Welchen Motor für automatische Vorhänge?

  • Hallo,


    ich versuche aktuell meine Vorhänge automatisch auf- und zuzuziehen. Dafür suche ich noch einen geeigneten Motor. Leider raucht mir aktuell der Kopf bei all den ganzen verschiedenen Varianten.

    Ich glaube mittlerweile raus gefunden zu haben, dass das einfachste wohl ein DC Motor wäre. Was ich mich jetzt aber frage ist, was ich dazu noch alles brauche bzw. wie ich das finde.


    Also mein Vorgehen wäre jetzt, dass ich mir einen DC Motor mit Getriebe aussuche (Weil ich keine hohe Geschwindigkeit brauche aber etwas kraft nicht schaden könnte, richtig?) und mir dann einen passenden Treiber dazu suche. Dazu stellen sich mir aber folgende Fragen:


    1) Was ist der Unterschied zwischen einem Treiber und einem Controller?

    2) Wie finde ich den passenden Treiber?

    3) Könnt ihr zufällig einen online Shop dafür empfehlen?


    Freue mich auch über Links zu Motoren die ihr empfehlen würdet :)


    Danke schon mal im Voraus!

  • Hallo Wurstuk, willkommen im Forum.


    Auf Deine Fragen bezüglich Treiber möchte ich nur bedingt eingehen, da dies für die Umsetzung nicht notwendig ist und Du dich besser grundlegend in die Materie einarbeiten solltest, wenn Du daran interessiert bist. Ich würde Dir aber gerne Tipps geben damit Du Dein Vorhaben umsetzen kannst.

    Da ich nicht weiß, wie stark der Motor sein muss - muss ich ohnehin schätzen, da ist es nicht so schlimm, dass der Motor keine Drehmomentangabe hat:

    12V DC 30 RPM Getriebe Elektromotor (Affiliate-Link). Wie schnell die 30RPM letztendlich sind, musst Du auf Grundlage Deines Aufbaus berechnen und beurteilen.

    Für die Ansteuerung würde ich Dir eine H-Brücke mit Relais empfehlen: Hier im ersten Teil schön erklärt.

    Eine Relaisplatine speziell für den Raspberry habe ich hier (Affiliate-Link) gefunden (keine Gewähr, da die meisten Relaisplatinen zu viel Strom vom GPIO ziehen und hier keine Angabe ist)

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

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    Edited 2 times, last by VeryPrivat ().

  • Vielen dank schon mal für deine Antwort!


    Der zweite Link ist leider wieder der Link zum Motor. Könntest du das aktualisieren?

  • Erstmal vorweg: Ich tendiere im Moment dazu, das ganze doch mit einem Arduino zu machen. Die Fragen zu Motor bleiben ja ähnlich denke ich :)


    So ich habe mich versucht an deinen Vorgaben zu orientieren aber ich bin mir nicht ganz sicher ob ich da nicht wieder falsch abgebogen bin. Ich habe ein paar Berechnungen gemacht.


    Ich hatte mir jetzt diesen Motor rausgesucht. Laut Datenblatt hat er 1000 g cm. Die habe ich in Nm umrechnen lassen und komme auf ca. 0,098 Nm. Damit habe ich nach folgender Formel Kg force berechnet. Der Radius meiner Seilrolle die ich am Motor befestigen will beträgt 2 cm.


    Kg f = M / (10 * r) = 0,098 Nm / (10 * 0,02 m) = 0,49 Kg


    Mit den Einheiten geht das nicht ganz auf. Ich habe das in einem anderen Forum gelesen und dort wurde gesagt man müsste noch durch 10 teilen. Wahrscheinlich hängt da dann noch die passende Einheit dran?


    Ich Interpretiere das jetzt so, dass ich mit diesem Motor bei einer Seilrolle mit einem Radius von 2 cm, ein Gewicht von bis zu 0,49 Kg senkrecht nach oben heben könnte. Ich habe dazu mal einen serösen Test durch geführt, in dem ich eine Metallscheibe (ca. 470 g) angehoben und gleichzeitig meinen Vorhang zugezogen habe. Von meinem Gefühl her sollte passen.


