Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Schrittmotor rutscht durch.


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von Bernd B. (gorkde)


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Ich habe mir ein automatisches Türschloss mit Fingerabdruck gebaut.

Da hab ich nen Nema17 Schrittmotor, der mir ein Zahnrad dreht, was dann 
ein anderes Zahnrad mit dem Schlüssel dreht.

Aufgrund der Entfernung der beiden Achsen sind die Zahnräder recht groß 
(Achsabstand 105mm).

Der Schrittmotor hängt an einem Steuerboard DRV8825 als Treiber 
(https://amzn.eu/d/04A8qNxu).

Der Treiber ist versorgt mit einem 12V/4A Netzteil.

Und wird von meinem ESP32 mittels AccelStepper Lib angesteuert.



So nun mein Problem:
Manchmal klappt alles wie es soll, aber in ca. 50% der Fälle rutscht 
irgendwann der Motor durch, weil ihm die Kraft fehlt.

Ich habe eigentlich gedacht der Motor sollte das locker hinbekommen, 
aber Pustekuchen.

Ich habe schon die Microsteps abgeschaltet und die Geschwindigkeit weit 
runter gestellt, aber ohne nen wirklichen Erfolg. Es ist nur minimal 
besser geworden.

Meine erste Idee wäre sonst ein 24V Netzteil zu nehmen, da ist aber das 
Problem, dass ich im Gehäuse kaum noch Platz habe und das 24V Netzteil 
vermutlich nicht passen würde.

Eine andere Idee von mir war die Zahnräder unterschiedlich groß zu 
machen, aber das wird auch schwierig, weil das durch den Türgriff über 
dem Schlüssel begrenzt ist.

Hat jemand ne Idee, was man vielleicht sonst noch machen könnte?

: Bearbeitet durch User
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Nema17 ist nur die Bauform. Wie sind die konkreten technischen Daten des 
Motors? Und wie schnell fährt du den Motor? Warum hast du das 
Zahnrad-Getriebe 1:1 ausgelegt und nicht untersetzt? Wenn der Platz 
knapp ist, brauchst du entweder eine Zwischenwelle oder du drehst den 
Motor und treibst das obere Zahnrad über eine Schnecke an. Dann ist das 
Ganze aber selbsthemmend, d.h. von der anderen Seite nicht mehr per 
Schlüssel zu öffnen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

: Bearbeitet durch User
von Walter T. (nicolas)


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Ja. 12V ist mager.

Ansonsten vergaßest Du zu erwähnen, wie Du den Motorstrom eingestellt 
hast. Oder zu vergaßest es, ihn einzustellen.

von Monk (roehrmond)


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Bernd B. schrieb:
> Hat jemand ne Idee, was man vielleicht sonst noch machen könnte?

Mit einer Kette wie beim Fahrrad

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Bernd B. schrieb:
> Aufgrund der Entfernung der beiden Achsen sind die Zahnräder recht groß
> (Achsabstand 105mm).

Hol dir einen GT2 Flachriemen und nutze eine Untersetzung. Am Motor so 
ein billiges 20 Zähne Riemenscheibe und auf der anderen Seite eins mit 
passender Zahnanzahl drucken.

Google liefert dir beliebig viele Rechner für Achsabstand und 
Riemenlänge.

Wenn du dich etwas spielst, kannst du ürbigens mit dem 
Involutegrear-Generator in Freecad eine hinreichend gute GT2 
Riemenscheibe machen (Modul 0,618mm funktioniert bei mir ganz gut). 
Nicht perfekt, aber funktionell, schnell gemacht und immer noch gut zu 
drucken.

Der Motorstrom definiert dir die Kraft.
Mit höherer Spannung erhöhst du "nur" die höchste Drehzahl bei dem dein 
Treiber/Motor Gespann diese auch liefern kann.

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von Michi S. (mista_s)


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Bernd B. schrieb:
> Eine andere Idee von mir war die Zahnräder
> unterschiedlich groß zu machen, aber das wird
> auch schwierig, weil das durch den Türgriff über
> dem Schlüssel begrenzt ist.

Also wenn Du den Motor seitlich vom Schloss anstatt unterhalb 
platzierst, sollte sich das Zahnrad auf der Motor-Welle doch deutlich 
verkleinern lassen, denk ich; nachdems aktuell schon bei jedem zweiten 
klappt scheint ja nicht allzu viel Kraft zu fehlen.

