Ansteuerung einer Abfüllpumpe (Brushless DC-Motor) mittels GUI auf Raspi. Fragen zur Hardware

  • Ok ... also wenn das in der Lebensmittel-Branche zum Einsatz kommen soll, dann würde ich erst mal die Rahmenbedingungen überprüfen ...

    Kann leicht sein, dass Du Deine Idee dann gleich in die Tonne hauen kannst, weil die benötigten Zulassungen den finanziellen Rahmen sprengen (z.B. weil das eine "Insellösung" ist, die komplett als Unikat abgenommen werden muss).


    cu,

    -ds-

    lass mich mal so sagen.... Wir reden von einem Schwellenland. Zulassung in unserem (deutschen) Sinn gibt es nicht. Wir sind da schon seit mehreren Jahren auf dem Mark.

    Mein gewählter Pumpenkopf ist komplett aus Edelstahl, außer dem und einem Ansaugschlauch und einer Auslassdüse kommt da nichts mit dem Abfüllgut in Berührung... besser als die Abfüllung mit Fingern im Messbecher wird das allemal (:

  • besser als die Abfüllung mit Fingern im Messbecher wird das allemal

    das mag sein, aber wenn keine Technik zum Einsatz kommt, gibt's natürlich auch keine technischen Vorgaben.

    Bei Deiner Lösung sieht das halt anders aus ... und was heisst Schwellenland ... es soll Schwellenländer geben, die uns in bestimmten Bereichen technisch überlegen sind.

    cu,

    -ds-

  • so.. hier ist ja zur nachtschlafenden Zeit noch richtig was los... :thumbup:

    danke auch an schnasseldag für die Abhandlung, das muss ich erst nochmal in Ruhe lesen.


    ich fasse nochmals (meinen) Stand zusammen:


    Wenn ich die Dosierung per Anzahl der Umdrehungen steuern möchte, reden wir also von einem "Positionierproblem", d.h. der Motor muss an einer definierten Stelle bzw. nach einer vorgegebene Anzahl Pulsen anhalten.

    Wenn ich vor Erreichen der vorgegebenen Pulszahl die Motordrehzahl per Rampe absenke, müsste eine genaue Positionierung doch möglich sein?


    Anhand der Pumpenkennlinie (max. Fördermenge: 30 Liter/min bei 2800 U/min) entsprechen 1 g = 0,093 Umdrehungen bzw. ca. 30°.

    (bei anderen Drehzahlen wird die Fördermenge abweichen, aber ich hab keine anderen Werte und zum groben Überschlagen reicht das.)


    D.h. wenn ich 100 g abfüllen will, brauche ich rund 9,3 Umdrehungen. Bei gewünschter Genauigkeit von +/- 2 g muss ich auf +/- 60 ° anhalten / positionieren. Bei 1000 g brauche ich entsprechend 93 Umdrehungen und muss auf +/- 600 ° positionieren.

    Das sollte doch möglich sein...?

    Ich muss allerdings sicherstellen, dass die Zählung der Pulse genau erfolgt und keine Pulse verloren gehen.




  • Wenn ich vor Erreichen der vorgegebenen Pulszahl die Motordrehzahl per Rampe absenke, müsste eine genaue Positionierung doch möglich sein?

    Ja, und bei Deinen Vorgaben problemlos.


    Du solltest auch das Anfahren mit eine Rampe machen, vermeidet Druckstöße, läßt Motor und Pumpe länger leben und ist wahrscheinlich auch dem Produkt hilfreich.


    Falls Du in Physik aufgepasst hast: Das läßt sich wunderbar mit den ganz einfachen Gleichungen für beschleunigte, gleichförmige und verzögerte Bewegung, hier Drehwinkel und Winkelgeschwindigkeit, lösen. Und das kann der ATmega in Echtzeit berechnen.

  • Hab jetzt nicht alles gelesen und das ist nur so ein Gedanke. Könntest Du die Abfüllmenge nicht auch über das Gewicht im Ziel, also im Becher mit einer Waage / Wägezellen steuern? Dann wäre die Anzahl von Umdrehungen der Pumpe egal. Allerdings habe ich keine Ahnung wie genau die Wägezellen arbeiten und vermutlich wird die Toleranz bei 100ml anders sein als bei 5L. :denker:

    Gewicht fast erreicht + nachlaufender Rest = erwarteter Inhalt.


    Ich hoffe die Idee ist nicht total bescheuert! :daumendreh2:

  • max. Fördermenge: 30 Liter/min bei 2800 U/min

    Ich greife mal diesen Eckpunkt als Anfang meiner Serie von Vermutungen auf...


