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Endlagenerkennung in nasser Umgebung


Hellmut Kohlsdorf

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Freunde

 

Ich durchlaufe gerade meine Lernkurve bei der Verwendung von Eagle zum erstellen einer Schaltung mit der paar L297/L298 und einem mega für Schrittmotoren. Ich möchte mit dieser Schaltung einen Schrittmotorregler haben der mit der Zielspannung an Board der Carina, 39,6V maximal funktioniert und den ich als Lernvehikel verwenden möchte zur Verifizierung das die von mir z. Teil erdachten Mechaniken auch funktionieren.

 

Ich möchte z. B. das Erreichen der Endlagen einer Mutter auf einer Trapezgewindespindel erkennen, mit welcher der Holepunkt der Schot zur Segelsteuerung seitlich entlang des Laufweges des Travellers versetzt werden kann. Hier eine Skizze der "Wanne" in welcher die Spindel mit der Mutter sich befinden:

 

5578855589_8f779d61ce_z.jpg

 

Ein "üblicher Mikroschalter" dürfte ausfallen, da diese Wanne über längere Zeit geflutet sein könnte. Schliesslich muss für den senkrechten Stab, an welchem der Holepunkt für die Schot bewegt wird, über eine Nut über das Deck-Niveau gebracht werden. Was für Möglichkeiten übersehe ich für meine Absicht auch hier das Hosenträger und Gürtel Prinzip einzuhalten?

 

Eigentlich kenne ich die Position über den Schrittmotor, aber ohne eine laufende Kalibrierung zur Sicherstellung das die Position noch zutrifft, wäre eine Lösung unvernünftig.

 

Gedacht habe ich, auch wenn ich mich damit noch nicht damit auskenne, an die Verwendung z.B. eines Magnetsensors. Diesen würde man in der Seitenwand der Wanne einlassen, an der Mutter entsprechend den Magneten anbringen. So würde der sensor nicht in Berührun gmit dem wasser kommen. Mir fehlt aber jede Erfahrung wie Präzise so ein verfahren die Feststellung des erreichends einer Endstellung gewährleistet!

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Hallo Hellmut

 

zum erstellen einer Schaltung mit der paar L297/L298 und einem mega

warum eigentlich immer dieser "?!&% L298? Es gibt doch inzwischen sehr viel angenehmere Möglichkeiten.. Wie wärs den mit dem L6203? Mosfetschalter, erspart Dir auch gleich noch die Freilaufdioden... Ist zwar nur eine H-Brücke enthalten, dafür sind Deine Verluste geringer.

EDIT: Oder gleich den L5208 da ist dann alles nötige in einem IC..

Ansonsten gibt es auch von Allegromicro sehr schöne Schrittmotortreiber (siehe hier die zum Teil auch schon die Schritterzeugung übernehmen, da muß der MC nur noch seriell die Daten reinschieben.

 

So, zu Deiner eigentlichen Fragestellung :) :

Wenn Du den Motorstrom misst/regelst: Einfach die Motoren gegen den Anschlag laufen lassen und bei nem bestimmten Strom abschalten und Position auf 0 setzen... Nicht sehr schön, aber wenn Du auf dem Antrieb nur geringe Lasten hast, funktionierts...

Ansonsten mal nach Reed-Schaltern suchen, ev. einfach ausprobieren, wie genau Du damit hinkommst, Erfahrungen habe ich damit leider nicht.

 

viele Grüße,

Hermann

Edited by hoppppla
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Guest Joachim C.

Alternativ zu Reed-Schaltern kannst Du es mit Hall-Sensoren probieren.

Je nach Anwendung könnnen die Glasröhrchen der Reedschalter ein Nachteil sein, da sie brechen können.

 

Hall Sensoren ich damals in meiner N-Spur Eisenbahn im Einsatz und es hat prima geklappt.

 

Entsprechend verbaut (wasserdicht) laufen die auch unter Wasser.

Den genauen Typ kann ich Dir gerne mal raussuchen.

 

Gruß

Joachim

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Freunde

 

An die Hall-Sensoren habe ich auch gedacht, aber wie exakt können die aber eine Endstellung erfassen. Schliesslich muss man die "Position" der Mutter doch immer wieder exakt kalibrieren können, da wäre so eine "in etwa" Endstellung nicht sehr hilfreich. Beim Einschalten des Modelles muss sich die Elektronik und die Hardware jedesmal korrellieren. Bei der sensorik für die Erfassung des Baum-Ausschlages erfolgt das z.B. über einen Marker für die Mittelstellung!

