgeber rückmelden kann
> (obwohl man eigentlich keinen Hallgeber braucht, der FU steuert den
> Motor schon wie gewünscht).
>
> Eine App auf dem Tablet, selbstgeschrieben.
>
> Man könnte das Bluetooth Interface auf Audiosignalen basieren lassen,
> die Frequenz (oder Amplitude) eines Tons steuer den Motor und der
> Hallsensor piepst zurück. Dann ist man nah an was schon etablierten und
> kann darauf zurückgreifen.

Alles schön und gut Michael. Wieso läuft Netflix nicht auf dem Pi?
Für den Puls-Sensor habe ich eher an sowas gedacht:

https://tutorials-raspberrypi.de/raspberry-pi-puls-herzfrequenz-messen/?utm_content=cmp-true

Das ganze würde ich dann in eine SQL-Datenbank übertragen und per R 
Leistungsdiagnotistiken durchführen

Die aktuell verbaute Steuerung ist relative simpel und nach brüchigen 
Lötstellen werde ich nicht suchen.

Für die Pulsregelung dachte ich eher an einen vorprogrammierten 
PID_Regler.

Die Läufe mit Video hätte ich über eine SQL Datenbank mit verknüpften 
Geschwindigkeitsvektor realisiert. Das ganze dann mit einem Faktor 
welcher über einen Zähler mit dem Analogausgang auf den FU geht.
Die Frage wäre nur welchen DAC ich hier benötige.

Die Aufnahme für das Panel habe ich bereits in CAD-Moduliert und wird 
aktuell 3D gedruckt mit Dämpfung.

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


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Christopher W. schrieb:
> Für die Pulsregelung dachte ich eher an einen vorprogrammierten PID_Regler.
Hast du mal die Sprungantwort der Pulsfrequenz eines Menschen 
aufgenommen? Ich vermute fast, du hast dir da da ein recht einfach 
Modell eines Menschen gebildet, das Totzeiten und Überschwinger einfach 
ignoriert.

> Die Frage wäre nur welchen DAC ich hier benötige.
Das ist Pipifax, irgendein 10-Bit Wandler mit irgendeiner auch noch so 
kreuzlangsamen Schnittstelle (z.B. I2C) reicht da locker. Mehr als 10 
Bit brauchst du sicher nicht, weil du ja sowieso regeln willst.

Aber genau das wäre mein erster Ansatz im Sinne von "Teile und 
herrsche": kaufe einen RPi, schließe einen DAC dara an und gib einen 
Analogwert aus, der dann die Geschwindigkeit deines Bandes ändert.

: Bearbeitet durch Moderator
von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Christopher W. schrieb:
> Die Frage wäre nur welchen DAC ich hier benötige.

Er will eine eierlegende Wollmilchsau von Laufband für weniger als 10k€ 
bauen - mit Netflix, Datenbank, Regelung der Herzrate des Menschen, 
App-Steuerung und vielen anderen sehr komplexen Features - und fragt, 
welchen DAC er hier braucht. Genau mein Humor.

von Christopher W. (christopher_w874)


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Genau das heißt Lernprojekt du Vogel

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Christopher W. schrieb:
> Genau das heißt Lernprojekt du Vogel

Die eierlegende Wollmilchsau als Lernprojekt wird dich nur eines lehren: 
Frustration.

Am besten lernt man aus kleinen überschaubaren Schritten. Eine 
Motorregelung, Schalter einlesen u.s.w.

Was du da als Idee skizziert hast, beschäftigt professionelle Firmen 
über Jahre.

Geh's kleiner an, du Vogel! ;-)

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


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Christopher W. schrieb:
> Genau das heißt Lernprojekt du Vogel
Lies mal die simplen Nutzungsbedingungen und darin besonders den 
Abschnitt, wo steht "Nur 1 Nutzername pro Thread!"

Und dann fang einfach mal an mit deinem Projekt. Womit du anfangen 
kannst habe ich schon gesagt.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Zunächst sollte man die Software des Projektes in 4 Abschnitte teilen 
(nachdem die Hardware funktioniert), ganz OSI-like von "unten" nach 
"oben":

a) Ansteuerung der Hardware (an/aus, vorwärts/rückwärts, Speed)

b) Systemüberwachung/Sicherheit (Überlast, Griffkontakte/Pulssensoren, 
Totmann-Schaltung, Erschütterungen etc.)
c) Laufprogramme (fertige Vorgaben oder vom User selbst gestrickt, evtl 
Datenbank, App-Anbindung)
d) GUI (vernünftige Darstellung/Verwaltung, User-spezifisch?)

...

: Bearbeitet durch User
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