    Das entspricht also 1/2 Liter pro Sekunde. Mir kam das (also der Volumenstrom von 500ml/s) ganz schön viel vor, um es in ein 5l Gefäß "tröpfeln" zu lassen. Von 100ml Bechern mal ganz zu schweigen. Wie fühlt sich das wohl in der Praxis an...


    Also, 10l Eimer geschnappt, in den Keller gegangen, wo 2m hinter dem Druckminderer ein DN15 Rohr (1/2", also etwa 15mm Innendurchmesser) mit Zapfstelle ist (Druckabfall ist also zu vernachlässigen). Bei voll aufgedrehtem Hahn ließen sich bei delta p = 3bar in 30s 10l Wasser zapfen. D.h. 0,33l/min. Die Pumpe schafft nun nach obigem Zitat 30l/min = 0,5l/s. D.h. bei einem Rohrinnendurchmesser von 15mm, einer Viskosität von Wasser und einem delta p von 3 bar würde man die Fördermenge nicht bewerkstelligen können. Pi mal Daumen würden wir bei diesem Querschnitt wohl ungefähr 5bar Druckdifferenz benötigen.


    So, zurück zur Kurvenschar der Pumpe. 30l/min liefert die vermutlich bei delta p = 0 bar?! Die Fördermenge einer Pumpe ist bei seriösen Datenblattangaben als Kurvenschar für verschiedene Druckdifferenzen angegeben. Bei Heizungspumpen der Einfachheit halber als Höhe Wassersäule über dem Volumenstrom. Jetzt ist der TE gefordert, sich das mal genauer anzuschauen :-)


    2800U/min. Das nenne ich mal eine Hausnummer! Der 0815 Nema Formfaktor Stepper mit RAMPS und A4988 Controller wird das nicht schaffen. Und schon dreimal wird er die Leistung nicht erbringen, wenn er bei der Drehzal laufen soll.


    Max. 2m Förderhöhe. Hm, klingt zunächst nicht dramatisch. Weil 0,5kg*2m*9,81m/s^2 ja "nur" 9,81Ws pro s ausmachen. Will heißen, rechnerisch nur ein 10W Antrieb benötigt würde, um die Höhendifferenz auszugleichen. Das ist aber eine Milchmädchenrechnung, da der überwiegende Teil der Leistung in die Strömungsverluste geht. Und die steigen mit der Geschwindigkeit. Zurück zum altbewährten und gern genommenen Halbzollrohr mit seinem Durchmesser von etwa 2cm^2. Bei 333cm^3/min (=0,333l/min) ergibt sich bei 2cm^2 Querschnitt eine Geschwindigkeit von (333cm^3/s)/2cm^2 = 167cm/s = 1,7m/s = 6km/h! Lösung - Querschnitt erhöhen. Damit steigt aber der Leistungsbedarf der Pumpe...


    Kurzum, betrachtet man die Kennzahlen, so halte ich mehrere Dinge für kritisch. Der Volumenstrom der Pumpe muß bei einem realistischen Druckabfall angegeben sein. Die Strömungsgeschwindigkeit und der Rohrdurchmesser (ggf. nebst Viskosität) bestimmen die Leistung des Pumpenmotors und müssen kritisch beurteilt werden. Eine Drehzahl von 2800 U/min erscheint mir zu hoch, weil sie zu Strömungsabrissen am Impeller führen könnte. Das liegt nun wieder an der Steigung des Impellers ... oder der Schnecke (womit klar werden sollte, was ich meine). Man stelle sich einen Rührer für Wandfarbe in einer Bohrmaschine bei 3000 U/min vor. Der schlägt Schaum! Und nochmals der Volumenstrom... einen 5l Eimer in 10s ohne Verkleckern füllen zu wollen, bedarf eines ausgefuchsten Diffusors. Der aber bedingt wiederum Druckabfall und somit weiteren Leistungsbedarf am Motor.


    2m Förderhöhe halte ich aus mehrerlei Gründen für kontraproduktiv. Erstens wird der "Einfädelprozeß", sprich das Erstansaugen bei leerem Rohr zum Problem. Man muß sich unmittelbar dem Problem des Trockenlaufs stellen! Zweitens könnte ggf. die Reinigung schwieriger ausfallen, wenn die Gravitation in zwei Richtungen wirkt?!


    Wie der TE schon selbst erkannte - einen 5l Eimer und ein 100ml Glas "schnell" über dieselbe Anordnung bei niedriger Toleranz zu füllen, daß ist sportlich (wir reden vonm einem Faktor von 50)! Ich würde die Aufgabe daher für große Abfüllmengen in eine Grobdosierung (mit nachgelagerter Gewichtsmessung) und eine Feindosierung trennen. Die Gravitation wüde ich "für mich" arbeiten lassen (insb. bei der Grobdosierung), anstelle mit "Förderhöhen" gegen sie arbeiten zu müssen.


