[Hardware anschließen] Steuerung eines 24V DC Getriebemotor

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Guten Abend zusammen,

    bei uns in der Familie steht aktuell ein neues Projekt an und ich habe mehr oder weniger die Aufgabe erhalten, die Steuerung und Programmierung zu übernehmen.

    Kurzfassung:

    Ein Getriebemotor mit 24V Gleichstrom soll angesteuert werden, dabei ist folgendes wichtig:

    - Nach dem einschalten der Maschine muss der Motor auf eine definierte Ausgangsstellung fahren.

    - Vor der Ansteuerung wird festgelegt um wieviel Grad er sich drehen soll. 360° ist *nicht* die Grenze, es können auch 380° oder mehr sein.

    - Vor und während des Motorbetriebs soll die Drehzahl geregelt werden können.

    - Nach abfahren der eingestellten Gradzahl soll der Motor auf den Ausgangspunkt zurückdrehen.

    - Bedieung soll über mehrere Drehregler erfolgen.

    - Display um die eingestellten Werte abzulesen wäre vorteilhaft.

    Der Getriebemotor ist dabei das einzigste Bauteil, das ich schon vorgegeben bekommen habe, beim Rest bin ich frei.

    Um was es im Detail geht:

    Mein Schwiegervater hat eine Schweißdrehvorrichtung, an dieser aber die Steuerung kaputt ist, ähnlich wie diese. Im Großen und Ganzen passt die aber auch mechanisch nicht für seine aktuelle Anwendung. Von daher wird die gerade umkonstruiert und für seine Zwecke angepasst. Ziel ist es automatisierte Schweißnähte an Rohren zu fertigen.

    Der Prozess läuft dabei so ab:

    -Maschine wird angeschalten -> Drehvorrichtung fährt auf Ausgangsposition

    - Parametereinstellungen -> Drehzahl einstellen, Gradzahl einstellen die die Drehvorrichtung zurück legt, Zeit festlegen, die nach dem zünden des Lichtbogens gewartet wird, bis sich die Vorrichtung dreht, Zeit festlegen wie lange der Lichtbogen nachbrennt wenn die Gradzahl erreicht wurde.

    - Bauteil einspanen

    - Taster betätigen -> Rote Led leuchtet, Relais schält und startet das Schweißgerät, eingestellte Parameter werden abgefarehn, Vorrichtung fährt auf Ausgangsposition, grüne Led leuchtet, Bauteil entnehmen

    Steuern will ich das ganze über einen Mikrocontroller und habe an einen ESP32 gedacht. Programmiert wird mit MicroPython.

    Zu der Hardware:

    Der vorgegebene Motor ist im folgenden Datenblatt auf Seite 3 mit der Nummer: 43047024

    https://smarthost.maedler.de/datenblaetter/SFS_2.pdf

    https://www.maedler.de/Article/43047024

    Ich habe nun mal nach besten Wissen Bauteile ausgesucht und würde euch um eine Einschätzung bitten. Passt das so? Gibt es bessere Alternativen?

    Motortreiber:

    https://www.robotshop.com/media/files/co…a_datasheet.pdf

    Netzteil:

    https://www.tme.eu/Document/61ce3…/RS-75-SPEC.PDF

    RS-75-24

    Zur Abfrage des Drehwinkels des Motors:

    https://www.tme.eu/Document/5b2f6…/E40-series.pdf

    https://www.tme.eu/Document/4d6fe…-series-INS.pdf

    Ich habe keine Vorgaben zur Genauigkeit bzw. zur Auflösung erhalten. Ist natürlich auch vom Durchmesser des Bauteils abhängig, aktuell ist es ein 3/4" Rohr.

    Zur Bestimmung der Ausgangsposition nach dem ersten Start der Maschine:

    https://www.tme.eu/de/details/lr1…isch-dc/lanbao/

    Hier ist keine hohe Genauigkeit gefordert, es geht dabei nur um das komfortablere einlegen der Bauteile in die Vorrichtung

    Zur Einstellung der Parameter:

    https://www.tme.eu/de/details/pot…en/sr-passives/

    Da ist die Auswahl ja rießig und ich habe keine Ahnung, was da Sinn macht und was nicht. Anforderung für die Bedienung ist nur, der Drehknopf darf nicht zu klein sein ( ^^ )

    Einen Taster, Led, Relais, Display und Not-Aus habe ich noch nicht rausgesucht, da mir erstmal das Grundsetup wichtig war. Das wird für mich vermutlich auch die meiste Zeit in Anspruch nehmen.