 

Zu Hermann: Für kleine Schrittmotoren für das Steuerrad, aus CD- oder Floppy-Laufwerk hättest du recht. Die großen Motoren für die Steuerung der Segel, die müssen 4A bei 40V abkönnen, da fallen schon viele weg. Überhaupt ist die Auswahl der Hardware bei Betriebsspannungen größer 30V, 36V schon ein echtes Problem. Der gute L298 mit einem großen 65V Elko ist da unkompliziert. Für die großen schrittmotoren habe ich übrigens auch vor den TM462CoolStep, so heisst der meine ich, einzusetzen. Mit einem mega8 im 32Pin-Gehäuse und der Paarung L297/L298 habe ich eine hinreichend aufwendige Schaltung um meine Lernkurve bei Eagle zu durchlaufen, bevor ich die weniger vertretenen Muster der TMC462 zum Lernen einsetze. Dank dem hervorragenden Tutorial von der TU-Berlin komm ich bedienungstechnisch ganz gut voran, auch das Autoroute macht mit dem Ergebnis der Vorplatzierung eigentlich voll verwendbare Vorschläge. Ich kämpfe jetzt mit dem 32-Pin-Gehäuse, von welchem man die Leitungen erstmal wegbringen muss.

 

Sobald das der Fall ist werde ich mir die Leitungen unter dem Gesichtspunkt Stromdurchfluss nochmals vornehmen und dann mit dem Polygonzug und den Abständen der Leiterbahn zu den Ground und Vcc-Flächen beschäftigen. da muss man doch ganz schön Gehirnscmalz reinlegen. Ich habe für die Vorplatzierung als Vorlage Schaltungen von Robotikhardware.de herangezogen.

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Freunde, habe in einem anderen Forum eine für mich geniale Lösung vorgeschlagen bekommen die klappen müsste, eine Lichtschranke! Eine Laser-Diode oder -LED und einen optischen Sensor auf der anderen Seite der Wanne, beide hinter Glas oder vergossen. In den Endlagen unterbricht die Gewindemutter den Lichtstrahl und so ist eine exakte Endlagen-Bestimmung erreicht! Da der Laser mit 90 Grad auf das Glas und eventuelles Wasser stößt gibt es keine Brechung und die aktuelle Schrittposition hilft den Zeitraum für eine Erfassung der Endlagenstellung eng zu begrenzen. Da muss ich mal sehen ob in den ausgeschlachteten Drucker vom Wertstoffhof passende Sensoren sind!

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Hallo Hellmut,

 

Zu Hermann: Für kleine Schrittmotoren für das Steuerrad, aus CD- oder Floppy-Laufwerk hättest du recht. Die großen Motoren für die Steuerung der Segel, die müssen 4A bei 40V abkönnen, da fallen schon viele weg. Überhaupt ist die Auswahl der Hardware bei Betriebsspannungen größer 30V, 36V schon ein echtes Problem. Der gute L298 mit einem großen 65V Elko ist da unkompliziert

 

bei den Bedingungen wird Dir ein L298 ganz flott um die Ohren fliegen...

Ein kurzer Blick ins Datenblatt:

 

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Peak Output Current (each Channel)

– Non Repetitive (t = 100ms) 3A

–Repetitive (80% on –20% off; ton = 10ms) 2.5A

–DC Operation 2A

 

Weiter unten dann bei "ELECTRICAL CHARACTERISTICS"

 

Total Drop (bei 2A) maximal 4.9V -> bei 4A Strom wäre das eine Verlustleistung vom ca. 19W pro Kanal..

 

Da sind 2A schon grenzwertig, im Praktikum haben wir festgestellt, das man einen L298 unter ungünstigen Bedinungen schon mit einem Fischer-Technik-Motor kaputt bekommt.

 

Dank dem hervorragenden Tutorial von der TU-Berlin komm ich bedienungstechnisch ganz gut voran, auch das Autoroute macht mit dem Ergebnis der Vorplatzierung eigentlich voll verwendbare Vorschläge.

ah, hast Du mir da mal einen Link? Ich hatte bis jetzt eigentlich auch mit dem Handbuch von Cadsoft ganz gute Erfahrungen gemacht. Wobei ich zugegebenermaßen den Autorouter noch nicht angefasst habe...

 

Sobald das der Fall ist werde ich mir die Leitungen unter dem Gesichtspunkt Stromdurchfluss nochmals vornehmen und dann mit dem Polygonzug und den Abständen der Leiterbahn zu den Ground und Vcc-Flächen beschäftigen. da muss man doch ganz schön Gehirnscmalz reinlegen.

inzwischen hab ich die Erfahrung gemacht, das es recht sinnvoll ist, die wichtigen Leitungen (viel Strom, empfindliche Signale) zuerst zu verlegen und dann erst den Rest zu machen. Wird das Layout 1 oder 2lagig?