    Nebenbemerkung - wie schnell kann denn der Eimertausch erfolgen? Sprich, was nützt es, den Eimer in wenigen Sekunden füllen zu können, wenn der Rest der "Taktstraße" herumtrödelt? Hier muß der ganze Workflow berücksichtigt werden.


    dreamshader Das mit Marlin hast völlig und allein Du verbockt! Jawoll! :-) Und zwar, als Du mir letztes Jahr einige Unterstützung hinsichtlich der Kriterien zu 3d-Druckern zukommen ließt. In irgendeinem Deiner Sätze stand das Wort "Marlin-FW". Und wenn ds so etwas erwähnt, dann setzt man sich gefälligst auf seinen Hosenboden und erfüllt seine Hausaufgaben - nämlich sich aufzuschlauen. :-)) Und so hab' ich mich dann für so einen Drucker entschieden und mir mal eine "Ersatzsteuerung" auf Halde gelegt. Hab' noch mal vielen Dank für Deine Beratung!!!

  • Vielen Dank alle zusammen für den Input bisher. Bin nun etwas schlauer, jedoch ...


    Mir ist klar, dass es DIE optimale Lösung für meine Aufgabenstellung nicht gibt. Vor allem muss ich die Lösungsansätze

    auch unter dem Blickwinkel der Machbarkeit meinerseits her betrachten, und da sind meine rudimentären Programmierkenntnisse die größte Hürde.


    Nochmal Zusammenfassung der Lösungsansätze, wie ich sie verstanden habe:


    Ich suche einen elektrischen Antrieb für eine Pumpe.

    - Mit der Pumpe sollen mehrfach hintereinander Dosiervorgänge ausführen werden (Medium: Wasser/Yoghurt).

    - Dosiermenge soll über Anzahl der Umdrehungen der Pumpe(=des Motors) gesteuert werden.

    - Dosiermenge pro Abfüllvorgang: zwischen 100 ml bis zu 5 Liter, wobei 100 g ca. 9,3 Umdrehungen des Pumpenkopfs entsprechen.

    - gewünschte Dosiergenauigkeit ist +/- 2 %. Bei 100 g also +/-2 g was ca. +/- 60° Pumpendrehung entspricht.

    - Maximaldrehzahl des Pumpenkopfs ist 2800 U/min

    - Bedienung der Pumpe für den Endanwender über GUI


    Lösung A:

    "mein" Brushless DC-Motor (57BLF03) mit Controller (der 16 Impulse pro Motorumdrehung zurückliefert, also alle 22,5° ein Puls).

    Eingabe und Bedienung per GUI auf Raspi > Kommunikation Raspi - Arduino über Serielle Schnittstelle > Arduino empfängt Vorgabe vom GUI, steuert den Motor an, zählt Pulse, stoppt Motor, liefert Ergebnis an GUI zurück.


    Vorteil: Motor kann lt. Datenblatt 3000 U/min und könnte somit evtl. meine Erwartung an hohe Abfüllmenge (Volumenstrom) erfüllen. Alle 22,5° ein Puls reicht, um meine Anforderung an Genauigkeit zu erfüllen.


    Arduino muss so programmiert werden, dass beim Anlaufen des Motors eine Drehzahlrampe hochgefahren wird (Schonung der Hardware) sowie vor Erreichen der gewünschten Anzahl an Umdrehungen eine Drehzahlrampen heruntergefahren wird (Punktgenaues Anhalten ermöglichen).


    Lösung B:

    Stepper-Motor (irgend ein NEMA 23), Big-Easy Treiber.

    Eingabe, Bedienung über GUI und Ansteuern des Treibers mit dem RasPi.


    Vorteil: alles läuft über Raspi, Schrittgenauigkeit (200 / Umdrehung) ist mehr als ausreichend für meine Anforderung an Abfüllgenauigkeit.


    Nachteil: Begrenztes Drehzahlvermögen bzw. abnehmendes Drehmoment bei höherer Drehzahl beim Stepper-Motor (ca. 1000 U/min?). Ich habe bereits nach Übersetzungsgetrieben gesucht, aber auf Anhieb nichts gefunden. (Untersetzungen gibt's genug...).



    Lösung C: Stepper-Motor a la schnasseldag :

    Stepper Motor, RAMPS 1.4 Board, Marlin Software (G-Code basierend) auf Arduino

    GUI auf Raspi, GUI-Anforderung in G-Code "übersetzen" > G-Code-Befehle an Arduino /Marlin schicken, der den Stepper ansteuert


    Vorteil: kein Programmieraufwand auf Arduino, man müsste "lediglich" die Anforderungen des GUI in G-Code "übersetzen" (wenn ich das alles richtig verstanden habe....)


