DC Motorregelung

[ibolg]

Danke für die Antworten
Ich beschreibe mein Projekt noch etwas genauer.
Ich habe einen kleinen  DC Motor ca. 12 - 24V und ca. 1. Ampere mit Inkrementalgeber.
der Motor dreht nun in eine Richtung. Der mechanische Widerstand wird nun von meinem Gerät her  immer grösser.
dadurch wird natürlich die Stromaufnahme des Motores ( welche gemessen wird) auch grösser. Wenn nun bsp: 1 Ampere erreicht wird, soll der Motor in die andere Richtung fahren und mit dem Inkrementalgeber die Schritte zählen. In die andere Richtung passiert nun das Selbe. Bei 1 Ampere auf der anderen Seite soll der Motor wieder stoppen und die Hälfte der gezählten Schritte zurückfahren und dort stehenbleiben. Es wird also die Mitte von zwei Punkten ermittelt. Wenn nun eher kleinere mechanische Kräfte ( ich schätze ca. 5 Nenwton) über eine Kugelumlaufspindel mit einer Steigung von 1mm von aussen auf den Motor kommen, dann soll der Motor seine Position verteidigen.
Das mit den Kurzschliessen würde vielleicht nicht ganz reichen.
Bei der Bremse ist es wahrscheinlich schwierig, so kleine dinger zu finden.
Der Schneckenantrieb währe wahrscheinlich eine zu grosse Untersetzung, so dass am Motor der stromanstieg kaum mehr messbar wäre.
Vielen Dank für alle Ideen

[Bimbo]

Hast Du schon überlegt, die Spindel zu bremsen?

[KressSwiss]

Hast Du ihm schon ein pfannenfertiges Programm geschickt? Kommt er damit klar?

Nein lieber Bimbo
Ich klinke mich nur dort ein, wo ich etwas von der Sache verstehe. Aber dann gleich kompetent.

[boppel]

Hallo ibolg,

also ich bleibe dabei, die "Mittelposition" verteidigen zu wollen wird mit einer reinen Lageregelung auf Basis einer EASY nicht sauber funktionieren (s. meinen früheren Beitrag). Ob es für Deine Anwendung ausreichend ist, kann ich jedoch nicht beurteilen.
Prinzipiell würde ich in diesem Fall eine Spindelbremse empfehlen. Hier mal eine billige Lösung (teurer geht immer):

Z.B. an der Kugelumlaufspindel (auf der gegenüberliegenden Seite vom Antrieb) eine Blechscheibe befestigen. In geringem Abstand dazu einen Elektromagneten befestigen (läßt sich notfalls auch mit Kupferlackdraht selbst herstellen, oder eine fertige Spule kaufen und einen Eisenkern darin einsetzen, oder ein Relais "demontieren"). Sobald die Spule vom Strom durchflossen wird, zieht der Eisenkern die Blechscheibe an und bremst die Spindel. Bei den geringen Kräften und der Steigung der Spindel reicht das allemal.
Die "Mittenposition" kann man mit einer Positionsregelung recht genau treffen (zumindest wesentlich genauer als diese anschließend bei Krafteinwirkung gehalten werden kann).

Für weitere Ratschläge sollte ich wissen:

- was darf's denn kosten
- wie genau muß die Position angefahren und gehalten werden
- mit welchen Geschwindigkeiten bzw. Reaktionszeiten haben wir es hier zu tun
- in wieweit existiert bereits Hardware die weiter verwendet werden soll/muß
- gibt es andere Möglichkeiten um die auftretenden Kräfte zu messen (außer über den Motorstrom)

Gruß

Boppel


@Kress:

Ich klinke mich nur dort ein, wo ich etwas von der Sache verstehe. Aber dann gleich kompetent.

Genau, und je mehr sich daran halten, desto besser wird dieses Forum!

[ibolg]

Hallo boppel
Was darf es kosten? Also der Motor mit Drehgeber usw. darf ca. 150.- kosten
Genauigkeit der Position? Ich habe einen Inkrementalgeber mit 1000 Pulse pro Umdrehung
Geschwindigkeit? ca. 5mm pro Sekunde. ( Mehr ist wegen der Zählfrequenz der Logo oder Easy glaube ich nicht möglich)
Existiert Hardware? Nein, da bin ich frei.
Andere Möglichkeiten ausser Motorenstrom zu messen? Nein, das gibt es eben leider nicht und macht das Ganze ziehmlich heikel.

Du schreibst:
Die "Mittenposition" kann man mit einer Positionsregelung recht genau treffen (zumindest wesentlich genauer als diese anschließend bei Krafteinwirkung gehalten werden kann).

Meinst du da eine Positionsregelung ausserhalb der Easy?

Danke und Gruss Ibolg

[boppel]

Hallo ibolg,

die "Mittenposition" kann recht genau getroffen werden, da man sich aus der "Fahrt" heraus annähert, d.h. die Geschwindigkeit wird bei Annäherung immer weiter reduziert, bis man bei Erreichen der Position dann den Motorstom abschaltet und der Motor dann (fast sofort) stehen bleibt.
Wie bereits in meinem ersten Posting gesagt, wird das Halten der Position dann schwieriger, weil der Motor erst ab einer bestimmten Spannung "losrennt" und über das Ziel hinausschießt, bevor er wieder abgebremst werden kann.