 

viele Grüße,

Hermann

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Hellmut Kohlsdorf

Hallo Hermann

 

Hier erstmal der Link zu der "Homepage" zu den Online Tutorials der TU-Berlin. Ich denke du wirst ähnlich wie ich begeistert sein.

 

Die L298 vertragen bei gutem Kühlkörper eine ganze Menge.

 

Ich habe gerade im Datenblatt zum L298 nachgeschaut. Da steht unter "Electrical Characteristics" in der Tabelle auf Seite 3/13 unter Vs Supply Voltage auf Pin4: Max. 46V, also meine 39,6V sollten unkritisch sein was die Spannung angeht. Die 2A Strom sind für die Testphase ausreichend, für die großen Schrittmotore setze ich ja später den TMC262Coolstep von Trinamic ein die bis zu 6A abkönnen und mit externen Mosfets noch mehr.

Jetzt muss ich sehen wie ich mit Eagle und der SMD Version des mega8 beim Verlegen der Leitungen klar komme. Der Pinabstand ist bei dem SMD-Gehäuse ja sehr klein. ich weiss ich könnte für die Versuchzwecke einen mega8 im DIP-Gehäuse verwenden, der TMC262Coolstep ist allerdings auch im SMD-Gehäuse und da "spiele" ich schon lieber mit dem mega8.

Durch das Nachschauen der Betriebswerte des L298 habe ich den Layout Vorschlag dort gesehen, ich werde ihn als Vorlage heranziehen.

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Hallo Hellmut,

 

vielen Dank für den Link, das Tutorial sieht ganz hübsch aus. Für mich persönlich jetzt nicht sehr viel neues, aber für einen Einsteiger sehr schön gemacht.

Die L298 vertragen bei gutem Kühlkörper eine ganze Menge.

Im Multiwatt15-Gehäuse sind schon mal 3 °C/W bei Gehäuse auf Ausentemperatur (Junction-Case), ein halbwegs passenden Kühlkörper kommt auf ca. 4-5 °C/W, plus Übergangswiderstand... bei ca. 10W Verlustleistung wirds schön warm..

Na ja, probieren kannst Dus ja :) bei 40V muß Du aber entsprechend vorsichtig sein. Niemals die Akkus ohne Sicherung an die Schaltung hängen, am besten erstmal am Labornetzteil mit Strombegrenzung testen.

Durch das Nachschauen der Betriebswerte des L298 habe ich den Layout Vorschlag dort gesehen, ich werde ihn als Vorlage heranziehen.

an dem sieht man mal, wie alt dieser Baustein wirklich ist: das Beispiellayout ist noch hübsch von Hand gezeichnet :)

 

Zum Thema Schrittmotortreiber bin ich über eine interessante Appnote von ST gestolpert, vl. findet sich da drin für Dich noch ein paar Ideen.

 

Bz. Mega8: hast Du den schon gekauft? Sonst würde ich vorschlagen, auf den Nachfolger Mega88 umzusteigen, der ist Pinkompatibel, kann aber einiges mehr. Der Preis dürft sich nicht großartig unterscheiden.

Ob SMD oder bedrahtet kommt auch ein bisschen drauf an, wie die Platine nacher gefertigt wird. Beim selberätzen sind die Abstände kritischer als bei einer "professionellen" Platine. Dafür muß man bei der SMD-Variante nicht so viele Löcher bohren :)

 

viele Grüße,

Hermann

Edited by hoppppla
Typo
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Hellmut Kohlsdorf

Ja, da erkennt man was passiert wenn man etwas abkürzt und einen Fachmann vor sich hat!

 

Ich arbeite hier in der Werkstatt mit einem PC-Netzteil plus einem Spannungsdopppler der aus 12V 24VDCund 10A liefern kann. damit versorge ich bei lokalen experimenten die Schrittmotoren sobals meine Karte läuft. Für ene Karte von Robotikhardware.de die ich hier noch habe bin ich auf 12VDC begrenzt. Die Akkus die mir die 39,6VDC maximal bereitstellen werde ich erst kaufen wenn der Segler fahrbereit ist und ich das Geld dafür habe. Der erste Einsatz der L297/L298-Schaltung sind Schrittmotoren für das Steuerrad (aus Floppy-Laufwerk), dass soll sich gemäß dem Ruderausschlag drehen, ein gleicher Schrittmotor mit nur 12mm gehäuse-Durchmesser kommt in die Kompass-Säule und soll die infos aus dem Magnetsensor verwenden und die Kom,passrose entsprechend drehen und die Schrittmotoren für das Betätigen der Spindel für die laterale Bewegung des Holepunktes. Überall da sind die Ströme kleiner 0,5A! Besonders bei der Spindel für den Traveller muss ich sehen das die Schrittmotoren auch das erforderliche Drehmoment haben.