    Anschließend habe ich den Umfang eines Kreises (Seilrolle am Motor) mit r = 2 cm ermittelt und komme auf 12,56 cm. Der Motor läuft mit 55 U/Min. Das heißt wenn ich den Motor eine Minute laufen lasse, bewege ich einen Punkt auf dem Seil um 12,56 cm * 55 = 690,8 cm. Die Strecke die die der Vorhang zurücklegen muss, beträgt ca. 180 cm. Per Dreisatz komme ich dann auf 0,26 Min für 180 cm, also 15,6 s. Das kommt mir so erstmal wie eine gute Zeit vor.


    Soweit meine Berechnungen zu dem Motor. Falls sich das jemand antun will, würde ich mich freuen wenn das jemand zu mindest vom Rechen-weg her verifizieren könnte.


    Das mit der Relaisplatine hat mich ehrlich gesagt etwas verwirrt. Ich weiß leider auch nicht was ein Relais ist. So wie ich das verstanden habe, ist es nur eine andere Art von Schalter? Da erschließt sich mir aber nicht der Nutzen.


    Ich habe in vielen Tutorials vom L293D Motortreiber gelesen. Wenn ich das richtig verstanden habe, ist da ja eine H-Brücke integriert. Der geringe Preis und die vielen Tutorials machen das für mich als Laien natürlich erstmal sehr attraktiv. Was genau ist da jetzt der Nachteil zur Relaisplatine? Dass ich auf ein Breadboard angewiesen bin?


    Ich hab dazu noch ein paar weitere Fragen die sich mir auf dem Weg bis dahin gestellt haben:


    1) Bei dem Motor steht im Datenblatt als Drehrichtung nur "CW" aber auf der Internetseite steht "rechts/links". Es wäre für mich natürlich essentiell, dass sich der Motor in beide Richtungen steuern lässt. Kann er das?


    2) Der Motor hat eine Bemessungsspannung von 3 V und einen Bemessungsstrom von 0,2 A. Die 3 V könnte ich ja eigentlich mit einem Arduino bereitstellen, aber so wie ich das verstanden habe, sind 0,2 A zu viel und die Ausgänge von einem Arduino sollten nur mit Maximal 0,04 A belastet werden. Also muss eine externe Stromquelle her (?). Bieten sich hier Batterien an oder gehen die zu schnell leer? Wenn ich ein Netzteil für die Steckdose holen will, welche Anforderungen sollte das haben? Geht das überhaupt wegen dem Wechselstrom aus der Steckdose? Müsste ich nur gucken, dass das Netzteil genau 3 V bereit stellt? Ich hab gelesen, dass bei der Stromstärke immer nur so viel "gezogen" wird, wie auch gebraucht wird. Deswegen muss ich da einfach nur gucken, dass das Netzteil genug bereitstellen kann?


    Tut mir leid wegen dem langen Text haha Es wäre wirklich super falls mir irgendwer etwas auf die Sprünge helfen könnte! :D

  • Also Nenndrehmoment 1000gcm - also 1kg Zugkraft bei r=1cm. Bei r=2 hast Du demnach 0,5kg (fast) richtig gerechnet. (Anmerkung: Der kleine Unterschied kommt, da Du richtig von g in N (9,8) aber in der Formel den Faktor 10 (statt 9,8) verwendet hast...)

    Die Weg-/Geschwindigkeitsberechnung müsste passen.

    Grundsätzlich wäre der verlinkte L293D eine Option - allerdings braucht der mindestens 4,5V - Dein Motor aber nur 3. Die 600mA des L293D könnten auch knapp werden. Der Motor hat einen Stillstandstrom von 1A (den brauchst Du auch beim Anlaufen und falls es mal wo hakt).


    1) Ich denke die CW-Angabe ist, in welche Richtung er dreht, wenn er "normal" angeschlossen wird. Vermutlich kann er beide Richtungen - ohne Gewähr.

    2) Die 3V solltest Du extra speisen, nicht über den Arduino. Ein einfacher Weg ist, 3 Silizium Dioden mit min. 1A Nennstrom in Serie vorschalten und mit 5V speisen. Es fallen je ca. 0,7V ab - also 2,1V. 5-2,1=3,9V. Ansonsten einen StepDown Converter Deiner Wahl auswählen und vorschalten. Die Ausgänge des Arduino schalten ja entweder das Relais oder eben den Treiber. Der Motorstrom fließt dann darüber (Relais oder Treiber) und hat somit nichts mit den GPIOs zu tun.