    Nachteil: siehe B



    Habe ich etwas übersehen? Ich tendiere im Augenblick zu Lösung A, da ich damit theoretisch den größten Volumenstrom erreichen kann. NEMA-Stepper mit Übersetzungsgetriebe habe ich wie erwähnt keine gefunden, zumindest nicht beim Chinamann...


    Allgemein: den PiXtend brauche ich für keine der Lösungen wirklich. Stört aber auch nicht, ich nutze halt "nur" den Raspberry da drauf.


    Die größte Herausforderung ist für mich die Software, da ich da sehr wenig Erfahrung habe.

    Wie schätzt Ihr den Programmieraufwand im Vergleich der drei Lösungen ein?


    Gruß

  • Bulli : Unsere posts haben sich wahrscheinlich überschnitten. Bevor Du an eine Umsetzung nach irgendeinem Modell A-C denkst, solltest Du m.E. noch mal überlegen, das Problem des großen Dynamikbereiches des Volumenstroms zu hinterfragen. Sowohl ein Fahrrad, als auch ein LKW sind Fortbewegungsmittel. Dennoch würde ich wohl mit dem Fahrrad zum Bäcker um die Ecke fahren, mit dem LKW aber mein Umzugsgut transportieren. Das kann man zwar auch umgedreht machen, aber das ist eher nicht sinnvoll.

  • NEMA-Stepper mit Übersetzungsgetriebe habe ich wie erwähnt keine gefunden, zumindest nicht beim Chinamann

    Da komm ich jetzt nicht mit: Der Pumpenkopf ist doch Industriequalität. Wieso muss da jetzt ein billiger Motor vom Chinesen dran?


    Der Witz beim Stepper ist ja nun, dass man einen großen Drehzahlbereich ohne Getriebe fahren kann.


    Um den Motor auswählen zu können, musst Du reale Pumpenparameter haben: Anlaufmoment, Dauerdrehmoment bei verschiedenen Drehzahlen. Und vor allem: Bei Deinem Fördermedium. Die Pumpenkennlinien sind für Wasser, die kannst Du nicht einfach auf höherviskose Medien wie Joghurt übertragen.


    Btw: Für Joghurt würde ich eine Schlauchpumpe nehmen. Viel leichter zu reinigen.

  • solltest Du m.E. noch mal überlegen, das Problem des großen Dynamikbereiches des Volumenstroms zu hinterfragen

    Und dabei nicht vergessen, dass das Medium auch in ausreichender Menge nachkommen muss. Bringt ja nichts, wenn dann ständig Kavitation an der Pumpe ist, weil nicht genug nachkommt, oder wenn Luft gefördert wird.

  • Hallo schnasseldag,


    erstmal aller größten Respekt und Dank dafür, dass Du dich da so reinhängst und das kritisch hinterfragst.

    Nicht zu vergessen, die Zeit, die Du dafür aufbringst das alles noch so detailliert zu "Papier" zu bringen!


    Du hast recht, das sind Kennwerte des Pumpenhersteller bei Null Druckdifferenz. Mehr gibt das Diagramm nicht her Diagramm der Pumpe auf Seite 8 des PDF (es ist die "2000-A"-Pumpe).


    Und selbst wenn theoretisch 30l/min aus der Pumpe kämen, würde ich das sicher nicht ohne Kleckern in den Eimer bringen. Auf die Idee, einfach mal einen Eimer zu füllen um das plastisch nachzuvollziehen bzw. ein Gefühl für die Größen zu bekommen bin ich gar nicht gekommen :thumbup:


    Ich bin wie gesagt nicht davon ausgegangen, dass ich die 30l/min wirklich erreiche, ich habe die Kennwerte in Erster Linie hergenommen, um das Fördervolumen der Pumpe pro Umdrehung zu überschlagen.

    Auf Basis der 30l/min bei 2800 U/min bin ich dann eben auf die 0,093 Umdrehungen pro Gramm gekommen (wenn ich keinen Mist gerechnet habe...).


    Mein Problem ist ganz klar die große Spreizung der Abfüllmengen, dessen war ich mir bewusst ohne das wirklich so im Detail beleuchtet zu haben.


    Aber nehmen wir mal Deine schöne Rechnung als Beispiel (wobei ich bei einem 1/2" Rohr (DN15) auf rund 1,76cm^2 Querschnitt komme und nicht wie Du auf 2cm^2. Aber meine 1,76cm^2 verschärfen das Problem ja nur):


    Der Pumpenkopf hat einen 3/4" Anschluss, das entspricht DN20, also 20 mm Innendurchmesser. Hieraus ergibt sich 3,14cm^2 Querschnitt.