    Habe ich etwas wichtiges vergessen um das wie oben beschrieben zum laufen zu bekommen oder welche Bauteile würdet ihr ändern?

    Vielen Dank an alle, die sich das schon mal durchgelesen haben.

    Grüße

    Dennis

    🎧 With the music execution and the talk of revolution, it bleeds in me and it goes 🎧

    Einmal editiert, zuletzt von Dennis89 (27. Januar 2022 um 22:18)

  • [Hardware anschließen] Steuerung eines 24V DC Getriebemotor? Schau mal ob du hier fündig wirst!

  • Ich hab zwar noch keine Erfahrung mit den NEXTION-Teilen gemacht. Die solltest du aber für die Bedienung nutzen, die gibts auch in schön groß, dass die Bedienung erleichtert. Die Kommunikation läuft rein über die Serielle-Schnittstelle!

    Die GUI bastelst du dir am PC mit dem NEXTION-Editor zusammen. Dann hast du noch genug Ressourcen auf dem ESP32 für andere Sachen .. Wie WLAN etc..

    Bitte den NOT-Aus direkt verkabeln, die ganze Maschine sofort Stromlos macht. Nicht das irgendwas im ESP32 querläuft und du dann keine Finger mehr hast ;)

    Es gibt Motoren, die können die Positionsdaten gleich miterfassen.. Dazu musst du mal Gnom fragen, welche Motoren dies können und ob diese dann passen. Würde aber eine mechanische Fehlerquelle ausschließen.

    Wenn's brennt 112 hilft weiter!

  • Hallo,

    danke für deine Antwort. Ich habe auch noch nie ein Nextion-Display genutzt, aber habe mich mal ein bisschen durchs Netz gewühlt. Bis jetzt macht das einen guten Eindruck, Libs für MicroPython habe ich auch gefunden. Das ist auf jeden Fall mal in der engeren Auswahl.

    Der Not-Aus soll den Strom unterbrechen, der wird auf jeden Fall *nicht* einprogrammiert.

    Der Motor ist nach jetztigem Stand allerdings fix. Man könnte wohl einen Schrittmotor nehmen um sich den Drehgeber zu sparen, aber in diesem Fall wird es ein Drehgeber werden.

    Grüße

    Dennis

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  • Elektrisches Schweissen => grosse Stroeme mit hohem Stoerpotential!


    Da wuerde ich mir viele Gedanken zum EMV-Schutz machen.

    absolut oder auf Gas umstellen!

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Danke für den Hinweis. Wo die Bedieneinheit nachher genau platziert wird steht noch nicht fest. Da werden wird wohl einen Kompromiss aus Abschirmung, Kabellänge und Bedienerfreundlichkeit finden müssen.

    Grüße

    Dennis

    P.S. Schweißen mit Gas (Autogen) wird angewendet, das ist aus verschiedenen Gründen nicht (mehr) erwünscht.

    🎧 With the music execution and the talk of revolution, it bleeds in me and it goes 🎧

  • Hallo,

    da ich nichts negatives zur Hardwareauswahl gehört habe, habe ich mir mal überlegt, wie ich das dn anschließen könnte.

    Die einzelnen Pins am ESP32 können ja für verschiedene Aufgaben genutzt werden. Wenn ich das richtig gesehen habe, muss ich für meine Anwendung nichts besonderes beachten, was die Pin-Wahl angeht. Es gibt 6 Pins die nur als digitaler Eingang genutzt werden können, die anderen kann ich frei benutzen.

    Ich habe mir mal "fritzing" besorgt und das exemplarisch aufgebaut. Allerdings entspricht des ESP-Board nicht exakt dem, das ich habe. Da muss ich die Pin-Belegung nochmals nachschauen und eventuell anpassen.

    Wenn wir mal davon ausgehen, das ich die richtigen Pins verwende, fällt euch sonst noch einen Fehler auf? Es handelt sich um die Bauteile von denen ich die Datenblätter verlinkt hatte. Das Display kommt noch hinzu, aber erstmal muss ich die Komponenten zum laufen/steuern bekommen.

    Was die Elektrotechnik angeht bin ich nicht sonderlich fit und wäre über eure Hilfe sehr dankbar.

    Ich hänge mal noch die fritzing-Datei an, falls das Bild hier jemand zu klein oder ungeschickt ist.