    Du brauchst ein Netzgerät mit mind. 1A (Maximalstrom des Motors). Mehr ist OK, weniger kritisch. Vermutlich sind 5V am geeignetsten, da du die eh für den Arduino brauchst. Die 3V kannst Du aus den 5V erzeugen (wie oben erwähnt Dioden oder StepDown)

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  • Hallo Wurstuk,


    ich würde dazu raten einen Motor mit "gängiger" Nennspannung zu wählen. Der hier kommt an die von dir berechneten Drehzahl nahe dran, hat mehr Kraft und wird mit 12V betrieben. Mit nem Arduino bist du schon auf dem richtigen Weg, ein Raspberry wäre da etwas oversized.


    https://www.pollin.de/p/dc-get…96-h-12-v-50-u-min-310593


    Bevor ich dir einen Schaltunsvorschlag machen kann stehen noch ein paar Fragen im Raum:


    Wann soll ein öffnen bzw. schließen gestartet werden?

    -> denkbar wäre Zeitabhängig, Sonnenstandsabhängig oder einfach per Taster.


    Wann bleibt der Motor wieder stehen?

    ->Am zuverlässigsten wären Endschalter, Zeit würde wahrscheinlich auch gehen, ist aber in Zusammenhang mit Antrieben oft recht ungenau.


    Gruß
    Daniel

  • Eigenlich müsste für übliche Vorhänge (keine Vorhänge im Theater oder Kino) der ursprünglich vorgesehene Motor reichen. Statt L293D Motortreiber sind für den ersten Versuch 2 Relais geeigneter (machen weniger Ärger). Ein Relais 2-polig Umschalter für die Richtung und ein Relais zum Ein- und Ausschalten. Die Relais lassen sich über Darlington-Transistorarrays (z.B. ULN2003) einfach vom Raspi oder Arduino ansteuern, weil die Transistorarrays auch schon die Dioden zum Ableiten der Überspannung beim Ausschalten der Relais eingebaut haben. Dann fehlen nur noch die Endschalter zur Erkennung, wann der Vorhang ganz offen oder geschlossen ist und es kann los gehen.


    Viel Erfolg.

  • Ein Relais 2-polig Umschalter für die Richtung und ein Relais zum Ein- und Ausschalten.

    Das würde mich jetzt aber auch interessieren. Meines Wissens braucht man eine H-Brücke um die Drehrichtung zu ändern (siehe Beitrag #2) - hast Du eine Quelle oder einen Schaltplan für diese Schaltung? "Sprichst" Du schon von der Ansteuerung eines DC Motors?

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  • Gnatz

    Den anderen Motor hatte ich vorallem wegen der Spannung von 12V vorgeschlagen, da die einfacher zu erzeugen sind als 3V.

    Zudem reicht dann ein Netzteil für nen Arduino und den Motor (die meisten Arduinos vertragen ja 12V Eingangsspannung oder???)


    Gruß
    Daniel

  • Entschuldigung, dass ich mich erst so spät melde, aber ich hatte einige Hardwareprobleme und der Versand von Ersatzteilen dauert zur Zeit ziemlich. Aber nun kann ich antworten. Benötigt werden 2 GPIO-Ports, einer schaltet die Vorhangbewegung ein und der andere bestimmt die Richtung (auf / zu). Da die Ports beim Raspi etwas empfindlich sind, habe ich an jedem einen 560 Ohm Widerstand zur Versorgungsspannung vorgesehen, damit die Transistoren gut schalten. Durch diese Widerstände wird jeder Port im Zustand "aus" mit etwa 6 mA belastet. Mit den Ports werden 2 Relais über Transistoren angesteuert, eins schaltet den Motor ein und das untere Umschaltrelais bestimmt (wie bei einer Brücke) die Bewegungsrichtung. Wie open-electronics in seinem Beitrag richtig sagte, würde auch ich einen 12 V Motor vorsehen und dann mit der gleichen Spannung auch die Relais versorgen. Das müssten dann 12 V Relais sein. Falls ein 5V Motor verwendet werden soll, müssten dann sinnvoll auch die Relais 5V-Relais sein. (Ich habe mal 2 geeignete Relais aus dem Reichelt-Katalog ausgesucht.) Gezeichnet habe ich die Schalterstellung, wenn das Relais angezogen ist. Die Ruhestellung habe ich gestrichelt gezeichnet. Die Dioden 1N4148 verhindern, dass die Relais beim Schalten Spannungsimpulse auf die Versorgunsspannungen schicken. Als NPN-Transistoren können übliche Kleinsignaltransistoren wie BC548 o.ä. verwendet werden. Der Minuspol der Versorgung Motor muss mit GND verbunden werden. (Das passte nicht mehr gut in meine schnell erstellte Skizze.)

