Welche Bremse ist geeignet?

[mweseloh]

Hallo,

ich habe eine Frage, die zwar nicht direkt mit Roboterbau zusammenhängt aber hoffentlich trotzdem thematisch in dieses Forum passt:

Ich plane gerade eine elektronische Drehleier (http://de.wikipedia.org/wiki/Drehleier). Die Drehleier hat eine Kurbel die vom Spieler ständig (mit wechselnden Geschwindigkeiten) gedreht wird. Bei einer echten Drehleier sorgen die Saiten auf dem Rad für einen natürlichen Widerstand der beim spielen hilft. Meine elektronische Drehleier hat keine Saiten, daher muss ich den Drehwiderstand irgendwie nachbilden, idealerweise sogar dynamisch anpassen können.

Ich möchte eine nahezu verschleißfreie Bremse, da die Bremswirkung praktisch ständig gebraucht wird. Mein erster Gedanke war eine Wirbelstrombremse, aber wenn ich das Prinzip richtig verstehe nimmt bei diesem Bremsentyp der Bremswiderstand mit steigender Geschwindigkeit zu... und das ist nicht gewollt.

Jetzt überlege ich einen Elektromotor als Bremse zu nutzen, nur bin ich nicht sicher wie ich so ein System ungefähr dimensionieren müsste. Die maximale Drehgeschwindigkeit des Rades liegt wohl bei ca. 2-4 Umdrehungen pro Sekunde, die Bremswirkung muss nicht sehr hoch sein (kann ich schlecht einschätzen). Wieviel Strom produziere ich da, wieviel Abwärme wird entstehen? Ich will ja nicht das mir nach einer Stunde spielen das Instrument abfackelt... :-)

Kann mir einer von euch ein paar Richtlinien geben wie ich sowas ungefähr bemesse, bzw ob es überhaupt sinnvoll ist einen E-Motor zu nutzen?

Tut mir Leid, ich bin mir bewusst das meine Frage recht vage formuliert ist, aber ich bin mir selbst noch über viele Sachen unklar.

Vielen Dank und viele Grüße.

Marcus

[mweseloh]

Noch ein Zusatz: die Bremse die ich benötige muss möglichst gleichmäßig bremsen, es darf also keinen Punkt in der Drehbewegung geben, an dem die Achse/Kurbel einfach freiläuft nur um kurz darauf wieder abgebremst zu werden. Gibt es E-Motoren die so ein bremsverhalten aufweisen?

[Jaecko]

hm, ich denk da an ein Prinzip in alten Spieluhren... da ist am Antrieb der Walze über eine hohe Übersetzung eine Art "Propeller" mit 90°-Neigung der Rotorblätter (vgl. Lichtmühle); der rotiert dabei mit wesentlich höherer Geschwindigkeit als die Walze selbst und wird dabei durch den Luftwiderstand gebremst.

Das ganze jetzt evtl nur ein bisschen grösser bauen?

EDIT:
hier links ist der Rotor zu sehen:
http://www.orgeldreher.de/spieluhr.jpg

[mweseloh]

Danke für die Idee! Leider gibts es da ein paar Probleme...

Ich möchte den Drehwiderstand regelbar haben, am besten elektronisch so das der Spieler bei zwei "klingenden Saiten" einen höheren Widerstand spürt als bei nur einer.

Ausserdem müsste der Rotor wohl recht gross ausfallen um einen entsprechenden Widerstand leisten zu können und da bekommen ich dann warscheinlich Probleme mit dem Lüftergeräusch. Eine Bremse die nach einem Ventilator klingt ist in einem musikinstrument nicht gerade praktisch... :-)

[Manf]

Wenn wir die Geschwindigkeit schon haben mit 2-4 U/s dann wäre noch der Widerstand, also das Moment abzuschätzen.

Es ist eine Kurbel dran mit 0,1m Länge und eine Kraft von 2N?

Das wären dann etwa 4W.

Dann suchen wir einen Getriebemotor mit 10W und mehr und einer Leerlaufdrehzahl von 300-600Upm.

Da gibt es doch sicher einen RB35 oder etwas in der Art den man mit einer gesteuerten Last bremsen kann.
Manfred

[mweseloh]

Ah, ok... das heisst ein Motor in der Art:
http://www.roboter-teile.de/Shop/themes/kategorie/detail.php?artikelid=97&source=2

Nur mit mehr Leistung? Der verlinkte Motor hat natürlich den Vorteil, das ich gleichzeitig einen Encoder für die Drehzahlmessung habe die ich auch benötige.

Warum ist die Leerlaufdrehzahl wichtig?

[Manf]

Der dürfte auch in der Größenordnung sein.
Man sollte den Motor nicht über Nenndrehzahl betreiben damit der Anteil der mechanischen Reibung nicht zu groß wird. Unterhalb der halben Nenndrezahl ist er vielleicht ganz angenehm zu steuern.