    Im Augenblick brauchen wir ca. 2 Minuten, um einen 5 L Eimer per Schwerkraft zu füllen. Wenn ich einfach mal mit 30 Sekunden "Wunschzeit" für eine Füllung per Pumpe rechne, wären wir bei rund 0,5 m/s ….hmm…. ?


    Die 2 m Ansaughöhe waren auch nur eine grobe Schätzung aus der Hüfte raus, Du hast natürlich auch recht, das so gering wie möglich zu halten.

    Bei kleineren Abfüllvolumina würde ich das abzufüllende Gut eh in einen großen Trichter oberhalb der Pumpe vorfüllen.

    Wobei kleine Volumina ja nicht mein Problem sind.


    Ich knoble an der Sache ja nun schon eine ganze Weile rum, und ich weiß nicht ob ich so ins Ziel komme.

    Im optimalen Fall läuft das ganze irgend wann mal und man kann zumindest kleinere Mengen dosieren, wenns auch keine 5 Liter sind...

    Einmal editiert, zuletzt von Bulli () aus folgendem Grund: EDIT: Link korrigiert

  • Da komm ich jetzt nicht mit: Der Pumpenkopf ist doch Industriequalität. Wieso muss da jetzt ein billiger Motor vom Chinesen dran?


    Um den Motor auswählen zu können, musst Du reale Pumpenparameter haben: Anlaufmoment, Dauerdrehmoment bei verschiedenen Drehzahlen. Und vor allem: Bei Deinem Fördermedium. Die Pumpenkennlinien sind für Wasser, die kannst Du nicht einfach auf höherviskose Medien wie Joghurt übertragen.


    Btw: Für Joghurt würde ich eine Schlauchpumpe nehmen. Viel leichter zu reinigen.


    das mit dem Chinamann war nicht ganz ernst gemeint, ich hab auch sonst keinen Stepper gefunden, der ein Übersetzungsgetriebe hat. Untersetzungen gibt's zuhauf. Einen Stepper zu übersetzen ist offensichtlich eine ungewöhnliche Anwendung :-)


    Wo bekomme ich die realen Pumpenparameter her? In Ermangelung dieser Werte habe ich halt geschaut, an was für Motoren der Pumpenhersteller seine Pumpenköpfe anflanscht. Den Pumpenkopf gibt es mit 230/400 V AC-Motoren mit 370 Watt und 12/24 V DC-Motoren mit 250 Watt. Ich denke daran kann ich mich bei der Motorauswahl grob orientieren?

    In meinem Fall ist der Yoghurt noch nicht gesäuert, d.h. ich will eigentlich Milch mit ein bisschen Fett drin pumpen. Die Viskosität wird sich nicht allzu sehr von Wasser unterscheiden.


    Bzgl. Pumpe: ja, über eine Schlauchpumpe hab ich auch schon nachgedacht.

    Meine Wahl auf "Flügelzellenpumpe" (hab ich von Dir gelernt dass das richtigerweise so heißt (: ) rührt daher, dass die Firma Nassenheider (deren Prinzip ich nachbauen will) für den speziellen Fall "Yoghurt mit Fruchtstücken" eben so eine Pumpe wählt. Den Anwendungsfall "mit Fruchtstücken" will ich mir offen halten. Da ich selbst keine Ahnung von Pumpen habe und mir das alles die letzten Monate angelesen habe, vertraue ich auf deren Expertise...

    Bin aber offen für jegliche Ratschläge, zumal der ZUWA-Pumpenkopf auch kein Schnapper ist, der kostet über 500 Scheine...

  • Das mit der Schlauchpumpe musst Du Dir halt gut überlegen. Ich kam mehrmals in den Genuss, einen Sahneautomat für eine Eisdiele reinigen zu dürfen, da ist eine Drehschieberpumpe drin. Wenn der Automat verstopfte, weil die Sahne klumpte, musste ich da ran.


    Und Du glaubst nicht, wie schnell Milchprodukte unter solchen Bedingungen anfangen zu gammeln. Da reichen kleinste Restmengen in irgendwelchen Ritzen, und das stinkt übelst. Ich konnte einmal auf Tage nicht mehr an Milch und Joghurt ran, weil ich immer den Geruch in der Nase hatte.


    Bei der Schlauchpumpe nimmst Du den Schlauch raus und schmeisst ihn in heisses Wasser, Spülmaschine, Autoklaven. Bei der Flügelzellenpumpe musst Du den Pumpenkopf auseinandernehmen.


