Fahrzeugtechniker fragt die Roboterspezialisten

[Torqy]

Hallo alle zusammen,

ich prüfe derzeit die Machbarkeit einer Steuerung eines Schaltmodules, wie es z. Zt. in neueren PKW als sog. automatisiertes Schaltgetriebe verbaut wird. Dabei übernehmen 3 Schrittmotoren die Arbeit des Menschen auf einem herkömmlichen Schaltgetriebe; die Steuerung erfolgt über CAN-BUS. Mein Ziel ist es nun, auf das BUS-System und den Kupplungs-Aktuator zu verzichten. Dazu habe ich bereits ein gebrauchtes Schaltmodul ersteigert und habe nun etliche Fragen an die Roboterspezialisten. (Im Prinzip ist es ja ein Schaltroboter)

1. Ich habe bereits die 6 Anschlüsse (eines Motors) vermessen
R(Anschluss 6 zu 1)=0,7 Ohm
R(Anschluss 5 zu 3)=17,9kOhm
R(Anschluss 5 zu 2)=17,9kOhm
R(Anschluss 2 zu 3)=35,9kOhm

Gehe ich damit recht in der Annahme, dass es sich hierbei um einen bipolaren Motor mit gemeinsamer Masse handelt?

2. Ist es möglich, dafür auf 12V Basis eine Steuerung zu entwickeln, die nur auf die Eingaben zweier Schalttaster (Hochschalten bzw. Runterschalten) die Schaltvorgänge vornimmt? (Z.B. Schalten von Gang 2 in 3: Motor 1=100 Schritte, Motor 2=50 Schritte, Motor 1 wieder 100 Schritte)

3. Wie löse ich das Problem, das die Logik weiß, wo die Motoren gerade stehen? Z.B bei Stromausfall während des Schaltvorgangs?

4. Was benötige ich noch, außer Microcontroller, Motortreiber und wie finde ich die Richtigen?

Vielen Dank in voraus für eure Hilfe!

Roland

[Michael]

Hallo Torqy,
zu1. bei 6 Anschlüssen ergeben sich 15 Möglichkeiten, du hast aber nur 4 aufgeschrieben...
zu2. nichts ist unmöglich....
zu3. das ergibt sich zwangsläufig aus 2
zu4. Wissen und Erfahrung. Die "richtigen" hängen von deinen Motoren ab. Bei einem Widerstand der Wicklungen im kOhm-Bereich reichen aber die Ausgänge eines normalen Controllers. Oder hast du falsch gemessen?
Gruß, Michael

[Torqy]

Vielen Dank für die schnelle Antwort, aslo:

zu 1: Dia anderen Möglichkeiten waren ohne Widerstand bzw. ohne Ergebnis, Fehlmessungen nahezu ausgeschlossen

zu2: super, was für eine Art Bauteil käme dafür im Frage? (Homepage?)

zu3: noch besser!

zu4: Hast du eine Empfehlung, oder welche Informationen benötigst du, oder wo kann ich mich schlau lesen, denn ich möchte hier wirklich keinem auf den Geist gehen mit penetranter Unwissenheit.

Vielen Dank, Roland

[Michael]

Hallo Torqy,


ohne Widerstand bzw. ohne Ergebnis

Was denn jetzt, null Ohm oder hochohmig?
zu2. Schau dir das Steuergerät deines Autos an. Ungefähr so wird es werden :( Das heißt: Kompletter Controller mit Busanbindung und Treiber. Das ganze vielleicht noch redundant und bei 20 Grad minus und bei 70 Grad plus noch zuverlässig. Ach ja, die EMV darfst du auch nicht vergessen. Wäre schade, wenn dein Auto im Tunnel stehenbleibt, nur weil deine Elektronik durch dein eigenes Händie gestört wird :roll:
Mein Tip:
Bau dir einen Prototypen. Vielleicht nur mal für den Anfang mit Tastern 2 Schrittmotoren bewegen?
Gruß, Michael

R(Anschluss 6 zu 1)=0,7 Ohm
R(Anschluss 5 zu 3)=17,9kOhm
R(Anschluss 5 zu 2)=17,9kOhm
R(Anschluss 2 zu 3)=35,9kOhm


Ich glaube nicht, dass man aus diesen 4 Messungen eindeutig bestimmen kann, was für ein Schrittmotor das genau ist.
Guck dir mal hier die verschiedenen Möglichkeiten an:
https://www.roboternetz.de/bilder/schrittmotorprinzip3.gif
Vielleicht kannst du mit Hilfe der Skizzen nochmal gezielt nachmessen.