[mweseloh]

Sehr gut. Dann brauche ich also eigentlich nur einen Getriebemotor und einen regelbaren Widerstand der mit der entstehenden Last klarkommt, oder?

Gibt es passende Drehpotis oder eine andere Art von machanisch regelbaren Widerstand der eine solchen Last (4W) aushält?

Der Grund für einen Getriebemotor ist, damit der Drehwiderstand gleichmäßig erscheint, sehe ich das richtig?

Marcus

[mweseloh]

Wäre ein mechanischer Fahrtenregler aus dem Modellbau geeignet? Oder ist der überdimensioniert?

http://www.conrad.de/goto.php?artikel=226799

EDIT:
Der verlinkte Fahrtenregler ist nicht stufenlos, also nicht wirklich passend. Aber es gibt bestimmt vergleichbares.

EDIT2:
Wohl eher sowas: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=228906

[Manf]

Ich möchte eine nahezu verschleißfreie Bremse, da die Bremswirkung praktisch ständig gebraucht wird. Mein erster Gedanke war eine Wirbelstrombremse, aber wenn ich das Prinzip richtig verstehe nimmt bei diesem Bremsentyp der Bremswiderstand mit steigender Geschwindigkeit zu... und das ist nicht gewollt.
Mit dem Motor und einem Widerstand sind wir dann grundsätzlich beim Verhalten einer Wirbelstrombremse. Vorteilhaft ist, dass es den Motor fertig gibt und ein Widerstand leicht ausgewechselt werden kann.
Es gibt auch Leistungspotis http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.oppermann-electronic.de/assets/images/Bild7581a.jpg&imgrefurl=http://www.oppermann-electronic.de/html/body_dezember_2005.html&h=423&w=518&sz=14&hl=de&start=6&um=1&tbnid=OerrBVFZeRL5pM:&tbnh=107&tbnw=131&prev=/images%3Fq%3Ddrahtpoti%26svnum%3D10%26um%3D1%26hl% 3Dde

Ein Strom wäre proportioanl zum Moment. Wenn also das Bremsmoment konstant sein soll, dann sollte man einen konstanten Strom fließen lassen.
Aktiv aus einer anderen Quelle oder erzeugt aus der induzierten Spannung.

Dann sollte noch etwas von der Anzahl der Töne abhängen... wie war das gemeint?

[mweseloh]

Kannst Du mir etwas genauer erklären wie ich den Strom konstant halte? Der spürbare Drehwiderstand muss vom Ruhezustand bis zur schnellsten Umdrehung konstant bleiben. Was solche Schaltungen angeht bin ich ziemlich ahnungslos, muss mir da erst das nötige Wissen anlesen. Hättest du ein paar Stichworte für mich welche Gesetze bzw. Schaltungen für das Problem relevant sind? Oder könntest du mir eine einfache Regelschaltung skizzieren?

Da der Widerstand schon vom Ruhezustand zur ersten, kleinsten Drehung spürbar sein soll, muss wohl der Strom aus einer anderen Quelle erzeugt werden, sehe ich das richtig?

Das mit der Anzahl der Töne war nur als Motivation für die Drehwiderstandsänderung angegeben: bei einer echten Drehleier hängt der Drehwiderstand von der Anzahl der "eingehängten" Saiten ab, also wie viele Saiten gleichzeitig vom Rad in Schwingung versetzt werden. Ich möchte meine elektronische Drehleier später so bauen, das man "Saiten" per Tastendruck dazuschalten kann und sich automatisch der Drehwiderstand der Kurbel dementsprechend anpasst.

EDIT: typos entfernt

[Manf]

Zum Konstanthalten eines Stroms gibt es Konstantstromquellen.
Das ist eine relativ einfache Schaltung mit Transistor die in einfacher Form ab etwa einem Volt arbeitet. (Man kann später optimieren ob eine externe Quelle vorhanden ist und benötigt wird.)

Es gibt das Verlustmoment des Motors mit dem Getriebe das auch ein bisschen Drehzahlabhängig ist und das Lastmoment des Stroms. Die beiden beiden zusammen ergeben das Moment an der Kurbel.

Wie groß das sein soll und wie es sich über der Drehzahl ändern darf oder soll, das sollte noch bestimmt werden.

[mweseloh]

Könnte das so etwa funktionieren?

[Manf]

Je nach Genauigkeitsforderung kommt einiges in Frage.
http://images.google.de/images?sourceid=navclient&hl=de&ie=UTF-8&rlz=1T4GGLF_deDE203DE203&q=konstantstromquelle&oe=UTF-8&um=1&sa=N&tab=wi

[mweseloh]

Ok... aber wenn man von der Genauigkeit absieht, würde meine oben gezeigte Schaltung denn funktionieren? Oder ist die unvollständig oder so ungenau, dass sie für meine Anwendung unbrauchbar ist?