    Ich habe mit Schlauchpumpen auch schon Wasser mit kleinen Gelkugeln drin gefördert. Solange der Anteil Flüssigkeit merklich größer ist als Feststoffe, geht das. Mir fällt jetzt kein Joghurt ein, wo das nicht gehen sollte.


    Senf = Flügelzellenpumpe

    Joghurt = Schlauchpumpe

    Joghurt mit Inhalt = Schlauchpumpe

    Wo bekomme ich die realen Pumpenparameter her?

    Ganz ehrlich: Nur durch Ausprobieren, unter Deinen Bedingungen und mit dem Medium Deiner Wahl. Einen DC-Motor mit einstellbarer Stromversorgung dran und dann Fördermenge, Durchfluss (berechnet aus Menge und Zeit), Leistungsaufnahme messen. Dabei sehen wie sich das Medium verhält (Kavitation, Blasenbildung) und was der Pumpe so zumutbar ist.


    Oder halt den Motor gnadenlos überdimensionieren... ;-)

  • Bulli : Die Schlauchpumpe zur Dosierung kleinerer Volumenströme erscheint mir auch eher das Mittel der Wahl. Die Dosierung wird einfacher als bei der Flügelzellenpumpe sein. Einen Umstand hast Du nämlich vergessen. Die Flügelzellenpumpe kann nur in diskreten Portionen gemäß der Anzahl Ihrer Flügel portionieren. Da nützt es auch nix, einen Stepper zu haben, der sonstwie genau positionieren kann.


    Nach dem Überfliegen des Datenblattes kam mir der Gedanke, wieso Du nicht einfach mal eine kleine "Übung" mit einer Bohrmaschinenpumpe machst? Damit bekommst Du zumindest mal ein Gefühl für die Physik, des Aufbaus - als da wären Tropfenbildung, Dosierreproduziergenauigkeit, Nachlauf, Ansaugvermögen und ~Fehler bei Trockenlauf... Drehzahlabhängigkeit der Fördermenge, Diffusorauslegung...


    In mir entsteht mehr und mehr das Bild einer zweistufigen Lösung. Eine Grobdosierung für hohe Volumenströme (gegebenfalls noch nicht mal positionsgeregelt, sondern) zeitgesteuert mit Geschwindigkeitsregler (also wie eben bei der Bohrmaschine), über den dann eine Kalibrierung vorgenommen werden könnte und eine Feindosierung per Schlauchpumpe und Schrittmotor. Dazwischen wird das Gewicht gemessen, damit der Sollwert für die Schlauchpumpe bestimmt werden kann.

  • Die Flügelzellenpumpe kann nur in diskreten Portionen gemäß der Anzahl Ihrer Flügel portionieren.

    Quatsch, nein. Natürlich schiebt die Flügelzellenpumpe einen recht gleichmäßigen Volumenstrom aus der Düse, den man auch in Teilen der Flügelvolumen portionieren kann.


    Da ist das Pulsieren bei der Schlauchpumpe stärker, sollte hier aber nicht ins Gewicht fallen.

  • Quatsch, nein. Natürlich schiebt die Flügelzellenpumpe einen recht gleichmäßigen Volumenstrom aus der Düse, den man auch in Teilen der Flügelvolumen portionieren kann.

    Dann erkläre mir bitte, wie ein Fluid der Viskosität von Wasser "geschoben" werden kann.

    In meiner Vorstellung fließt Wasser aus einer geöffneten Kammer heraus - und zwar vollständig. Insbesondere, wenn die Öffnung nach unten zeigt, sprich die Schwerkraft ein Auslaufen fördert. Ich gebe aber zu, an eine "Springbrunnenanordnung" der Abfüllvorrichtung (Auslauf oben) bis eben nicht gedacht zu haben. Eine lustige Idee :-)


    Und wie stellst Du Dir die Bemessung der Düse vor? In meiner Vorstellung muß die bei einem hohen Volumenstrom eine Größe aufweisen, bei der ein Auslaufen nicht verhindert werden würde.

  • Und Du glaubst nicht, wie schnell Milchprodukte unter solchen Bedingungen anfangen zu gammeln. Da reichen kleinste Restmengen in irgendwelchen Ritzen, und das stinkt übelst. Ich konnte einmal auf Tage nicht mehr an Milch und Joghurt ran, weil ich immer den Geruch in der Nase hatte.

    Das glaub ich Dir sofort, Hygiene ist eine der größten Herausforderungen. Wir produzieren nicht nur Joghurt, sondern auch Käse und diverse andere Milchprodukte. Reinigen ist also Tagesgeschäft. Dass so eine Flügelzellenpumpe nach jedem Gebrauch komplett zerlegt werden muss ist mir klar.


