Bremse

[Hellmut Kohlsdorf]

Hallo Freunde

Wie es einigen von Euch bekannt ist, setze ich in meinem Segelboot Elektromotoren ein mit Inkrementalwertgebern welche es mir ermöglich die aktuelle Position zu bestimmen und spezifische Positionen anzufahren. Ich verwende 2 Schrittmotoren, einen um das Achterstag zum Trimmen des Hauptsegels einzusetzen und eines am Vorstag um die Spannung konstant zu halten während ich den Vorstagbefestigungspunkt am Bug hinter die Öffnung im Deck für das Spinnaker-Bergungsrohr fahre wann immer ich den Spi setze oder einfahre.

Um den Stromverbrauch der Schrittmotoren und der Getriebemotoren während des Haltends einer Position auf Null zu fahren habe ich lange eine Bremse gesucht und jetzt gefunden. Bei Dunkermotoren, Bez. E38 R. Diese Bremse ist aktiv solange keine Spannung angelegt ist, sobald 24V anliegen löst sich die Bremse. Wer Interesse hat kann von mir technische Details per email erhalten. 1. Info unter www.dunkermotoren.de, Downlad-Bereich, Kataloge, GR-Motoren, Seite 45. Die gleiche Bremse setze ich beim Antrieb der Vorstagverstellung ein. Äußere Abmessungen 38mm Durchmesser, 26mm Höhe, Bremsmoment 20 Ncm. Allen diesen Einsatzorten ist gemeinsam, das sie nur kurze Zeit bewegt werden, und sonst durch die Bremse in ihrer Position gehalten werden. Betätigen tuhe ich diese Bremsen über eine Relai-Karte die über I2C angesprochen wird. Durch das Schalten der Relais durch den uController wird meine 24V Bordspannung an die Bremsen zum Lösen angelegt.

Sie Sequenz ist:

Schrittmotor:

1. Schrittmotor einschalten und Strombegrenzung programmieren

(Spannung angelegt, Motor hat großes Haltemoment,

max. Strom definiert)

2. Bremse lösen.

3. Schrittmotor in Endposition fahren,

bzw. durch Stromüberwachung Spannung auf Stag konstant halten.

bis z.B. Vorstagverstellung Endposition erreicht hat

4. Bremse aktivieren (Relai schaltet Strom ab)

5. Schrittmotor ausschalten, Motor ohne Strom.

Getriebemotor:

1. Beim Getriebemotor überwacht die Software im Fahrtregler dauernd über den Inkrementalwertgeber das sich nichts bewegt und korrigiert, falls erfoderlich durch das Fahren des Motors in seine Position. Also kein Anschalten wie beim Schrittmotor, allerdings ist die EMK-bremse aktiv und natürlich die hier angesprochene Bremse E38 R.

2. Bremse lösen, siehe oben

3. Getriebemotor in neue Position fahren oder ungewollt verstellte Position wieder anfahren, dabei Stromüberwachung um z.B. Blockieren durch mechanisches Problem zu erkennen. Sollte dieses passieren Fehlerbehandlungsroutine die in der jeweiligen Anwendung das Problem zu beheben versucht, sonst failsafe-Verfahren und Bremse aktivieren.

4. Bremse aktivieren.

Wie man an den Abläufen sehen kann, ist die Implementation in Teilfunktionen gegliedert um Kode-Wiederverwendung zu ermöglichen und, was entscheidender ist, Kode Parameter gesteuert an jegliche Anwendung anzupassen. damit ist es für die Routinen egal ob ein Schrittmotor oder ein Getriebemotor eingesetzt wird und welche Funktion damit implementeirt wurde.

Damit braucht man zur Konfiguration nur ein kleines Display, die Tasten zur Eingabe sind in der Steuerkarte vorhanden. Ein PC am Seeufer halte ich für nicht geeignet.

Ich hoffe die Info ist für jemanden Interessant.

MfG

Hellmut

[Teddy]

Ich hoffe die Info ist für jemanden Interessant.

Das schon!

Ich frage mich nur gerade ob sich die Bremse wirklich bezahlt macht. Ich meine du benötigst zum öffnen der Bremse ja auch ne gewisse Leistung, oder sehe ich das falsch? :?: Wird dieser Schrittmotor so wenig benutz das sich das rechnen kann? Kann ich mir eigentlich nicht vorstellen. :?:

[Torsten]

Jau, das rechnet sich... :that:

Die gleiche Technik wird auch bei Servoachsen an großen Werkzeugmaschinen eingesetzt, um die Antriebe vor Überlasungen zu schützen.

Die Bremse benötigt ja nur Strom, solange der Motor dreht. Hält man den Motor in Lageregelung, braucht er die ganze Zeit Strom und wird auch recht schnell recht warm - vor allem, wenn er auch noch das Drehmoment durch den Zug der Segel aufbringen muß...

Viele Grüße

Torsten

[Hellmut Kohlsdorf]

Hallo Freunde

Teddy, Torsten hat recht. In meinem Boot sind die beiden Schrittmotoren jeweils für Vor- und Achterstag zuständig.

Der Schrittmotor vom Vorstag muß ja nur die kurze Zeit aktiv werden in welcher der Spi gesetzt oder eingefahren wird. Dieser Vorgang dauert nur jeweils 5 Sekunden, sonst muß die Einstellung nur gehalten werden, und da können bis zu 50kg Zugkraft am Vorstag wirken.