P.S.: Sollten sich dabei Motorgehäuse und Klinke ins Gehege kommen, dann 
kannst Du zumindest mal zum ausprobieren die Klinke auch mal im 
Hunde/Kleinkinder-Modus (senkrecht nach oben) montieren.

von H. H. (hhinz)


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Bernd B. schrieb:
> Hat jemand ne Idee, was man vielleicht sonst noch machen könnte?

Schmieren und salben hilft allenthalben!

In dem Fall ist das Schloss gemeint.

von Bernd B. (gorkde)


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Das ist der Motor, den ich habe:

Cloudray Nema 17 Stepper Motor 0,42 N.m 1,7 EIN 2 Phase 40mm Stepper 
Motor
https://a.aliexpress.com/_EJ369or

Strom kann er 1,7A ab, so hab ich auch die Begrenzung eingestellt, aber 
er zieht deutlich weniger.
Wieviel ich damals gemessen hatte weiß ich gerade nicht mehr. Glaub so 
0,8A ca.

Umd mit Schmierung des Schlosses komme ich nicht weiter, das hab ich 
nämlich ganz am Anfang schon gemacht.

: Bearbeitet durch User
von Patrick C. (pcrom)


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Wie machst du die Kalibrierung des Null-punkt der Stepper ?

Ich wuerde sowieso ein anderen verhaltung der Zahnraeder nehmen, 
vielleicht mit ketten. (Fischer Technik?)

Oder, besser funktioniert denke ich noch ein (geared) motor mit 2 
endschalter.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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>
> Hat jemand ne Idee, was man vielleicht sonst noch machen könnte?
Anlauf/keinen Anlauf nehmen ... also einen 1 step zurück bevor n+1 
Schritte für einen Zahn gesendet werden (Anlauf).

Ausrichtung der Zanhradachsen überprüfen, verändern ...
wobei bei deine Achsen die Räder garnicht durchstossen

und natürlich wenn eine Rückmeldung über die tatsächliche Position 
hilfreich, damit der Controller einem Durchrutschen automatisch 
gegensteuern resp wiederholen könnte.

Vielleicht ist es aber ein elektrische Problem das dem Motor die Kraft 
raubt. Beitrag "Wozu 470µ Kondensator bei Schrittmotoransteuerung (L297&L298)"

: Bearbeitet durch User
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Bernd,

Bernd B. schrieb:
> Das ist der Motor, den ich habe:
...
> Strom kann er 1,7A ab, so hab ich auch die Begrenzung eingestellt, aber
> er zieht deutlich weniger.
> Wieviel ich damals gemessen hatte weiß ich gerade nicht mehr. Glaub so
> 0,8A ca.

Falsch. Wenn du den Treiber auf 1,7A eingestellt hat, bekommt der Motor 
diesen Strom auch (zumindest bei ausreichend niedrigen Drehzahlen). 
Deine 0,8A hast du wahrscheinlich vom Netzteil zum Treiber gemessen, 
aber das ist eine anderen Spannungsebene.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Bernd B. (gorkde)


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Ich habe ja nur 12V am Netzteil.
Je nach Widerstand und Induktion der Wicklung kommt er doch eventuell 
dann garnicht auf den Strom denke ich mir.


Ich habe jetzt ein Netzteil gefunden, das 24V/3A hat und in mein Gehäuse 
passen würde.

Allerdings geht mein Buck-Converter nur bis 23V.

Da hab ich überlegt vielleicht 2 Dioden davor zu schalten.


Zu den Fragen:
Nullpunkt ist die Schlüsselstellung beim Einschalten. Und die Drehung 
macht er ja immer gleichweit hin und her.
also sollte, solange man das nicht per Schlüssel verstellt oder Strom 
ausfällt ja theoretisch alles immer passen, wenn nichts durchdutscht.

Ich hab die Zahnräder gleich groß gemacht, weil ich die Entfernung 
überbrücken musste, der Platz knapp ist und ich dann eben ne 1:1 
Übersetzung habe.

Die Idee das mit Riemen zu lösen hatte ich auch, da hatte ich aber 
bedenken, dass der durchruscht und ich dann eben nicht mehr die genauen 
Positionen habe.

Diese GT2 Riemen kannte ich noch nicht, guck ich mir später mal genau 
an.

