Schrittmotor mit Joystick ansteuern
Guten Tag an alle!
Zunächst möchte ich vorausschicken - ich bin was Elektronik anbelangt, (gegenwärtig noch) ein vollkommener Laie und hoffe deshalb, hier in diesem Forum Hilfe zu bekommen.
Mein Problem ist folgendes:
Ich muss eine Last (max. 100 N) an einer Z-Achse (Profilschienenführung) möglichst feinfühlig auf- und abbewegen. Der Antrieb soll über eine Trapezgewindespindel (16x2) und Schrittmotor erfolgen.
Folgende Anforderungen müssen erfüllt werden, bzw. folgende Voraussetzungen sind gegeben:
1. Betriebsspannung 24 V
2. Erforderliches Drehmoment (laut Igus-Onlinerechner): 0,34 Nm. Inwieweit hier schon ein Sicherheitsfaktor eingerechnet ist, kann ich allerdings nicht sagen. Ich kalkuliere lieber auf solider Basis.
3. Trapezgewindespindel 16x2mm (selbsthemmend) eine zusätzliche Sicherheitsbremse durch den Motor ist beruhigend.
4. Bauraum für NEMA17-Motor ist vorhanden, Länge kann auch 80-100 mm sein. Größere Motorquerschnitte sind jedoch nicht möglich.
5. Betrieb des Motors unabhängig von einem Computer muss möglich sein.
6. Steuerung sollte über Joystick erfolgen, sollte dies nicht möglich sein, ist auch ein elektronisches Handrad denkbar.
7. Maximale Drehzahl des Motors: ca. 200 U/min. Wichtig beim Betrieb ist der Drehzahlbereich von 0-10 U/min (feinfühlig!!!)
8. Diese - feinfühlige - Drehzahlregelung sollte, wenn es irgendwie möglich ist, möglich sein, auch wenn kein Getriebe vorgeschaltet ist.
9. Die Programmierung des Motors bzw. der Steuerung über einen Computer ist möglich, eine Software dazu ist aber gegenwärtig nicht vorhanden. Der Betrieb muss aber unabhängig von einem Computer möglich sein.
Meine Fragen:
Welche Bauteile brauche ich dazu, gibt es einzelne fertige Komponenten, sodass diese nur noch zusammengesteckt werden müssen?
Ich habe verschiedentlich schon gelesen, dass bei den Linearachsen Endschalter eingebaut werden. Sind diese unbedingt in meinem Fall (geringer und langsamer Vorschub) unbedingt erforderlich, oder sind diese nur ein zusätzliches Sicherheitsinstrument, auf das ich auch verzichten kann?
Sind meine Vorstellungen überhaupt möglich oder welche Alternativen muss ich ins Auge fassen?
Welche Anbieter (Motor und Steuerung) sind zu empfehlen?
Mit welchem finanziellen Aufwand muss ich rechnen?
Gibt es Firmen, die solche Antriebe und Steuerungen (Einzelstück) betriebsfertig zu vertretbaren Kosten zusammenstellen können?
Vielen Dank im Voraus für Eure Antworten.
Schöne Grüße
Franz
Schrittmotor mit Joystick ansteuern - Funktionsbeschreibung
Zitat:
Zitat von
i_make_it
Nur mal als Frage, Schrittmotor und Drehzahlregleung, wie willst Du das realisieren?
Regelung = Istwert Rückführung auf denn Regler, Verrechnung mit Sollwert, anpassung des Steuerwerts.
Steuerung = Sollwert umrechung in Steuerwert, Durchreichen an Aktor.
Mal ganz vereinfacht.
Danke für die schnelle Reaktion, aber diese Beschreibung ist für mich leider ein Buch mit sieben Siegeln. Ich weiß, dass es unter Fachleuten einen Unterschied zwischen Steuerung und Regelung gibt. Als Endanwender, der gezwungen ist, für sein Vorhaben eine Eigenlösung zu entwickeln, interessiert mich eigentlich nur das Ergebnis, um damit vernünftig arbeiten zu können, und der vorteilhafteste Weg dorthin zu gelangen.
Bei der Last geht es um eine Kamera, die senkrecht bewegt werden soll. Ich muss dabei langsam in den Schärfenbereich einfahren können. Der umfasst aber nur etwa 1/10 mm. Die Auflösung, mit der ich die Kamera bewegen können muss muss also einen kleinen Bruchteil davon sein.
Ich hatte ursprünglich vorgesehen, das rein mechanisch zu bewerkstelligen. Das ist bei einer Spindelsteigung von 2 mm kein Problem. Aber ich stoße beim Handling an die Grenzen. Der konstruktive Aufwand dafür ist sehr viel höher, als wenn ich die Höhenverstellung motorisch mache.
Im Grunde habe ich immer den Trafo einer Modelleisenbahn im Hinterkopf, wenn ich an die Steuerung denke. Da drehte man (zumindest früher war das so) an einem Knopf, dann fuhr der Zug vorwärts. Drehte man in die andere Richtung, fuhr der Zug rückwärts. Je weiter man in eine Richtung drehte, desto schneller fuhr der Zug. So einfach stelle ich mir das vor.
Diese Funktionsweise sollte doch auch auf einen Motor anwendbar sein, der meine Spindel antreibt, denke ich. Statt des Trafo-Drehknopfs kommt ein Joystick zum Einsatz. Hebel nach vorne bewegt die Last nach oben, Hebel nach hinten bewegt die Last nach unten. Die Geschwindigkeit wird dabei von der Auslenkung des Joysticks bestimmt.
Von Schrittmotoren weiß ich, dass sich diese in Einzelschritten bewegen uns so auch geringste Bewegungen möglich sind. 200 Schritte ergeben beispielsweise 1 Umdrehung. Damit lässt sich die Bewegung auch im untersten Drehzahlbereich hervorragend dosieren.
Von Schrittmotoren weiß ich aber auch, dass diese zum Teil extreme Drehzahlen erbringen. Das kann ich nicht gebrauchen. Die Höhenverstellung soll ja langsam erfolgen. Deshalb möchte ich, bei äußerster Auslenkung des Joysticks die Drehzahl auf etwa 200 U/min oder vielleicht sogar weniger begrenzen. Das ist schon mehr als genug. Denn im Regelfall wird die Kamera nur wenige Millimeter bewegt.
Was ich nicht weiß ist, wie ich den Motor dazu bringe, das zu tun, was ich will und oben beschrieben habe.
Alles was ich bisher gefunden habe, sind Steuerungen, die für meine Anwendung völlig überdimensioniert sind und normalerweise in CNC-(Selbstbau-)Fräsen eingesetzt werden. Daneben gibt es ins Vielzahl von Einzelbauteilen, deren Eignung ich allerdings nicht einschätzen kann, weil mir das nötige Fachwissen fehlt. Genau für dieses Problem suche eine Lösung.
Entweder ein Fertigteil oder eine Zusammenstellung der einzelnen Baugruppen.
Ein schönes Wochenende wünscht
Franz