So, dann mal zur Hardware (auch wenn wir jetzt langsam von der eigentlichen Frage abkommen):

1) Ein Inkrementalgeber mit 1000 Imp./Umdr. direkt an die Kugelumlaufspindel angeschlossen würde bei der angegebenen Spindel eine Auflösung von 1µm ergeben (das entspräche der Genauigkeit einer Werkzeugmaschine!) und bei 180 Upm einer Frequenz von 3kHz entsprechen (max. Eingangsfrequenz eines Inkrementalzählers).
Also max. Verfahrgeschwindigkeit: 3mm/sek.

2) Motor mit Drehgeber (1000 Imp./Umdr.) usw. (also auch Leistungselektronik und Kupplung) für 150,- EUR? -> das bezweifle ich (wenn ich mir z.B. beim großen C die Artikel 198518-18 (Inkrementalgeber), 129209-18 (Drehzahlsteller) ansehe, komme ich auf netto schon ca. 160,- EUR zzgl. MwSt. und das noch ohne Getriebemotor).

3) 12V-Motor und Stromaufnahme 1A -> 12 W
Entspricht bei 180 UpM einem Drehmoment von 0,64Nm oder 64Ncm -> ergibt einen Modellbau-Getriebemotor (Preis in der Größenordnung 15-30,- EUR)

4) Nach meiner Erfahrung läßt sich ein billiger DC-Motor noch bis zu einer Drehzahl von 3-5% seiner Nenndrehzahl sauber herunterregeln. D.h. minimal mgl. Drehzahl ca. 9 UpM (entspricht 150 Imp./sek. vom Inkrementalgeber)

5) Sofern ansonsten (außer der Positionsregelung) nichts weiter von der EASY erledigt werden muß, kann man eine Zykluszeit von 100ms annehmen. Mit der Annahme aus Punkt 4 bedeutet dies, daß zwischen zwei Abtastungen eine Differenz von mindestens 15 Inkrementen entsteht. Anders ausgedrückt: Genauer als +/-15 Inkremente ist theoretisch nicht positionierbar. In der Praxis würde ich aber von +/-60 Inkrementen ausgehen -> Fazit: Positioniergenauigkeit max. +/-0,06mm

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Jetzt zur Beantwortung deiner Anfangsfragen:

Ist das möglich mit einer easy? Brauche ich da noch eine externe Beschaltung?

Im Prinzip ja, mit den o.g. Einschränkungen.
Als externe Beschaltung ist ein Drehzahlsteller (oder besser sogar ein Drehzahlregler) erforderlich sowie ein Netzteil für die EASY und abhängig von der Motorspannung auch ein Netzteil für den Motor.

Der gewünschte Preis von 150,- EUR (für Antriebseinheit) wird voraussichtlich nicht zu halten sein, eher 200,- bis 250,- EUR anzunehmen (Stromversorgung und ein Gehäuse kommen noch dazu).

Hoffe daß ich mit den Ausführungen weiterhelfen konnte.

Gruß

Boppel

[KressSwiss]

Wenn nun bsp: 1 Ampere erreicht wird, soll der Motor in die andere Richtung fahren

Wie willst Du denn diesen Strom mit der Easy messen? Ich denke das muss auserhalb der Easy geschehen, zum Beispiel mit dem Stromrelais EMR4-I1-1-A von Moeller. Mit diesem Gerät kannst Du eine Stromschwelle von 0,1 - 1,0 Amp. einstellen und das Schaltmoment auf den Easy Eingang bringen. Somit kann die Easy den Motor stoppen, beziehungsweise die Richtung ändern. Ist das eine Teillösung? Im Anhang das Datenblatt des EMR4-I1-1-A 

[boppel]

Wie willst Du denn diesen Strom mit der Easy messen?

Dieser Teil der Anlage kommt natürlich auch noch dazu (denn hatte ich bisher bewußt außer Acht gelassen, da dies m.E. völlig getrennt betrachtet werden kann).
Prinzipiell kann der Strom des Motors natürlich gemessen werden - und ein Wandler um das auf 0-10V zu normieren ist sicher auch beschaffbar. Frage ist nur, zu welchem Preis und vor allem (da seh ich das Hauptproblem) wie genau geht das?
Ich vermute, daß das sehr teuer werden kann. Da wäre ggf. nach Alternativen zu suchen (nur mal so als Denkansatz: An einer Linearführung bzw. Kugelumlaufspindel ist normalerweise ein Schlitten. An diesem Schlitten wir ja irgendetwas befestigt sein. Und dieses Etwas erzeugt eine Kraft auf den Schlitten. also könnte man an der Befestigungsstelle zwischen Schlitten und dem Etwas evtl. eine Kraftmessdose installieren, das wäre hochgenau, reproduzierbar und unabhängig vom Verschleiß der Antriebseinheit).

Gruß

Boppel