Da ist dann wohl die Frage genau den richtigen Riemen zu bekommen.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Bernd B. schrieb:
> Ich hab die Zahnräder gleich groß gemacht, weil ich die Entfernung
> überbrücken musste

Der Metallkonstruktionszusatzbaukasten Construction C132 beinhaltet alle 
erforderlichen Ketten und Zahnräder. Die Naben sind aus Metall und haben 
eine 4mm Bohrung für die Welle / Achse, die mit einer Madenschraube 
fixiert wird.

Patrick C. schrieb:
> Ich wuerde sowieso ein anderen verhaltung der Zahnraeder nehmen,
> vielleicht mit ketten. (Fischer Technik?)

Auch machbar. Hat auch eine 4mm Nabe.

Oder du behältst deine beiden bereits vorhandenen großen Zahnräder und 
nutzt ein großes Zahnrad einfach nur als Zwischenrad, um den großen 
Achsabstand zu überbrücken. Das kleine Zahnrad, für die Erhöhung des 
Drehmoments (mit gleichem Modul), druckst du dir einfach noch zusätzlich 
dazu aus.

Die Drehrichtung muss bei der Verwendung eines Zwischenzahnrads geändert 
werden!

von Bernd B. (gorkde)


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Die Achse vom Schrittmotor ist 5mm auf einer Seite abgeflacht auf 4,5mm.

Das andere Zahnrad steckt auf dem Haustürschlüssel, das geht eh nur wenn 
man das selbst druckt.
da frage ich heute Abend mal den Spezi was er empfiehlt.

Diese GT2 Zahnriemen, gibt es die in ganz vielen Längen, oder irgendwie 
anpassbar?

Und würde das denn halten, so dass er nicht durchrutschen kann?

Meine andere Frage wäre nochmal zum Netzteil.

Wenn ich ein 24V Netzteil einbauen würde, ändert das vermutlich viel an. 
Der Kraft, oder eher nicht?

von Walter T. (nicolas)


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Bernd B. schrieb:
> Wenn ich ein 24V Netzteil einbauen würde, ändert das vermutlich viel an.
> Der Kraft, oder eher nicht?

Wenn der Motor einen hohen Innenwiderstand hat ja, wenn nicht nicht.

von Udo S. (urschmitt)


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Bernd B. schrieb:
> Das andere Zahnrad steckt auf dem Haustürschlüssel, das geht eh nur wenn
> man das selbst druckt.

Keine zusätzliche Lagerung/Führung?
Mechanisch nicht gut gelöst.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Bernd B. schrieb:
> Und würde das denn halten, so dass er nicht durchrutschen kann?

Zahnriemen können wegen ihrer Formschlüssigkeit automatisch nicht 
durchrutschen!

Keilriemen sind für kleine Keilscheibendurchmesser nicht so gut 
geeignet.

Die Fischertechnik-Flachriemen sind zu weich und zu elastisch.

von J. S. (jojos)


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Es gibt Formeln oder einfacher Online Rechner für die Zahnriemen. Über 
die Untersetzung und Abstand kommt man so auf die Zähneanzahl oder 
Riemenumfang und kann dann den nächsten passenden bestellen, den Antrieb 
im Abstand etwas einstellbar machen.
https://www.wantabelt.de/zahnriemen/berechnungsprogramm/bandlangen-rechner-fur-zahnriemen-2

Bei thingiverse gab es auch mal einen Generator für Riemenscheiben, 
damit liessen die sich in allen Größen drucken. Der basierte auf 
OpenSCAD Script, die wird man auch noch finden.

von Monk (roehrmond)


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Michael M. schrieb:
> Zahnriemen können wegen ihrer Formschlüssigkeit automatisch nicht
> durchrutschen!

Erzähle das meiner Teigmaschine. Deren Riemen rutscht manchmal schon bei 
800g Teig durch, obwohl die Maschine für doppelt so viel ausgelegt ist.

Due machts bestimmt nicht mehr lange. Ersatzteile gibt es 3 Jahre nach 
dem Kauf schon nicht mehr. Schöne neue Welt. Ich werde wohl bald wieder 
"mit Liebe" kneten.