    Meine Anfrage ging hier primär nach "Joghurt" dosieren, weil Joghurt bei uns der "Highrunner" mit dem größten Produktionsvolumen ist. Wir könnten viel mehr produzieren und vor allem auch andere Milchprodukte, aber das Thema Abfüllen/Dosieren/Verpackung ist für uns die größte Herausforderung.

    Einen Umstand hast Du nämlich vergessen. Die Flügelzellenpumpe kann nur in diskreten Portionen gemäß der Anzahl Ihrer Flügel portionieren. Da nützt es auch nix, einen Stepper zu haben, der sonstwie genau positionieren kann.

    Das ist mir klar, der hier verwendete Impeller (t'schuldigung): Flügelzellenrotor? hat 9 Kammern, das ist quasi das "kleinste" Abfüllvolumen, wobei ich nicht weiß wie sich das System verhält, wenn man mitten in einer Kammer anhält. Das müsste man halt mal ausprobieren.


    Mir ist auch klar, dass ich hier nicht auf dem Reißbrett ein System entwerfe, dass dann baue und es sofort funktioniert so wie erdacht/erhofft.

    Da wird es mehrere Iterationsschleifen geben müssen.

    Nur: irgendwo muss ich mal anfangen in Hardware zu gehen... und dafür brache ich einen Antrieb der mir einen Pumpenkopf antreibt :-)


    Nach dem Überfliegen des Datenblattes kam mir der Gedanke, wieso Du nicht einfach mal eine kleine "Übung" mit einer Bohrmaschinenpumpe machst? Damit bekommst Du zumindest mal ein Gefühl für die Physik, des Aufbaus - als da wären Tropfenbildung, Dosierreproduziergenauigkeit, Nachlauf, Ansaugvermögen und ~Fehler bei Trockenlauf... Drehzahlabhängigkeit der Fördermenge, Diffusorauslegung...

    Die Idee ist gut, ich denke ich werde mir aber gleich einen Bohrmaschinen-Pumpenkopf von ZUWA holen, halt die "Standardversion" mit Alugehäuse. Der ist preislich vertretbar, und ich habe gleich die "echten" Dimensionen zum Testen.

    Wenn das alles nicht hinhaut habe ich halt einen Bohrmaschinengetriebenen Flügelzellenpumpenkopf im Keller, sowas braucht man immer mal :-)


    so... ich drehe mich immer noch um den Motor bzw. wie ich das ganze antreibe. Flügelzelle oder Schlauchpumpe hin- oder her, im Idealfall habe ich einen Antrieb, an den ich jegliche Arten von Pumpemkopf anbauen kann.


    Die Fa. Nassenheider hat wie erwähnt auch verschiedenen Pumpenköpfe im Programm, je nach Medium, nur preisen die Ihr System nicht mit so einer großen Spreizung in der Abfüllmenge an, wie ich es gerne hätte....sicherlich aus gutem Grund.

    Ich hatte halt gehofft, mir eine Eierlegende Wollmilch.... basteln zu können.



    Also: ich ändere meine Vorgaben wie folgt: vergiss die 5 Liter, ich peile 100 ml … bis maximal 1 Liter Abfüllmenge pro Dosiervorgang an.

    Das ganze basierend auf dem erwähnten Flügelzellenpumpenkopf.


    Für die 5 Liter muss ich mir dann etwas anderes einfallen lassen, aber ich muss mal irgendwo anfangen.


    Welchen Antrieb würdet Ihr für diese Vorgaben favorisieren?

  • Welchen Antrieb würdet Ihr für diese Vorgaben favorisieren?

    Gegenfrage: Welches Drehmoment muß denn für die Flügelzellenpumpe aufgebracht werden, damit sie pumpt?

    Antwort: Dieses Gefühl bekommst Du, wenn Du eine Pumpe in der Hand hältst.

    Frage: Ab welcher Drehzahl fördert die Flügelzellenpumpe (... wenn sie vielleicht auch noch erst 2m Luft ansaugen muß)?

    Antwort: Rate mal ;)


    Bei einer Schlauchpumpe hätte ich mich vielleicht noch aus dem Fenster gelehnt und gesagt "nimm mal einen Schrittmotor", weil diese Pumpen recht niedrig drehen. Bei einer unbekannten Flügelzellenpumpe muß ich passen. Ich habe selbst so eine Pumpe für die Bohrmaschine, um meinen Boiler ab und an zu reinigen. Nachdem die aber schon ziemlich verschlissen ist, lasse ich sie auf etwa 2000 U/min laufen, damit sie den Boiler schnell leer bekommt. Die Leistung der Bohrmaschine von 710W würde ich vorn und hinten nicht aus einem Stepper mit RAMPS 1.4 herausbekommen. Meine Pumpe bekomme ich mittlerweile kaum noch von Hand gedreht, so wie ich sie über die Jahre hinweg (auch im Trockenlauf) maltretiert habe.