 

Ich habe mega8 im 32-Pin-SMD-Gehäuse vorrätig und die Funktionalität ist für den vorgesehenen Zweck hinreichend, allerdings brauche ich auch die Pins komplett daich für Versuchszwecke am Port B das Display anschliesen werde und mit dem Panasonic drehenkoder die Menüsteuerung implementieren. Ich bin da in der Pflicht mit Schiffsmodellbauern in Spanien, Mexiko und Argentinien die das sehen wollen! Was schön wäre, wäre wenn der mega8 auch die PC-Interrupts hätte.

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Hallo Hellmut,

Ich bin deinem Hinweis zu ST gefolgt und dort auf den L6228 aufmerksam geworden.

ah, das ist dann wohl der kleine Bruder des L6208 :)

spart auf jeden Fall gegenüber der Kombi L297/L298 Platz und Aufwand..

 

viele Grüße,

Hermann

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Hellmut Kohlsdorf

Mein Computer hat von jetzt auf gleich seinen Dienst eingestellt! Mit einem Mal ist er aus und lässt sich nicht mehr starten, es passiert einfach nichts mehr. Eine Katastrophe, da ich den Computer brauche um damit Übersetzungen zu machen! Verdammt, der liebe Gott will wohl nicht das ich zum Usertreffen komme, da ich das Geld dafür für entweder ein neues Motherboard, oder einer neuen CPU oder beides ausgeben muss und ich habe das Geld nicht!

 

Jetzt muss ich Eagle auf dem alten mobilen Computer installieren und nochmals bei Adam und Eva anfangen!

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Schifferlfahrer

Naja, jetzt lass mal den Kopf nicht hängen. Die Daten lassen sich ja einfach retten - einfach die Festplatte in einen anderen PC einbauen und rüber kopieren, dann musst du nirgendwo bei Adam und Eva anfangen.

 

Das mit der neuen Hardware ist natürlich ärgerlich, aber du darfst auch nicht vergessen, dass ältere Hardware meist recht billig geworden ist, im Vergleich zu "früher". Wenn du also nicht von der Leistung her aufrüsten willst und keine extravaganten Ansprüche stellst, dann müsstest du eigentlich auch finanziell mit einem blauen Auge davon kommen;)

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Hallo Hellmut,

 

Mein Computer hat von jetzt auf gleich seinen Dienst eingestellt! Mit einem Mal ist er aus und lässt sich nicht mehr starten, es passiert einfach nichts mehr. !

 

hast Du schon mal die Spannungen am PC-Netzteil gemessen?

Irgendwie riecht das Netzteilfehler.

Mein PC schnurrt seit dem Wechsel des Netzteiles wieder wie eine eins.

 

Wenn Du unbedingt einen neuen PC für wenig Geld brauchst, fahre mal in die Schillerstraße nach München, dort gibt es jede Menge PC-Läden.

Habe mal für ganz kleines Geld einen brauchbaren, gebrauchten PC bekommen.

Die PC's dort stammen teilweise aus Leasing-Verträgen also auch nicht so alt.

 

Viel Erfolg

 

Gerd

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  • 3 months later...
Hellmut Kohlsdorf

PC läuft wieder! Die Ursache war das Netzteil! Beim Prüfen mit so einem Netzteilprüfer schien alles OK zu sein. Auf der Werkbank die Sache genauer untersucht, ergab, dass der Lüfter vom Prozessor immer kurz anlief und wieder stoppte, und das immer wieder. Offensichtlich versagte das Netzteil unter Last! Mit einem neuen Netzteil tat dann wieder alles! Leider war die Garantie abgelaufen, so musste ic die Ausgabe tätigen.

 

Was das Thema des Threads angeht, ich abe mich für Mikroschalter, Wasser dicht entschieden. Die Dinger sind so klein, dass sich keine Probleme haben werde diese in die "Wanne" des Travellers einzubauen. 3 Stück. Jeweils einen an beiden Enden und einer in der Mittelstellung, der durch ein Federband beim Durchlaufen der Spindelmutter betätigt wird. Muss dabei allerdings berücksichtigen, von welcher Seite die 1cm lange Mutter kommt, um rechnerisch die Mittelstellung zur Kalibrierung benutzen zu können. Sollte aber kein Problem sein! Die Anschlüsse an die Schalter bleiben außerhalb der Wanne und sind daher nicht dem Wasser ausgesetzt! Die Elektronik und Programmierung wird eine schöne Arbeit, sobald der Sommer vorbei ist. Hoffentlich nicht wie im Vorjahr im August, da war, sobald meine Kinder hier in Bayern die Schulferien hatten, der Sommer vorbei!

Edited by Hellmut Kohlsdorf
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