Mikro Radarantrieb/Radarmotor (der kleinste der Welt?)

[Time Bandit]

allo zusammen,

 

nachdem meine Bastelbude in einem alten Industriegebäude zu Anfang des Jahres abgerissen wurde, muss ich im Moment modellbaumäßig kleinere Brötchen backen.

Einen echten Keller habe ich nicht und für diversen Maschineneinsatz sind meine Nachbarn doch etwas zu hellhörig. Ist ganz schön komisch wenn man pötzlich ohne CNC-Fräse auskommen muss

 

Egal,

das schafft Zeit für andere Projekte, die ich sonst wahrscheinlich gar nie angegangen wäre.

 

Bisher war ich ja großer Verfechter den eigentlichen Radarantrieb irgendwo in den Aufbau zu setzen und den Radarbalken dann indirekt per Draht oder Plexiglasstab anzutreiben.

 

Grund war einfach, dass ich mit den kleinen Getriebemotoren (4 und 6mm mit vorgesetztem Planetengetriebe) keine guten Erfahrungen gemacht habe (ist ganz schön teuer wenn man den 30€ Motor einmal im Jahr tauschen muss) und vor allem die Dinger doch irgendwie immer zu groß sind.

Der Durchmesser passt ja immer ins Gehäuse, aber bei >25mm Länge wird das doch immer wieder schwierig, den Motor noch irgendwie ins Gehäuse unterzubringen.

Blöd an der Drahttechnik ist einfach, man sieht es

 

Da musste es also noch was "Kleineres" geben.

Angeregt durch einen Thread hier im Forum sind mir winzige Schrittmotoren in verschiedenen Versionen in die Hände gefallen.

6mm Durchmesser und 7-10mm Länge, also so groß, dass sie auch noch in jedes 1:50 Radargehäuse reinpassen.

 

Also hab ich angefangen rumzuexperimentieren.

Den Motor prinzipiell mittels eines AVR zum Laufen zu kriegen war nicht schwer, allerdings sah die Bewegung im Vollschrittbetrieb bei langsamen Drehzahlen immer blöde aus.

Das ist vermutlich den relativ großen Schrittwinkeln von 18° dieser Motoren geschuldet.

 

Es musste also Microschrittbetrieb her, das funktioniert bei meiner Fräse ja auch prima.

Dabei bin ich auf diese Treiber hier gestossen.

http://www.pololu.com/product/1182

1/16 Microschrittbetrieb und Strombegrenzung, also perfekt, das sollte sich dann auch bei üblichen Radarumdrehungszahlen so schnell ansteuern lassen, dass man die einzelnen Schritte mit bloßem Auge nicht mehr wahrnehmen kann.

 

Also habe ich heute mal den ersten Prototypen auf dem Steckbrett aufgebaut.

Funktioniert an 12V mit knapp 200mA Strombegrenzung einwandfrei und lässt sich über ein Poti in der Drehgeschwindigkeit und Richtung regeln. Getriebegeräusche sind auch Vergangenheit, der Motor läuft nahezu geräuschlos.

Nur der Motor wird sauheiß, bestimmt 60-80°C.

Läuft aber nun seit 12h in meinem Arbeitszimmer durch. Ich geh mal davon aus, das ist ein Feature

 

Nu fehlt nur noch eine vernünftige Platine und dann steht dem Einbau ins Modell nichts mehr im Wege.

 

Da ihr ja immer Bilder sehen wollt, hab ich diesmal auch noch ein paar bewegte Bilder gemacht. Entschuldigt das unscharfe Bild, aber besser macht meine Digicam das leider nicht.

Irgendwie funktioniert das Einbetten nicht, deswegen hier der Link

[JL]

Hallo Tobias,

 

sehr interessant. Kannst du die Bezugsquelle der Motoren nennen?

Wenn die Motoren so warm werden (irgendwie kommt mir das doch komisch vor): Kann es daran liegen, dass aufgrund der gewählten Betriebsart zuviel Strom fließt?

[Meinolf Höhler]

Ist der Motor eventuell überlastet, im Sinne von zu viel Strom und/oder Spannung. Rein die Leistung von 2,4W (12V*0,2A) hört sich für mich seeeehr viel an für so kleine Motörchen.

 

Was sind denn die Nenndaten des Motors?

 

Nur mal ins Blaue geschossen würde ich Nenndaten von 5V und 100mA für OK halten.

[Time Bandit]

Die Motörchen gibt es für unter 1€ bei ebay. Gib einfach mal 6mm Stepper ein.

 

Nominell sind das mit Sicherheit 3,7V Motoren, da die aus Digicams stammen, aber das ist bei Schrittmotoren ja völlig egal, da die mit Strombegrenzung betrieben werden.

Problem ist vermutlich eher, 12V ist den Motoren noch zu wenig im Mikroschrittbetrieb.

Bei unter 160mA drehen sich die Motoren nichtmal im Leerlauf, haben also kein Drehmoment. Im Vollschrittbetrieb gehts auch mit 120mA.