    Mit einer Antriebsempfehlung für eine solche Pumpe muß ich leider passen.

  • das benötigte Drehmoment kenne ich natürlich auch nicht.

    ZUWA bietet diesen Pumpenkopf aber wie erwähnt auch direkt mit Motor an, hier einen DC-Motor mit 250 Watt (die Pumpenköpfe sind ja gleich bis auf die Anschlusswelle). Daran würde ich mich orientieren. Von einem komplett verschlissenen Pumpenkopf gehe ich nicht aus, und in der Realität muss man dann Vorkehrungen treffen, dass beim Anfahren eben keine 2 Meter leer angesaugt werden müssen.


    Kann man abschätzen, welche Lösung den höheren Programmier-Aufwand macht bzw. was komplexer zu programmieren ist (von den 3 Lösungsvarianten in einem meiner vorigen Posts).

    Gibt es da signifikante Unterschiede vom Aufwand, oder kann man das so pauschal nicht sagen?


    Für einen erfahrenen Programmierer wird das wahrscheinlich egal sein, für mich wird das eine Herausforderung werden.

  • In meiner Vorstellung fließt Wasser aus einer geöffneten Kammer heraus - und zwar vollständig.

    In meinem Aufbau wurde das Wasser durch die Kapillarwirkung zurückgehalten und durch eine kurze Rückwärtsbewegung der Schlauchpumpe am Tropfen gehindert. Allerdings war das eine Kanüle in der Größe einer Pipette.


    Andererseits war im Eingangsvideo eine Senfabfüllung zu sehen, bis vor kurzem die Info mit der eher dünnen Joghurtvorstufe kam bin ich von sowas ausgegangen.


    Dennoch bestimmt dann nicht die Kammergröße der Pumpe, sondern das Volumen der Düse die Menge, die ausfließen würde.


    Du hast vielleicht schonmal gesehen, dass bei Pudding oder Quark ein sternförmiges Muster zu sehen ist. Da wird eine sternförmige Düse verwendet, um genau das Abfließen zu verhindern.


    Meine Anfrage ging hier primär nach "Joghurt" dosieren, weil Joghurt bei uns der "Highrunner" mit dem größten Produktionsvolumen ist.

    Dann versuche nicht die eierlegende Wollmilchsau zu konstruieren, sondern schaue, wo die meiste Zeit draufgeht und wo eine automatische Abfüllung momentan und perspektivisch am meisten bringen würde. Und wenn das der Joghurt in Gläser ist, dann konzentriere Dich auf den Joghurt und das Glasvolumen.


    Zum Beispiel würde ich bei Joghurt in Gläser drauf achten, dass nicht von oben reingespritzt wird, sondern das wie auf dem Video mit dem Senf zu sehen von Unten nach Oben unter Mitführung des Glases eingeschichtet wird. Was eine Wägezelle schon wieder schwierig macht.


    Welchen Antrieb würdet Ihr für diese Vorgaben favorisieren?

    Ich würde da - weil ich das schonmal so gemacht habe - da einen stino DC-Motor nehmen und ihn mit einer H-Brücke ansteuern. Grund: Die Motoren gibts in vielen Leistungen, H-Brücken ebenso, und man kann mit Drehzahl und Spannung viel spielen. Man kann low-level mit einem einstellbaren Netzteil anfangen und die optimalen Parameter ermitteln.


    Die Erfassung würde ich mit einem Encoder machen. Zählung und Motorsteuerung mit einem ATmega. Weil ich das kann.


    Funktioniert das System und hat man die Parameter im Betrieb ermittelt, kann man immer noch auf Brushless umsteigen. Andererseits sind 8h Abfüllung mit 50% Einschaltzyklus und 220 Arbeitstagen in 10 Jahren nicht mal 10000 Betriebsstunden, und das macht ein einigermaßen guter DC-Motor locker mit.


    Die Idee mit dem Stepper kam auf, weil es für Dich vielleicht leichter anzusteuern wäre. Ich würde es wegen der Geräuschkulisse nicht machen. Stepper bei höherer Geschwindigkeit hat immer was von Zahnarztbohrer.


    Andererseits hast Du den Brushless schon gekauft, oder hab ich das falsch verstanden?


    Hol Dir so einen Pumpenkopf und probiere damit rum. Da wirst Du auch mal einen Eimer Joghurt opfern müssen, um mit echten Viskositätswerten zu testen.