: Bearbeitet durch User
von Ralf X. (ralf0815)


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Monk schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Zahnriemen können wegen ihrer Formschlüssigkeit automatisch nicht
>> durchrutschen!
>
> Erzähle das meiner Teigmaschine. Deren Riemen rutscht manchmal schon bei
> 800g Teig durch, obwohl die Maschine für doppelt so viel ausgelegt ist.
>
> Due machts bestimmt nicht mehr lange. Ersatzteile gibt es 3 Jahre nach
> dem Kauf schon nicht mehr. Schöne neue Welt. Ich werde wohl bald wieder
> "mit Liebe" kneten.

Miese Qualität und miese Konstruktionen gibt es in jedem Bereich, ist 
aber nichts, was gegen einen Riemenantrieb spricht.

von Monk (roehrmond)


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Ralf X. schrieb:
> Miese Qualität und miese Konstruktionen gibt es in jedem Bereich, ist
> aber nichts, was gegen einen Riemenantrieb spricht.

Das stimmt wohl. Bei meinem alten Motorrad lief der Riemenantrieb einige 
zig tausend Kilometer völlig wartungsfrei. Das neue hat Kette, und nervt 
mich schon. Ich bin zu Faul für sowas.

An dem Schlüssel könnte eine Kette aus dem Modellbau aber gut klappen, 
denke ich.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Bernd B. schrieb:
> Ich habe eigentlich gedacht der Motor sollte das locker hinbekommen,

Man wünscht sich nichts zusammen, sondern konstruiert ingenieuermässig, 
mit Drehmoment, und guckt ins Datenblatt des Steppers, Drehmoment vs. 
Drehzahl vs. Spannung.

von Michael B. (laberkopp)


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Monk schrieb:
> Erzähle das meiner Teigmaschine. Deren Riemen rutscht manchmal schon bei
> 800g Teig durch, obwohl die Maschine für doppelt so viel ausgelegt ist.

Mehr Wasser in den Teig.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Ralf X. schrieb:
> ist aber nichts, was gegen einen Riemenantrieb spricht.

Wegen des Schrittmotors muss es aber zwingend ein Zahnriemen sein, sonst 
kommt nach ein paar mal auf- und zuschließen automatisch Schlupf rein, 
oder:

Patrick C. schrieb:
> Motor mit 2 Endschalter.

von Irgend W. (Firma: egal) (irgendwer)


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Bernd B. schrieb:
> Wenn ich ein 24V Netzteil einbauen würde, ändert das vermutlich viel an.
> Der Kraft, oder eher nicht?

Am Haltemoment sollte das erstmal garnichts ändern, erst bei höheren 
Schrittgeschwindigkeiten macht das einen Unterschied.

Laut deinem Link hat dein Stepper 2,6Ohm und 1,7A, das wären ca. 4,4V. 
Somit sollte deine 12V erstmal dicke ausreichen damit du den Haltestrom 
auch auf 1.7A (pro Strang) einstellen kannst. Wie hast du den Strom 
gemessen und eingestellt?

An der Stromversorgung kannst du die nicht messen, weil der DRV als 
Konstantstrom-Schaltregler arbeitet und somit auf der 12V-Seite 
entsprechend wenige Strom gemessen wird. Stelle also erstmal den 
Haltestrom richtig ein.

- https://www.ti.com/product/de-de/DRV8825

Das mit der Induktivität und der deswegen eventuell benötigten höheren 
Spannung (als 12V) kommt erst bei entsprechenden hohen 
Schrittgeschwindigkeiten.

Schau dir z.B. mal die Kennlinie hier an.
- 
https://www.nanotec.com/eu/de/produkte/1333-sc4118l1804-eno05k#characteristic

von Monk (roehrmond)


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Michael B. schrieb:
> Mehr Wasser in den Teig.

Geht nicht, dann klebt der Teig rundherum am Schüsselrand fest. Blödes 
Ding. Ich werde dem Gerät nicht nachtrauern.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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Aufgrund der perspektivischen Verzerrung kann man es auf dem Foto nicht 
sicher bestimmen, aber mir scheint für eine sichere Formschluss das 
Kopfspiel zu groß.

: Bearbeitet durch User
von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Bernd B. schrieb:
> Diese GT2 Zahnriemen, gibt es die in ganz vielen Längen, oder irgendwie
> anpassbar?

Das hängt davon ab wieviel du ausgeben willst. Im Prinzip ist jede Länge 
in 2mm Schritten machbar.