Dass die Motoren tatsächlich Wicklungswiderstände im kOhm Bereich haben kann ich mir eigentlich nicht vorstellen.

12V / 18 kOhm = 0,67 mA, damit bekommst du nichtmal eine Mini-LED ans glimmen.



2. Ist es möglich, dafür auf 12V Basis eine Steuerung zu entwickeln, die nur auf die Eingaben zweier Schalttaster (Hochschalten bzw. Runterschalten) die Schaltvorgänge vornimmt? (Z.B. Schalten von Gang 2 in 3: Motor 1=100 Schritte, Motor 2=50 Schritte, Motor 1 wieder 100 Schritte)

Klar ist das möglich. Was du dafür brauchst hast du ja schon aufgelistet: Microcontroller, Motortreiber usw.



3. Wie löse ich das Problem, das die Logik weiß, wo die Motoren gerade stehen? Z.B bei Stromausfall während des Schaltvorgangs?

Muss die Logik jeweils genau wissen wo die Motoren stehen oder reicht es, wenn sie ein paar feste Positionen hat?

Vielleicht reicht es ja, wenn nur die Endpositionen, also quasi die Gänge über irgendeinen Geber zurückmelden, wenn sie drin sind.
Wenn ausgerechnet zwischen 2 Gängen der Stromausfällt, könnte man die Motoren ja vielleicht einfach solange in die richtige Richtung drehen lassen, bis der nächsthöhere Gang erreicht und somit die "Orientierung" wieder da ist.



4. Was benötige ich noch, außer Microcontroller, Motortreiber und wie finde ich die Richtigen?


Wenn du nur ein Modell aufbauen willst, das zeigt dass und wie so eine Schaltung funktionieren könnte, kannst du dich ja hier im Forum umsehen.
Über Schrittmotoren und deren Ansteuerung gibt es hier ja eine Menge Infos und ob eine Aktion über einen Sensor oder über einen Taster ausgelöst wird ist ja kein so grosser Unterschied.
Wenn 2 Motoren reichen, kannst du dir auch das grosse Roboternetz-Board und die Motorsteuerplatinen auf www.robotikhardware.de ansehen.

Wenn du allerdings schon mehr in Richtung "Prototyp" arbeitest, bei dem auch die vielen KFZ-typischen Probleme wie extreme Betriebstemperaturen, mechanische Belastung, EMV, Sicherheits-Aspekte usw. schon berücksichtigt werden müssen, vergiss alles was ich geschrieben habe wieder.
An den Problemen tüfteln massenweise hochbezahlte Spezialisten in der Autoindustrie und selbst die haben offensichtlich noch so einige Probleme.

[Torqy]

Zu1: Messsystem Multimeter Voltcraft VC220; R=0Ohm bei Genauigkeit
+/-(0,8%+3dgts(entspr. Auflösung 0,1kOhm)) bei bis zu 200kOhm, alle anderen Verbindungen so wie angegeben korrekt kein Widerstand, oder größer als 20MOhm (Messbereichsende Multimeter).


Dass die Motoren tatsächlich Wicklungswiderstände im kOhm Bereich haben kann ich mir eigentlich nicht vorstellen.

12V / 18 kOhm = 0,67 mA, damit bekommst du nichtmal eine Mini-LED ans glimmen.

Das gibt mir allerdings schwer zu denken, hat jmd. eine Idee, was PIN 1 zu 6 mit 0,7 Ohm für einen Anschluss darstellt?

Ich habe hier mal ein Bild eines der beiden Motoren hineingestellt, unten ist der Anschluss wage zu erkennen.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=227



Muss die Logik jeweils genau wissen wo die Motoren stehen oder reicht es, wenn sie ein paar feste Positionen hat?

Geber lsssen sich bei diesem gegebenen Bauteil nicht nachrüsten. Zudem sind auch innerhalb des Getriebes keine Sensoren verbaut, da dieses (etwa Volleyballgroße) Schaltmodul auf ein serienmäßiges Schaltgetriebe aufgesetzt wird.

Lässt sich die Endstellung der Schrittmotoren nicht mit einer Strommessung im Spulenkreis feststellen, die anhand eines ansteigenden Stromes die Endstellung erkennt und dann abschaltet?