 

Ich vermute eher, dass die Motoren im Normalfall ja nur sehr kurzzeitig belastet werden (Optik ausfahren) und qualitativ naja "fragwürdig" sind .

Ich hab hier auch zwei Motoren liegen die einen "Rastpunkt" haben und nicht flüssig durchlaufen, egal bei welchem Strom.

Ist also etwas Glückssache an was man da hinfasst :nein:

 

Aber der Motor läuft bei mir jetzt seit Sonntag mittag durch, die Temperatur scheint ihm nichts auszumachen.

[Schifferlfahrer]

Das schaut doch recht vielversprechend aus. Müsste man bei den Temperaturen halt in ein Messing-Gehäuse einbauen und temperaturfest lackieren

 

Wie viele Kabel brauchst du denn zur Ansteuerung von dem Motor?

[Time Bandit]

Wuerde sagen das ist das größte Manko.

Man braucht 4 Kabel.

 

 

Temperatur geht auch in Kunststoff. Das Gehäuse vom Motor ist auch aus Kunststoff und ich hab gestern mal vernünftig gemessen.

Sind nur knapp 50 Grad. Das hält selbst PS aus.

 

Ich teste jetzt mal noch ein paar Tage im Dauerbetrieb.

Die Platinen dauern eh noch Wochen und vorher verbaue ich eh nix im Modell.

[Time Bandit]

Es geht ein bißchen weiter, vom Breadboard zur Platine.

 

Nachdem schon der Motor so klein ist, sollte auch die "Ansteuerung" klein werden.

Das Ergebnis des ersten Prototyp´s könnt ihr in folgendem Bild sehen. Besteht eigentlich nur aus einem Attiny45, dem A4988 Modul, einem Poti für die Geschwindigkeitsregelung und ein paar Kondensatoren.

 

Zum Vergleich daneben noch ein Step-up Spannungswandler, mit dem werd ich zum Testen die 12V Bordspannung mal auf 35V hochpumpen, zum sehen, ob dann da mehr Drehmoment aus den kleinen Motörchen rauskommt.

Alternativ hab ich mir aber auch noch ein paar 10mm Schritt-Motoren besorgt, die sollten dann auch ein 1:20 Radarbalken aus Messing packen

Angesteuert (Ein/Aus) wird die ganze Elektronik über einen normalen Multiswitch.

 

Zum Testen fehlen jetzt eigentlich nur noch die Kabel, die blöde Kabelkiste steht aber gaaaaaanz weit oben im Regal und da halten mich gerade meine Bandscheiben davon ab, die runterzulupfen

So hatte ich mir meinen Urlaub auch nicht vorgestellt, aber ich bin ja ein braver Angestellter, schön "krank" im Urlaub.

[Schifferlfahrer]

Schaut sehr vielversprechend aus:that: Mir fielen da auch so einige Stellen ein, an denen mir diese Motore gute Dienste geleistet hätten...

[lab]

Sieht sehr interessant aus! Habe mir auch gleich mal ein halbes Dutzend bestellt.

 

Mit Treiber, AVR und Spannungsregler ist es dann allerdings auch nicht mehr billiger als ein Mikrogetriebmotor...

 

Hast Du mal daran gedacht, einfach einen L293 (+Attiny) zu nehmen?

 

Gruß, Kai

[MatthiasR]

Sieht sehr interessant aus! Habe mir auch gleich mal ein halbes Dutzend bestellt.

 

Mit Treiber, AVR und Spannungsregler ist es dann allerdings auch nicht mehr billiger als ein Mikrogetriebmotor...

 

Hast Du mal daran gedacht, einfach einen L293 (+Attiny) zu nehmen?

 

Gruß, Kai

 

Sowas ähnliches habe ich bei meinem Blaulicht http://www.schiffsmodell.net/showpost.php?p=425495&postcount=21 gemacht:

Attiny25 + BA6845 als Treiber. Schön klein (SO8 und SSOP16) und gibt's bei z.B. Reichelt.

Bei der niedrigen Drehzahl überwiegt der (bei diesen Mini-Schrittmotoren sowieso ziemlich große) ohmsche Wicklungswiderstand. Da tut's eine simple Spannungssteuerung auch, ein stromgeregelter Betrieb kann da kaum was verbessern.

Die Mikroschritte erzeuge ich mit zwei PWM-Ausgängen des Attinys.

 

Grüße

 

Matthias

[Time Bandit]

Ja stimmt schon mit dem Preis, läuft auch auf >10€ raus, deswegen hab ich mir die günstigen China-Clone des A4988 besorgt

 

Aktuell beschäftigt mich aber eher das Thema, dass der Mist nicht mehr so will wie ich.

Irgendwie scheint der erste Motor ein Glücksgriff gewesen zu sein.

Nachdem ich jetzt mal noch mit 10mm Motoren testen wollte, ging erstmal gar nix mehr.

