Ende Gelände! Microschalter als Endschalter

[Ralph Cornell]

Für die meisten unserer User dürfte das hier ein alter Hut sein. Ihr könnt das getrost wegdrücken. Aber es ist vielleicht für einen Newcomer interessant.

Es geht um Endschalter.

Ihr kennt das ja: Eine Sonderfunktion, eine Bewegung. Aber die soll ja auch irgendwann enden, damit die Aktuatoren nicht gegen einen mechanischen Widerstand laufen und die Motoren totwürgen. Und dafür bieten sich Endschalter an. Sie unterbrechen den Stromfluss zu den zumeist kleinen Elektromotoren. Aber wie bringt man sie dann dazu, in umgekehrter Richtung wieder anzulaufen?

Ganz simpel, mit Dioden.

Damit es nicht zu klobig wird, habe ich hier mal etwas herausgesucht, was klein und niedlich ist und sich unauffällig unterbringen lässt.

Der blaue Klaus hat diese wirklich miniaturisierten Microschalter im Programm. Die eignen sich wunderbar dafür. Einen davon spannen wir in unsere Löthilfe - ganz vorsichtig, denn die Dinger vertragen keine grobe Gewalt.

Wir bedecken alle drei Pins mit Lötpaste.

Und nun kommen die Dioden ins Spiel. Für diese Miniaturschalter bieten sich folgende an: SMD-Dioden . Die Dinger haben gerade die richtige Größe, um auf zwei nebeneinander liegende Pins zu passen.

Ich bin in der glücklichen Lage, eine Heißluft-Lötstation zu besitzen. Aber es geht auch mit einem feinen Lötkolben. Man platziert die Diode auf der Lötpaste, und zwar so, daß weiße Strich, der die Sperrseite anzeigt, zum mittleren Pin weist.  So wie in der Skizze sollte das Schema sein:

 

Beim Löten der Dioden müssen wir die Dioden auf den Pins festhalten - sie möchten sich gern wegdrehen. Dazu eignet sich eine Nadel oder eine Pinzettenspitze.  Und nun können wir an den beiden äußeren Pins die Kabel anlöten, mit der Polarität, die oben zu sehen ist.

Leider sind die Fotos etwas unscharf geworden.

Die Funktion ist offensichtlich: Der Schalter ist geöffnet. Der Strom fließt von + zu - durch den Schalter. Daß die Diode in diesem Fall sperrt, ist ohne Belang, da dem Strom der Weg durch den Schalter offen steht.

Aber nun fährt unser Aktuator in die Endstellung, das Hebelchen senkt sich, der Microschalter schaltet um. Nun ist der Strom in doppelter Hinsicht blockiert: Nun sind der mittlere Pin und Plus verbunden, der Strom kann nicht weiter, denn die Diode sperrt. Der Motor bleibt stehen.

Wenn wir jetzt Plus und Minus vertauschen, sieht die Sache anders aus: Der Strom kann vom rechten äußeren Pin durch die Diode fließen, unser Motor läuft in umgekehrter Richtung an - mit etwas reduzierter Leistung, denn die Diode entnimmt dem Stromkreis etwa 0,5 Volt für ihre Funktion. Aber wenn der Motor etwas weiter gelaufen ist, öffnet sich auch der Microschalter wieder und es steht die volle Spannung zur Verfügung.

Wenn ich den Aktuator mit einem kleinen Fahrtregler ansteuere (was ich ganz gerne tue), verbinde ich das Plus-Kabel direkt mit dem Plus des Motors, das Minus-Kabel mit dem Minus des Fahrtreglers (oft in Blau gehalten). Das zweite Kabel vom Fahrtregler (oft in Gelb gehalten) wird dann am Minuspol des Motors angelötet.

Also - die alten Hasen, die die ganze Zeit über die Hand vor den Mund gehalten haben, weil sie so gegähnt haben, können weiterblättern. Und einem Newcomer hat es vielleicht doch etas gebracht...

Ein Wort noch zur Befestigung des Endschalters: Leider haben die beiden Bohrungen in dem Microschalter einen Durchmesser von 1,4 mm. Wenn man sie nutzen will, (und das wäre ratsam, damit man ihn notfalls austauschen kann), muss man Schräubchen und Mütterchen dieses Durchmessers (oder kleinere) verwenden. Zum Glück gibt es die Firma Knupfer , die entsprechende kleine Schräubchen und Mütterchen (oder Blechschrauben) im Program hat. Das ist zwar eine Apotheke, aber man hat alles aus einer Hand. Z.B. auch Metallschrauben im Durchmesser von 1,6 mm, die man für die Befestigung der typischen Micropile-Motoren benötigt. Oder man muss anderweitig stöbern.