Die günstigsten/gängigsten Längen wären in dem Set: 
https://amazon.de/dp/B08YYF67TR

Die findet man natürlich auch "einzeln"... also 1ne Länge aber 5..10 
Stück davon im Sackerl.

73

von Bernd B. (gorkde)


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Oha, viele Antworten.....

Erstmal zu meiner Fähigkeit als ingenieur...

Ich bin Elektroniker und schätze erstmal, hat ja auch fast funktioniert.

Formschlüssigkeitb der Zahnräder....
Da es nicht perfekt messbar war, war es beim ersten Druck nicht gut, 
dann haben wir aber noch Anpassungen gemacht und jetzt ist nahezu kein 
Spiel mehr.
Ich glaube das Foto war noch aus dem ersten Druck.

Jetzt zu meinen Fähigkeiten als Bäcker....

Ja! Mehr Wasser! Je mehr Wasser ne Pizza enthält, desto besser wird sie!
Allerdings kann man sie ab 80% Wassereh nicht mehr in einer Maschine 
verarbeiten und muss sie per Hand bearbeiten, aber da geht eben kneten 
nicht mehr, weil zu Flüssig. Das Zauberwort heißt Folding.
teig muss eigentlich garnicht geknetet werden, das Gluten entwickelt 
sich automatisch, wenn das Mehl feucht ist und es lange genug dumm 
rumsteht.

Ich habe mittlerweile überlegt 2 Riemenräder zu nehmen, die man kaufen 
kann.

Eins mit 20 Zähnen, eins mit 80.
Also meiner Logik nach Übersetzung 1:4.

Das 80er Zahnrad kommt per 3D-Druck aud den Schlüssel, da mein Experte 
die Daten für so ein Riemenrad in seinem Programm nicht hat, drückt er 
mir die Schlüsselhalterung mit ner Achse auf die ich vorhabe ein 
gekauftes 80er Riemenrad drauf schrauben kann.

Die Länge an Zahnriemen gibt es scheinbar auch auf 0,5mm genau passend.

Morgen muss ich das alles mal genau ausrechnen.

So viel zur aktuellen Überlegung.

Zumindest hat mir die Diskussion neue Ideen gebracht, mit denen ich mein 
Problem lösen kann denke ich.

Ich hoffe, ich hab keinen Post vergessen zu beantworten.

von Bernd B. (gorkde)


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Achja Strom am DRV hab ich als erstes richtig eingestellt.

Wo ich den aktuellen Strom das damals genau gemessen habe, erinnere ich 
mich nicht mehr, aber vermutlich tatsächlich in der Leitung zum Treiber.

Aber ich hab vorhin auch nochmal grob gerechnet und kam zum selben 
Ergebnis, dass die Spannung vermutlich nicht wirklich was bringt, daher 
lieber die Mechanik umbauen.

: Bearbeitet durch User
von Bernd B. (gorkde)


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So aktueller Stand.....

Die Zahnräder aus China sind gekommen, die Berechnung der Riemenlänge 
hätte vermutlich auch gepasst, wenn der Schlüssel kein Spiel hätte, hat 
aber.

Also heute alles eingebaut, getestet und ich muss leider kleinere Riemen 
bestellen.

Aber zumindest ist es deutlich leiser und sieht auch schöner aus!

(und funktioniert, wenn ich den Riemen provisorisch spanne perfecto.

Also nochmal vielen Dank für den Tipp mit den GT2 Riemen!

von Bernd B. (gorkde)


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So sieht es jetzt aus.

von Bernd B. (gorkde)


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Hans W. schrieb:
> Hol dir einen GT2 Flachriemen und nutze eine Untersetzung. Am Motor so
> ein billiges 20 Zähne Riemenscheibe und auf der anderen Seite eins mit
> passender Zahnanzahl drucken.
>
> Google liefert dir beliebig viele Rechner für Achsabstand und
> Riemenlänge.
>
> Wenn du dich etwas spielst, kannst du ürbigens mit dem
> Involutegrear-Generator in Freecad eine hinreichend gute GT2
> Riemenscheibe machen (Modul 0,618mm funktioniert bei mir ganz gut).
> Nicht perfekt, aber funktionell, schnell gemacht und immer noch gut zu
> drucken.

Das war die Lösung, auch wenn ich es etwas anders gelöst und fertige 
Riemenschiben genommen habe, die ich auf der neuen 3D Druck geschraubt 
habe.

Vielen Dank nochmal!

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