    Falls noch Fragen sind hoffe ich, dass ich diese beim nächsten Mal schneller beantworten kann.

  • Bitte lass die 560R weg - die machen nur Ärger. Der GPIO kommt eh auf 3,3V und da helfen die 560R nichts - dafür (über)belasten Sie den GPIO des Raspberry im Low Zustand und definieren High als Default, solange die GPIO "deaktiviert" sind.
    Als PullDown (also die von Basis 1K gegen Masse) genügt 10K - weglassen ginge auch. Mit 1K nimmst Du der Basis mehr Strom weg - sollte aber auch kein Problem sein.

    Die GNDs der Versorgung müssen noch verbunden werden - sonst schaltet der Transistor nichts.

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  • Wurstuk: Anbei noch einige Vorabgedanken...

    Wie sieht die mechanische Kopplung (Deiner Seilrolle zum Motor) aus? Besitzt Du einen umlaufendes "Seil" oder zwei einzelne? Wäre eine lange Spindel, auf der ein Gleitkörper das vordere Ende des Vorhangs (beidseitig) zieht ggf. eine Alternative? Welche Kraft (bzw. welchen Kraftbereich) benötigst Du derzeit von Hand, wenn Du den Vorhang öffnest? Wie soll das System reagieren, wenn der Vorhang klemmt (Stromabschaltung, Zeitbegrenzung, ...)? Wie laut darf die Lösung denn sein (Getriebe und quietschende Gewindestangen scheiden dann ggf. aus)? Die ideale elektrische Umsetzung ergibt sich zuweilen erst, wenn die mechanische Umsetzung klar ist.

  • VeryPrivat: Sehr gut aufgepasst - Kompliment. Die 1k von der Basis der Transistoren hatte ich wegen der 560 Ohm Widerstände so dimensioniert. Bei 560 Ohm fließen da knapp 6 mA. Da kann der Port einen leichten Spannungsabfall haben und ich wollte sicher sein, dass dieser den Transistor nicht "in Versuchung" führt. Bei der Basisspannung von 0,5 V fließen da nur 0,5 mA und durch den 560 Ohm plus den Reihenwiderstand von 1k kommen bleiben als Basisstrom noch 1,3 mA. Bei dem 5V-Relais muss der Transistor eine Stromverstärkung von 30 haben, um das Relais zu bedienen. Das hat bei mir noch jeder Transistor geschafft. Bei dem 12 V Relais sieht das noch entspannter aus.


    Den 560 Ohm habe ich übrigens eingeführt, weil Ports in Richtung High-Pegel manchmal schwächeln, selbst wenn sie vom Design her symmetrisches Verhalten haben sollen. Ich hatte beruflich mehrfach mit Halbleiterherstellern zusammengearbeitet und gesehen, welche Probleme es macht, gute HIGH-Pegel zu erreichen. Und der Raspi ist mehr als Rechner denn als I/O-orientierter Prozessor zu sehen. (Deshalb auch die Empfindlichkeit, wenn am Port die 3,3 V überschritten werden.) Da unterscheidet er sich vom Arduion, bei dem die Schwerpunkte genau anders herum sind. Ich spiele mit beiden und nehme je nach Aufgabenstellung mal lieber den Einen oder mal den Anderen.


    Dass die GND-Verbindung nötig ist, hatte ich im Text erwähnt. Die Leitung hätte die Skizze noch unlesbarer gemacht. Es war halt kein "richtiger" Schaltplan.