Forum: Fahrzeugelektronik Gesteuerter Drehantrieb für Klappschwert


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von Michael W. (mw_dd)


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Hallo,

ich versuche es mal in diesem Forum - ein Segelboot ist ja schließlich 
auch ein Fahrzeug ;)
Aufgabenstellung:
Ein Segelboot mit Ballastschwert soll einen Antrieb für das Aufholen / 
Absenken des Schwertes an Stelle der bisher vorhanden Kurbel bekommen.
Das Schwert wiegt fast 90 kg und würde über eine kurbelbetätigte Spindel 
hochgeholt bzw. abgesenkt. Für einmal vollständig Aufholen werden ca. 90 
Kurbelumdrehungen benötigt.
Ziel: Die Kurbel soll durch einen langsamlaufenden Motor ersetzt werden; 
Bordstrom (12V DC) sind vorhanden. Richtungsumschaltung per 
Polumschalter.

Frage 1:
Was wäre ein geeigneter Motor? Die Kollegen verwenden ausgediente 
Akkuschrauber, aber das ist mir zu unelegant und den Akku kann ich an 
Bord nicht laden.

Frage 2: Wie lässt sich eine selbsttätige Abschaltung entweder nach 
einer Anzahl an Umdrehungen oder bei Überschreitung eines Drehmomentes 
realisieren?

Frage 3: Wie komme ich zu einer ca.-Stellungsanzeige? Muss nicht auf das 
Grad genau sein, zwei oder drei Zwischenstellungen genügen...

Danke schon mal im Voraus!

Viele Grüße
Micha

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Erst mal die Wikiartikel, ich muss mir das vorstellen können:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwert_(Schiffbau)
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwertboot
https://en.wikipedia.org/wiki/Daggerboard

Da gibt es mittig angebrachte Schwerter und seitliche, ich nehme an, das 
drehbare Klappschwert sitzt seitlich, vermutlich auf beiden Seiten?

> Stellungsanzeige
Soll die irgendwo auf einem Armaturenbrett sitzen, oder reicht ein 
Zeiger auf der Klappe?

von Udo S. (urschmitt)


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Michael W. schrieb:
> Frage 1:
> Was wäre ein geeigneter Motor? Die Kollegen verwenden ausgediente
> Akkuschrauber, aber das ist mir zu unelegant und den Akku kann ich an
> Bord nicht laden.

Es gibt recht preiswerte 12V Autoseilwinden für Geländewagen.

> Frage 2: Wie lässt sich eine selbsttätige Abschaltung entweder nach
> einer Anzahl an Umdrehungen oder bei Überschreitung eines Drehmomentes
> realisieren?

Endschalter, alles andere ist m.E. Murks

> Frage 3: Wie komme ich zu einer ca.-Stellungsanzeige? Muss nicht auf das
> Grad genau sein, zwei oder drei Zwischenstellungen genügen...

Die Anzahl Windungen auf der (Draht)Seilrolle reicht nicht?
Dann eine induktive Erfassung der Umdrehungen auf der Rolle, ggf. 
einfach über die Mechanik eines Fahrradtachos: (Magnet, Reed Relais und 
µC der die Umdrehungen zählt und von den Endschaltern den Nullwert 
erhält)

von Michael W. (mw_dd)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Da gibt es mittig angebrachte Schwerter und seitliche, ich nehme an, das
> drehbare Klappschwert sitzt seitlich, vermutlich auf beiden Seiten?

Nein, das sitzt mittig in einem Schwertkasten.
https://www.hein-bootswerft.de/images/fam_illu_grey.svg?crc=3991217866
Kurbelantrieb:
https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:FAM_(Sailboat)?uselang=de#/media/File:SchwertkurbelFam.JPG

Udo S. schrieb:
> Es gibt recht preiswerte 12V Autoseilwinden für Geländewagen
Da habe ich jetzt ehrlich gesagt nix gefunden, aber ist das nicht 
Overkill? Die Handkurbel braucht m.E.n. nicht mehr als 10nm.

Udo S. schrieb:
> Endschalter, alles andere ist m.E. Murks

Die müssten dann in den Schwertkasten, also ins Wasser.