Edited July 21, 2020 by Ralph Cornell
Zusatz

[Chris DA]

Alternativen zwecks den schrauben

https://www.screwsandmore.de/de/sortiment/schraubensortimente/linsenkopf-7985/12698/m1-4-linsenkopfschrauben-sortiment-60-teile-din-7985-a2?number=7985-1.4-60box

http://www.mayerhofer.com/shop/index.php?cPath=53

Nur als Ergänzung zu Ralph 

Gruss

Chris

PS: jetzt muss ich meine Augen kurieren nach diesen Bildern

[JL]

vor 4 Stunden schrieb Ralph Cornell:

Leider sind die Fotos etwas unscharf geworden...

Das nenne ich mal Euphemismus Aber der Text sagt ja, was das Foto darstellen soll - sonst wäre es doch tatsächlich ein Bilderrätsel geworden.

[MatthiasSchumi]

Hallo Ralph,
zuerst mal danke für die guten Ausführungen.

Dann noch eine Quelle für Schrauben
Horst zu Jeddeloh - Goldschmiedebedarf

Sehr günstig und auch viele andere nützliche Sachen. Tipp kam von JL (Danke nochmals)

[Ralph Cornell]

Eine Ergänzung sei hier noch eingefügt:

Sehr oft kommt es vor, daß man eine Bewegung, etwa die eines Aktuators (Spindeltrieb), zweimal begrenzen muss. In diesem Fall braucht man natürlich zwei Endschalter, die in der folgenden Weise geschaltet werden müssen:

Also spiegelbildlich. Hier sind sie mit dem gelb gekennzeichneten Leiter verbunden.

Der Anschluss kann etwas tricky sein. Ich mache das so, daß ich den mit + gekennzeichneten Leiter an einen der beiden Motorpole anschließe. Anschließend gehe ich mit der Arbeitspannung an den anderen Motorpol und den mit - gekennzeichneten Leiter. Nun wird sich der Aktuator bewegen, und nun betätigt man den Endschalter, auf den sich der Aktuator zubewegt. Dabei habe ich vorausgesetzt, daß sich der Schaltauslöser ungefähr in Mittelstellung befindet.

Dabei kann zweierlei geschehen: Entweder der Motor des Aktuators bleibt sofort stehen. Das ist der idealfall - wir haben richtig gepolt angeschlossen.

Oder der Motor läuft weiter, nur etwas schneller (weil nun eine der beiden Dioden kurzgeschlossen worden ist).

In diesem Fall sofort die Stromzufuhr unterbrechen! Ansonsten würde der Aktuator in den Endschalter laufen und ihn wahrscheinlich zerstören. Dann einfach das + Kabel an den anderen Motorpol anschließen.

Und nun läuft alles richtig herum. Der Aktuator (oder was immer betätigt werden soll), wird bis zum Endschalter laufen und stehenbleiben. Er wird nur wieder anlaufen, wenn der Stromlauf umgepolt worden ist. Und dann läuft er bis zum anderen Endschalter und bleibt wieder stehen.

[Ralph Cornell]

Da ich zur Zeit die Aktuatoren meiner "Weser" überarbeite, ergab sich die Gelegenheit, jene Aktuatoren und die Endschalter, die den Steuerweg begrenzen, aufzunehmen.

Hierzu sei gesagt, daß die Aktuatoren schon funktioniert haben. Was mich dazu bewog, die Dinger zu überarbeiten, war die Tatsache, daß die Firma "SOL-EXPERT-group" in ihr Programm neu Getriebemotoren aufgenommen hat, die statt mit 6 Volt wie die bisherigen Krick-Exemplare mit 12 Volt arbeiten. Solche hier - Diese Motoren arbeiten trotz ihrer kleineren Untersetzung mit etwa derselben Drehzahl wie die bisherigen 6-Volt 1:150-Motoren, sie sind damit verglichen Langsamläufer und haben mehr Kraft. Dadurch erfolgt das Ausfahren der Aktuatoren mit höherer Geschwindigkeit als bisher.

Auch die Stellung der Endschalter wurde verändert. Bisher wurden die Endschalter auf Manschetten montiert, die auf das äußere Rohr der Aktuatoren aufgesetzt wurden. Das zwang mich allerdings dazu, die Verbindungskabel der Endschalter parallel zum Außenrohr zu führen. Abgesehen davon, daß die Kabel auf dem Alu-Rohr nicht gut hielten, zwang mich diese Montagemethode dazu, am unteren Austrittspunkt durch das Deck zu gehen - und leider auch durch die Zahnräder.

Die Montagemethode mit den Schellen wurde nur für den oberen Anschlagspunkt beibehalten, und das gab mir die Möglichkeit, beide Endschalter nahe beieinander zu montieren. Das machte die Verbindungsleitung wesendlich kürzer und gab mir zusätzlich die Möglichkeit, die Kabel unauffälliger zu verlegen, unter Vermeidung der Durchführung durch die Zahnräder, was immer eine Quelle der Angst für mich war, da die Kabel durch die Drehungen stark belastet wurden und stets von Abreißen oder Kabelbrüchen bedroht waren.