Betrieben werden die Motoren mittlerweile über ein Step-Up Wandler an 24V, weil ich so hoffte, dass sie etwas mehr Drehmoment haben.

http://www.ebay.de/itm/XL6009-Einste...item51b5b43c1e

 

Das Problem ist, dass diese Minimotoren einen ziemlich großen Schrittwinkel haben, nur 20 Schritte/Umdrehung.

Damit die Bewegung bei 40 1/min dann aber flüssig aussieht, muss ich auf den 1/16 Mikroschrittbetrieb des A4988 zurückgreifen.

 

Das Dumme ist nur, das funktioniert nicht richtig

Wenn ich den 10mm Motor ganz langsam ansteuere, sehe ich trotz Mikroschrittbetrieb die einzelnen Schritte, es sind genau 20 pro Umdrehung.

Dazu schwingt der Motor auch noch etwas nach jedem Schritt.

Wenn ich die Ansteuerung auf 320 Hz einstelle (mit dem LA nachgeprüft), dann macht der Motor genau 1 Umdrehung/Sekunde, aber nur mit 20 Schritten.

Es sieht also so aus, als würde der Motor zwar mit 320 MikroSchritten angesteuert, führt aber in der Realität nur die 20 Vollschritte aus.

 

Bei dem kleineren 6mm Motor sieht das viel flüssiger aus, der macht also wirklich irgendwelche Mikroschritte.

Aber, er bewegt sich nicht (mehr) gleichförmig und vor allem nicht mit der "richtigen" Drehzahl.

Bei 320Hz Ansteuerung braucht er ca. 3s für eine Umdrehung.

 

Mathias, du kannst mir doch sicher beantworten woran das liegt

Leider hab ich kein Oszi, dass ich mal nachschauen könnte was da an den Ausgängen abgeht.

Morgen werd ich mal nochmal am 12V Netzteil direkt probieren, nicht, dass der Step-Up-Wandler das Problem ist.

[MatthiasR]

Hallo,

 

Mathias, du kannst mir doch sicher beantworten woran das liegt

 

Für Mikroschrittbetrieb sollten Schrittmotoren ein möglichst kleines (am besten gar kein...) Rastmoment haben und auch eine möglichst sinusförmige Feldverteilung.

Schrittmotoren, die für Mikroschrittbetrieb vorgesehen sind, werden in dieser Richtung optimiert. Diese Minidinger gehören nicht dazu.

Wirklich perfekten Rundlauf würde ich also auch mit Mikroschritten nicht erwarten. Mein 10 mm-Blaulichtmotor läuft auch nicht ganz gleichmäßig, aber deutlich besser als mit Voll- oder Halbschritten. Für den Zweck gut genug...

 

Zuviel Strom könnter möglicherweise auch noch ein Problem sein. Wenn das Eisen (teilweise) gesättigt wird, verändert sich die Feldverteilung - und das wahrscheinlich nicht zum Guten. Ich weiß nicht, ob Du in diesen Bereich kommst, befürchte es aber. Diese Motoren sind für den Betrieb an 5 V oder weniger ausgelegt (und für den Strom, den man bei dieser Spannung und dem Wicklungswiderstand des Motors maximal auf die Beine kriegt).

Drehmomentwunder würde ich nicht erwarten - viel mehr als bei Spannungsansteuerung mit 5 V wird man aus den Dingern nicht herauskitzeln können. Drehmoment hat nun mal was mit Baugröße zu tun...

 

Grüße

 

Matthias

[lab]

Ich wollte mich jetzt auch mal diesen Motoren widmen und habe ein paar bei ebay besorgt.

 

Kann einer von Euch beiden die Pinbelegung der Motoren und was ihr noch an Daten dazu habt, posten? Auf die Schnelle habe ich im Netzt nichts gefunden.

 

Gruß, Kai

[MatthiasR]

Hallo,

 

Daten habe ich auch nicht, aber Pinbelegung ist eigentlich einfach auszuprobieren:

Die Dinger haben zwei Wicklungen mit jeweils zwei Anschlüssen und wollen bipolar angesteuert werden (jedenfalls die, die mir bislang untergekommen sind). Welche beiden Anschlüsse zusammengehören, kann man mit dem Ohmmeter herausfinden. Und wenn man die Polarität einer Wicklung umdreht, dreht das Ding eben andersherum...

 

Grüße

 

Matthias

[lab]

Läuft jetzt auch bei mir, aber mit der Hitze und dem niedrigen Drehmoment sehe ich ja doch eher schwarz für einen Einsatz im Modell. :-(

 

Vielleicht doch wenigstens eine Getriebestufe dahinter setzen?

[Time Bandit]

Jop da wird nix dran vorbeiführen.

Ich hab 10 6mm Motoren durchgetestet, davon liefen 3 sauber und der Rest entweder gar nicht, ruckelig oder nur im Vollschrittmodus.

Die großen 10mm Motoren waren überhaupt nicht zu Microschrittbetrieb zu bewegen.

Die haben dafür richtig Drehmoment für die winzige Größe.

 

Der erste Motor den ich in den Fingern hatte war einfach ein Glücksgriff.