Udo S. schrieb:
> Dann eine induktive Erfassung der Umdrehungen auf der Rolle, ggf.
> einfach über die Mechanik eines Fahrradtachos: (Magnet, Reed Relais und
> µC der die Umdrehungen zählt und von den Endschaltern den Nullwert
> erhält)

Hatte ich mir auch schon überlegt. Gibt es da was fertiges? Sollte hoch- 
und runterzählen können...

von Udo S. (urschmitt)


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Michael W. schrieb:
> Hatte ich mir auch schon überlegt. Gibt es da was fertiges? Sollte hoch-
> und runterzählen können...

Weiß nicht. Da du es von den Endschaltern zurücksetzen lassen willst 
wird das vieleicht etwas schwierig mit fertigen Zählern. Aber ein 
kleiner Arduino kann sowas, incl. ein Display ansteuern.

Michael W. schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> Es gibt recht preiswerte 12V Autoseilwinden für Geländewagen
> Da habe ich jetzt ehrlich gesagt nix gefunden, aber ist das nicht
> Overkill? Die Handkurbel braucht m.E.n. nicht mehr als 10nm.

Wahrscheinlich schon, aber so eine Winde gibts schon für unter 80 Euro.
Alternativ könnte man mit einem 12V Scheibenwischermotor 
experimentieren.

von H. H. (hhinz)


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Udo S. schrieb:
> 12V Scheibenwischermotor

Eher ein Fensterhebermotor vom KFZ.
z.B.:
https://www.ebay.de/itm/145689955110

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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H. H. schrieb:
> Eher ein Fensterhebermotor vom KFZ.

Gute Idee

von Michael W. (mw_dd)


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H. H. schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> 12V Scheibenwischermotor
>
> Eher ein Fensterhebermotor vom KFZ.
> z.B.:
> https://www.ebay.de/itm/145689955110

Gefällt mir. Die schalten doch auch ab ohne Endschalter, oder?
Da wäre das mit dem abschalten in der oberen Stellung schon mal gelöst.

Udo S. schrieb:
> Weiß nicht. Da du es von den Endschaltern zurücksetzen lassen willst
> wird das vieleicht etwas schwierig mit fertigen Zählern. Aber ein
> kleiner Arduino kann sowas, incl. ein Display ansteuern.
Naja, eigentlich reicht eine Taste zum "Nullen" in der oberen Stellung.
So genau muss das ja nicht sein und ich brauche das ja auch nicht alle 5 
Minuten.

von H. H. (hhinz)


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Michael W. schrieb:
>> Eher ein Fensterhebermotor vom KFZ.
>> z.B.:
>> https://www.ebay.de/itm/145689955110
>
> Gefällt mir. Die schalten doch auch ab ohne Endschalter, oder?

Das macht die Steuerelektronik.

von Rainer W. (rawi)


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Michael W. schrieb:
> Ziel: Die Kurbel soll durch einen langsamlaufenden Motor ersetzt werden;
> Bordstrom (12V DC) sind vorhanden.

Den Motor willst du nicht langsam laufen lassen, da die Leistung des 
Motors proportional zu Drehmoment und Drehzahl ist. Es ist für langsame 
Bewegungen, die auch noch viel Drehmoment erfordern, auf jeden Fall 
sinnvoll, ein Getriebe einzusetzen.

von Wolf17 (wolf17)


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Wenn die Drehzahl vom Fensterheber nicht passt, hier was mit 95U/min, 
gibt auch andere Untersetzungen: https://www.ebay.de/itm/134941989114
Mittels Vorwiderstand kann man das Drehmoment begrenzen, damit er am 
Ende anhält, eine Abschaltung ist das aber nicht. (Dafür ggf einen 
einfachen 2 Minutentimer mit FET und RC Glied am Gate vorsehen)
Oder Überstromabschaltung.
Oder alles mit Federn drehbar aufhängen und bei Drehmoment>Federspannung 
mittels Mikroschalter abschalten.
Anzeige durch mechanischem Umdrehungszähler, der hier könnte eine 
Hohlachse haben: https://www.ebay.de/itm/133883425106