    Grüße

    Dennis

    P.S. raspbastler das Nextion-Display werde ich verwenden. :thumbup:

  • malen nach Zahlen ist aber kein Schaltbild, auch Fritzing erlaubt echte Schaltbilder ;)

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Zur Abfrage des Drehwinkels des Motors:

    https://www.tme.eu/Document/5b2f6…/E40-series.pdf

    https://www.tme.eu/Document/4d6fe…-series-INS.pdf

    Ich habe keine Vorgaben zur Genauigkeit bzw. zur Auflösung erhalten. Ist natürlich auch vom Durchmesser des Bauteils abhängig, aktuell ist es ein 3/4" Rohr.

    Die Genauigkeit/Auflösung ist in der Teilenummer enthalten - in beiden Datenblättern ist bei "Ordering Information" die 5000 beispielhaft für die Auflösung angegeben. Beide gibt es mit vielen verschiedenen Auflösungen zu kaufen - die möglichen Auflösungen stehen ebenfalls in den Datenblättern.

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  • Guten Morgen und Danke für eure Antworten.

    jar der Schaltplan folgt ??

    Bernd666 Danke für die Seite, ich arbeite mich heute Mittag mal durch.

    Gnom ich meinte mit meiner Aussage, das ich vom „Auftraggeber“ keine Angaben zur Genauigkeit bekommen habe. In den Datenblättern habe ich die Auflösungen gesehen gehabt. Ich weis nur noch nicht für welche ich mich entscheiden soll.

    Grüße

    Dennis

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  • Na, wenn es um ne grobe Schweißnaht geht, solltest du auf dem Teppich bleiben. Wir hatten kürzlich einen Thrad, wo einer die vielen Signale von so nem 5000-PPR-Drehgeber nicht verarbeiten konnte, weil das einfach zu viel ist bei schnelleren Bewegunge. Wie genau wird eine Schweißnaht sein müssen? 0,5 mm? Eher mehr...

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  • Hallo,

    für die aktuelle Anwendung ist es so, das eine rundum Naht um ein Rohr geschweißt werden muss. Da der Beginn wie auch das Ende einer Schweißnaht immer schweißfehleranfällig ist, wird bei einer rundum Naht der Schweißbeginn nochmals überschweißt. Daher immer mein Beispiel, dass der Motor 380° drehen soll. Also ob das jetzt 379° oder 381° sind ist in diesem Fall egal.

    Was in Zukunft mit der Maschine geschweißt wird und wie genau die Gradzahl da stimmen muss, steht in den Sternen. Von dem her stimme ich dir mit:

    solltest du auf dem Teppich bleiben

    voll und ganz zu.

    Bis jetzt habe ich mir überlegt ob 1000 PPR schon zu hoch gegriefen ist. Ich habe damit leider keine Erfahrung.

    Die Drehzahl wird sich vermutlich im Bereich von 10 1/min bewegen.


    Grüße

    Dennis

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  • 10 Umdrehungen pro Minute... also 6 Sekunden für die Schweißnaht eines Teils (ohne die Überlappung).
    Wenn du 360° mit 1° Genauigkeit steuern willst und den Winkel ohne irgendeine Übersetzung direkt an dem Rohr abnimmst, dann genügt dir doch ein Drehgeber mit 360 PPR. Bei der geringen Geschwindigkeit ist die Verarbeitung der Impulse aber eh kein Problem, also könntest du auch höher gehen. Allerdings erscheint das kaum sinnvoll. Du sagtest, dass das Rohr, das da geschweißt wird, 3/4 Zoll hat, das entspricht einem Umfang von 60 mm. Ein Drehgeber mit 360 PPM würde das bereits mit 1/6 mm auflösen. Das ist sicher viel genauer als nötig angeischts von 20° ~ 20 Impulsen ~ 3,3 mm Überlappung der Schweißnaht.

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  • Danke für deine Antwort ink. Rechnung.

    Geplant ist, dass der Winkel direkt am Rohr abgenommen wird.

    Ich frage noch mal nach, ob er mir irgendwelche Anforderungen für die Zukunft nennen kann. Ansonsten wird das für hier und jetzt ausgelegt und ich werde deinem Vorschlag mit 360 PPR folgen :thumbup:

    Will nicht klugscheissern, aber eine kleine Anmerkung:

    3/4 Zoll hat, das entspricht einem Umfang von 60 mm

    Fast, es gibt Zoll und Zoll. Das Zoll bei Stahlrohren ist etwas anders:

    https://stahlshop.de/stahl-rohre/ge…-1-75-mm-detail

    wie:

    https://www.hug-technik.com/zoll.html

    Aber ob 60mm oder 84,5mm spielt bei der Betrachtung keine ausschlag gebende Rolle. Wenn wir das mit den Brüchen vergleichen wäre das 1/6 mm zu ~1,404/ 6mm.