Der Schrittmotor vom Achterstag erlaubt das Trimmen des "twist" des Hauptsegels, außerdem wird er während des Ein- und Ausfahrens des Spi überwachend aktiv und theoretisch könnte er noch bei einem verschiebaren und neigbaren Mast eine wichtige Funktion erfüllen. 24V und 1,25A, 30W x2 ist eine beträchtliche Leistung welche für die Funktion zur Verfügung steht. Wenn die dauernd gezogen würde wäre mein Akku, 24V 8Ah schnell leer.

Bei der Vorstagverstellung, die werdet ihr im Harz zum Treffen sehen, habe ich noch keine Erfahrung wieviel Leistung das Halten in der vorderen "normalen" Endstellung benötigt, da spielt der Widerstand der Mechanik eine Rolle die ich noch nicht einschätzen kann. Die Bremse erübrigt die Sorge an dieser Stelle.

Wo ich mir noch nicht klar bin ist beim Antrieb der Winsche, 2 für das Genua, 1 für das Hauptsegel. Ich kann mir vorstellen das man beim Genua seltener die Winsch betätigt als beim Hauptsegel?

Die Bremse ist mit 200mA bei 24V, also 4,8W spezifiziert. 3 würden also 14,4W benötigen. Was ich jetzt schon sagen kann, ist das mein Akku mit 24V/8Ah sicher nicht überdimensioniert ist. Ich denke im Laufe des Sommers/Herbstes 2005 werde ich den Leistungsbedarf und -Verbrauch meines Bootes bilanzieren.

Mit all der Software werde ich frühestens zum Treffen 2006 das Boot einsetzbar haben. Freue mich jetzt aber schon wenn ihr mit eurem gesammelten Sachverstand wie das letze Mal in Friemar elegante und effektivere Lösungen finden werdet. Allerdings sollten jeder im Harz einen sehr warmen Schlafsack und Kleidung dabei haben! Wer fängt übrigens damit an einen Tagezähler zu aktivieren? xx Tage bis Harz, und zwar nicht Harz IV!

[Teddy]

Danke! :that:

Ich dachte aber schon das solche Teile auf einen Segelboot häufiger benötigt werden. :wink: Bei vielen Sachen ist es doch so das man sich erst eine Möglichkeit sucht um Energie zusparen und dann festellen muss das der Schuß genau nach hintern losgegagen ist. :popcorn: Aber ich bin ja mal auf deine weiteren Berichte und deiner Präsentation beim Treffen gespannt (auch wenn ich wohl nur ein Tag da seinen kann).

Wer fängt übrigens damit an einen Tagezähler zu aktivieren?

Meinst du nicht dafür ist es noch etwas zu früh?

[Loeffel]

Die Motorbremse ist wirklich nicht uninteressant, vielleicht auch für Ankerketten?

Meinst du nicht dafür ist es noch etwas zu früh?Es ist nie zu früh, aber irgendwann zu spät!

[Teddy]

... vielleicht auch für Ankerketten?

Für Ankerketten gibt es doch andere Ansätze, ich denke mal du kennst doch die Idee vom Skipper. Kannst ja auch gerne meinen Entwurf haben, der unterscheidet sich aber nur leicht von Skippers Grundidee. Und da sind die Kräft auch nciht so groß.

[Loeffel]

War halt nur eine schwachsinnige Idee.

[Frank Andrees]

Hallo Leute,

wenn ihr bei normalen Bürstenmotoren eine hohe Haltekraft braucht, müßt ihr einfach die Motorkontakte kurzschließen. Probiert es einfach mal aus, man ist wirklich überrascht. :idea:

Daher ist es bei manchen Anwendungen sinnvoll, den Motor mit Relais an zu steuern. Zwischen die Transistoren und dem Motor einfach die entsprechenden Relais. Im Stillstand müssen diese Relais die Motorkontakte verbinden.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

[Didi]

müßt ihr einfach die Motorkontakte kurzschließen.Da hast Du nur zum Teil recht. Das hilft um einen Motor abzubremsen der bedingt durch eine hohe Schwungmasse die Neigung hat weiterzulaufen wenn die Spannung weg ist. Dieser Bremseffekt ist um so höher je höher die Drehzahl ist.

Bei stehendem Motor tritt dieser Bremseffekt nur sehr schwach auf wenn der Motor am weiterdrehen gehindert werden soll. Speziell bei Hellmuts Anwendung wäre die Drehzahl des Motors wenn er durch die Angetriebene Mechanik bewegt würde einfach zu niedrig um diesen Bremseffekt auftreten zu lassen.

[Frank Andrees]

Hallo Didi,

Da bist Du aber im Irrtum.

Auch bei einem stehenden Motor wirkt der Motorkurzschluß.

Nimm Dir einfach einen Motor und drehe ganz normal an der Achse. Wenn Du den Motor dann kurzschließt, brauchst Du eine wesentliche höhere Kraft zum drehen.

Ist übrigens das gleiche Prinzip, was bei z.B. Flugreglern mit Bremse verwendet wird.

Mit freundlichen Grüßen

Frank

[Loeffel]

Du brauchst mehr Kraft ja, aber Du kannst den Motor drehen!!! Didi hat recht, dieses Prinzip nutzt die Wirbelstrombremse die in modernen Bussen und teilweise auch LKW's zu finden ist. Einen stehenden Zustand kannst Du damit nicht halten, die Motorachse ist immer drehbar.