Oder zwischen Getriebe und Kurbelbolzen eine lange Feingewindestange mit 
"feststehender" Mutter. Die zeigt die Stellung und hat an beiden 
Wegenden Mikroschalter.

von Flip B. (frickelfreak)


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Endschalter und Positionserkennung kann man auch gut an einem weiteren 
synchron gekoppelten gewindetrieb im trockenen realisieren. So passiert 
das in älteren elektromechanischen Aufzugsteuerungen.

https://www.youtube.com/watch?v=Ge_2D1XKKO8

Dort wird die Position des Fahrkorbs  im Aufzugschaft von einem Seil 
abgenommen, untersetzt und spiralförmig aufgewickelt, um alle schalter 
im Maschinenraum zu haben.

Im boot würde ich  an der Kupplung zwischen Motor und Gewindetriem mit 
einem Zahnriemen auf eine kleine M6x1 gewindestange gehen, dann bekommst 
du die 100 umdrehungen auf 100mm linearweg umgesetzt.

Heute lässt sich sowas auch in Software mittels encoder und 
zähler/display realisieren.

Für ein robustes und wartbares einzelstück würde ich da zur mechanischen 
lösung greifen. Wenn man ein Poti an die gebergewindestange baut, kann 
man eine übliche modellbauservo- steuerplatine nehmen. Die lässt sich 
mit einem servotester schön ansteuern, wenn man noch die Ist-position 
wissen will kommt noch ein Drehspuleinbauinstrument an das Poti. 
Sicherheitshalber trotzdem endschalter verbauen.

https://www.youtube.com/watch?v=JhHSXCLsN4k

Dickes servo kaufen, das Poti nicht festkleben, einfach durch ein 
linearpoti an der Geberachse ersetzen.

: Bearbeitet durch User
von Michael W. (mw_dd)


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Danke erstmal, da waren doch ein paar schöne Anregungen dabei.
Jetzt bestelle ich einen Getriebemotor, suche mir eine passende 
Kupplung, und verbastele das mit einem Polumschalt-Taster.
Zum probieren müsste das genügen.
Alles weitere (Zähler etc.) wird dann Stufe 2 ;)

von Harald W. (wilhelms)


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Michael W. schrieb:

> Jetzt bestelle ich einen Getriebemotor, suche mir eine passende
> Kupplung, und verbastele das mit einem Polumschalt-Taster.

Wenn Du zwei Leistungstaster mit Umschaltkontakten findest,
die Deinen Motorstrom vertragen, brauchst Du keine weiteren
Bauteile für Deine erste Probe.

von Michael W. (mw_dd)


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Harald W. schrieb:
> Wenn Du zwei Leistungstaster mit Umschaltkontakten findest,
> die Deinen Motorstrom vertragen, brauchst Du keine weiteren
> Bauteile für Deine erste Probe.

So ein Polumschalttaster für 10A kostet 11€, die gebe ich aus.

von Bernd M. (berndmm)


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Den Daten entnehme ich, dass es sich um eine FAM handelt. Da ändert die 
Spindel während des Aufholens oder Absenkens des Schwerts ihren Winkel, 
daraus könnte man eventuell eine rein mechanische Anzeige der Stellung 
bauen. Endabschaltung über die Stromaufnahme wird vermutlich 
unzuverlässig, da sich das Drehmoment beim Aufholen in Abhängigkeit von 
der Lage des Schwerts ändert.

Bernd

von Eduart (Gast)


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Lasset das Salzwasserfest salzwasserfest beginnen ;)

von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Ja, Salzwasser, da ist bei günstigem Material schnell das Ende durch 
Korrosion erreicht. Es gibt relativ kleine Seilwinden. Die haben den 
Vorteil, du kannst Edelstahlseil nutzen, bist mittels Umlenkrollen 
relativ frei bezüglich des Einbauortes. und wenn es passt, kannst du das 
Seil direkt mit Klemmen bestücken, die dann durch die Endschalter 
laufen.

von Michael W. (mw_dd)


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FAM ist richtig, Salzwasser nicht ;)
Wo ich die Seilwinde ansetzen soll, fällt mir spontan aber nicht ein.

: Bearbeitet durch User
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