    Jetzt setze ich mich demnächst an den Schaltplan und schaue mal, ob ich da was brauchbares zu Stande bekomme :stumm:


    Grüße

    Dennis

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  • Jaja, das hab ich wieder besseren Wissens einfach mal missachtet, weil ich es nie richtig verstanden hab. Der Durchmesser war ursprünglich innen gemessen und da kommt noch die Rohrwandung dazu. Dank besserer Materialien ist jetzt die Rohrwand dünner und bei gleichem Außerdurchmesser das Rohr innen größer... Die krummen Außenmaße hat man beibehalten und die Innenmaße sind jetzt mehr oder minder aussagelos... Im Baumarkt steh ich immer mit fragendem Blick vor dem Regal, weil ich keine Ahnung habe, was was ist... Aber hier kommts auf ein paar Zehntel zum Glück eh nicht an. Und abgesehen davon - 20 Pulse sind 20° Überlappung - egal wie groß das Rohr ist. Insofern spielt das auch keine Rolle. Bin gespannt, was am Ende dabei rauskommt.

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  • Hallo,

    Bin gespannt, was am Ende dabei rauskommt.

    Ich auch ^^

    So gestern wurde mir noch weitere Wünsche aufgetragen. Es wird noch ein zweiter Motor eingebaut, der die ganze Vorrichtung schwenken soll. Dabei handelt es sich um den gleichen Motor, wie der der eh rein kommt. Die Position wird über zwei mechanische Schalter abgefragt.

    Dann soll es noch möglich sein, die Drehzahl während des Schweißprozesses prozentual erhöhen. Sprich zum Beispiel nach 160° soll der Motor seine Drehzahl etwas erhöhen. Dafür habe ich jetzt mal einen weiteren Drehregler eingeplant. Allerdings ist die Funktion so noch nicht vollständig durch dacht. Es kann sein, dass das wieder rausfliegt. Dient jetzt also eher mal als Platzhalter.

    Was in meinem Schaltplan noch fehlt ist ein Relais oder ähnliches, mit dem das Schweißgerät bzw. der Schweißvorgang gestartet wird. Wenn man manuell schweißt, dann betätigt man einen Taster und der Draht kommt aus der Schweißpistole und so weiter. Geplant ist, dass wir die Leitungen die an diesem Taster liegen benutzen um den Schweißvorgang über den Mikrokontroller zu starten.

    Mir fehlt bis jetzt noch die Information, wie hoch der Strom ist, der durch den Taster geht. Wenn ich die Info habe würde ich euch gerne fragen, mit was ihr das am besen schalten würdet. Relais oder sinnvollere Alternativen.

    So und nun folgt mein aller erster Schaltplan. Das Display das darin ist, entspricht nicht dem Nextion das ich will, ebenso ist es mit dem Encoder. Aber andere Modelle habe ich nicht gefunden.

    Was sagt ihr dazu?

    Im Anhang wieder die aktuelle fritzing-Datei.

    Schönen Sonntag

    Dennis

  • Warum planst du denn die ganzen Drehregler und Taster...? Das kannst du doch auch alles über das Touch-Display steuern und dir das alles sparen.

    Ne Schwenkvorrichtung auch noch? Bist du sicher, dass dieses 2-Nm-Motörchen das überhaupt schafft?

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  • Danke für die Antwort.

    Die Bedienung soll so erfolgen. Vielleicht weil das früher schon so war, weil die er die Touchbedinung nicht gewohnt, weil es mit dreckigen Fingern bedient wird.

    Auf die Frage habe ich mir viel, aus seiner Sicht, negatives anhören dürfen und bin dann zum Entschluss gekommen, das ich es einfach wie gewünscht umsetze ?

    Wenn ich später wieder am PC bin, mache ich mal eine Skizze. Vielleicht war schwenken auch das falsche Wort.

    Was ich jetzt auf jeden Fall nicht mache ist das ich die ganze Konstruktion nachrechne. Ich werde mit der Elektronik und dem Programm mehr als genug Arbeit haben. Für dass das ich das nur so „nebenbei“ machen soll.

    Grüße

    Dennis

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  • Ich habe hier noch eine stark vereinfachte Skizze gemacht:

    Um für das Schweißen der zweiten Naht das Werkstück nicht umzuspannen, soll die Vorrichtung um 180° geschwenkt (um die blaue Achse) werden.

    Ob der Motor das schafft und ob es eventuell bessere Lösungen gibt, lasse ich aber wirklich nicht zu meinen Sorgen werden.

    Grüße

    Dennis

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