Denn das Problem bei diesen Aktuatoren war, daß sie sich zusätzlich drehen können mussten - Im Fall des Löschmonitors, um ihn in jeder Höheneinstellung drehen zu können, im Fall des Scheinwerfermastes ebenfalls, um den Scheinwerfer drehen zu können. Zusätzlich stellte sich das Problem, daß in beiden Fällen durch das innere Rohr Kabel führen zu müssen und im Fall des Löschmonitors, einen Silikonschlauch und ein Servokabel hindurch zu führen.

Nun haben aber die kleinen Microschalter einen Schwachpunkt: Ihre Hebelchen reagieren sehr unwillig auf seitliche Belastungen. Wenn also eine Drehung stattfinden sollte, musste dafür gesorgt werden. daß dabei keine seitliche Belastung stattfinden konnte.

Im Falle des Löschmonitors war das einfach: Statt wie bei dem ersten Versuch quer zur Drehebene  (Man kann noch die ausgespachtelte Stelle sehen), wurde der Microschalter in Längstrichtung montiert. Wenn sich der Monitor nun dreht, verlaufen die auftretenden Reibkräfte in Längstrichtung des Hebelchens. In der unteren Endstellung ist es nun der Sockel, der das Hebelchen niederdrückt.

Beim Scheinwerfer-Aktuator war das nicht ganz so einfach. Im Obigen Bild sieht man den Mast in der maximalen Ausfahrstellung - der Schaltstachel, der gleichzeitig der Mitnehmer ist, hat den Microschalter betätigt.

Aber um die untere Stellung begrenzen zu können war etwas Trickserei notwendig. Unter den Scheinwerfersockel wurde eine Scheibe aus 2mm Plexiglas geklebt.

Der zuständige Microschalter wurde auf einem Halter montiert, der mir sogar die Möglichkeit einer Höhenverstellung gab.

Wenn nun der Scheinwerfermast einfährt, geht das nur, bis die Plexiglasscheibe das Hebelchen niederdrückt.

Wie bei Löschmonitor auch ist der Mikroschalter so montiert, daß keine seitlichen Reibungskräfte auftreten und der Schalter in jeder Stellung des Scheinwerfers betätigt wird.

Ich hoffe, mit diesen Ausführungen eine Anregung für ähnlich gelagerte Fälle gegeben zu haben.

[Karl]

Vielen lieben Dank Ralph,

 

für die Erklärung, hat mir als Neuling jetzt ungemein geholfen, meine Bisherigen Lösungen gingen immer nur unter Sichtkontrolle um nichts kaputt zu machen.

Werde das bei meinem nächsten Projekt FlB Düsseldorf mal versuchen umzusetzen

 

LG 

Karl

[Ralph Cornell]

Ich möchte hier noch zwei Skizzen anfügen, um das Schema meiner Aktuatoren zu ergänzen.

Apropos, Aktuatoren: Die gibt es fertig zu kaufen. Viele davon stammen aus dem Roboterbau. Diese z.B.

Aber sehr viele davon beruhen auf dem Prinzip, daß ein Vierkanntrohr in einem anderen Vierkanntrohr läuft. Und die Spindel, die das Ganze antreibt, befindet sich zumeist in der Mitte des Innenrohrs. Das eignet sich also nicht, um durch die Rohre auch noch irgendwas hindurch zu führen - Servokabel beispielsweise, oder im Fall meines Löschmonitors, den Wasserschlauch.

Hier musste ich ein wenig tricksen - die Spindel läuft nicht in der Mitte des Aktuators, sondern am Rand.

Logischerweise muss der Antriebsmotor dann ebenso außerhalb der Mitte angebracht werden. Die obige Skizze zeigt eine der Spindelmuttern, die in meinen Aktuatoren sitzen. Diese Spindelmuttern sind in das innere Rohr meiner Aktuatoren eingeklebt.

Das Schema ist in der folgenden Skizze dargestellt:

 

Das Außenrohr ist fast auf der ganzen Länge mit einem Schlitz versehen, in dem der Schaltstachel/Mitnehmer läuft. Mitnehmer deshalb, weil, wie ihr euch erinnern werdet, meine Aktuatoren zusätzlich drehbar gelagert sind. Der Schaltstachel/Mitnehmer ist dabei auf dem inneren Rohr angebracht. Dreht sich der Monitor oder der Scheinwerfer, also das äußere Rohr, wird das innere Rohr mitgenommen.

Der Endschalter ist dabei auf einer Manschette montiert, die über das äußere Rohr geschoben wird. Sie ist nur leicht mit Heißkleber fixiert, um sie im Fall einer etwa notwendigen Demontage abnehmen zu können.