Zu:

Wenn du allerdings schon mehr in Richtung "Prototyp" arbeitest, bei dem auch die vielen KFZ-typischen Probleme wie extreme Betriebstemperaturen, mechanische Belastung, EMV, Sicherheits-Aspekte usw.

und


Kompletter Controller mit Busanbindung und Treiber. Das ganze vielleicht noch redundant und bei 20 Grad minus und bei 70 Grad plus noch zuverlässig. Ach ja, die EMV darfst du auch nicht vergessen.

folgendes:

Das Endprodukt soll eine Blackbox im Innenraum eines Rennfahrzeuges sein, die außer Spannungsversorgung und vielleicht Bremslichtschalter-Eingang nur noch die Taster und die Motoransteuerung als (Ein-)Ausgänge hat. Die EMV halte ich deswegen für vorerst vernachlässigbar, solange die Microcontroller und Motortreiber nicht allzu empfindlich sind. Ich möchte kein neues BUS-Systzem aufbauen, denn die Kupplung soll (in der ersten Ausbaustufe) weiterhin vom Bediener getreten werden.

Der Grund für dieses Vorgehen: (Rennbetrieb!)
1. Kein Verschalten mehr möglich (z.B. beim hochschalten von 4 in 5 fälschlicherweise in 3 => Motorschaden)

2. Kurze Schaltzeiten von bis zu 80ms.

3. Sicherheit, da Schaltvorgang ohne die Hände vom Lenkrad zu nehmen, möglich.

4. Möglicherweise Gewichtseinsparung.

5. Später dann Schaltvorgänge ohne Kupplungsnutzung nur durch Momentenunterbrechung mittels Zündungs- oder Einspritzunterbrechung.

6. usw.

Ich werde mir nun den Kabelbaum (bzw. Schaltplan) des Spenderfahrzeugs besorgen - ein Vorgehen, dass mir peinlicherweise erst jetzt einfällt. ](*,)

[Manf]

Ich habe hier mal ein Bild eines der beiden Motoren hineingestellt, unten ist der Anschluss wage zu erkennen.
Ein Schrittmotor sieht anders aus. In der Mitte das Bildes ist ein Anker eines Kommutatormotores (Gleichstrom oder Allstrom). Die 0,7Ohm sind sicher der Widerstand der Ankerwicklung. Andere Anschlüsse braucht er ja grundsätzlich nicht.
Es können ja noch Sensoranschlüsse dran sein. Gabellichtschanken zur Drehzahlmessung oder ähnliches was ich aber auf dem Bild nicht gesehen habe.
Unter dem Motor ist ein Gasherd zu erkennen, der für die Funktion des Motors im allgemeinen nicht benötigt wird.
Manfred

Könnte nicht aber der Zündfunke des Gasherds etwa den Motor....?

Spaß beiseite, das ist ein Gleichstrommotor, im Kfz bestimmt mit Permanentmagneten. Hin- und herlaufen also ganz einfach mit H-Brücken. Ist im RoboterNetz auch mannigfaltig dokumentiert.

Vielleicht laufen die Motoren ja gegen mechanische Anschläge, wenn sie die Gänge schalten? Denn für die Nachbildung der Handbetätigung (Hebel links rechts vor zurück) würden ja schon 2 Motoren reichen. Hast Du schon durchblickt, welcher Motor da was macht? (Ach der dritte kuppelt, stimmts?)

Äh, und übrigens, setzt Du Dich da dann selbst rein?

[Hessibaby]

Hi Torqy,

das was Du da ersteigert hast ist ein Servomotor mit Encoder. Wenn Du an die Anschlüsse 6 und 1 Spannung anlegst sollte sich das Teil drehen.
Passende IC´s für diese Motoren findest Du auf der Website von Infineon unter Automotiv Rubric Gearcontroll.

Gruß Hartmut

[Torqy]

Hallo alle zusammen,

ich habe Neuigkeiten:

- Pin 1 und 6 ergeben den Ankerwicklungswiderstand. Ich habe die Motoren mal kurzfristig betrieben und sie ziehen im Betrieb ca.: 3A

- Die Motoren sind Permanentmagneterregt - beim Auseinanderbauen entdeckt.

- Auf diesem Bild https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=242 kann man die Motorwelle sehen mit den Abnehmestellen für die Schleifkontakte und darunter ein Kunststoffkörper (grau/schwarz), der direkt über dem, wie ich meine Hallsensor läuft. Daher auch die 4 anderen Pins. Zu der internen Schaltung folgendes Bild https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=241 , dass die integrierte Schaltung zeigt mit dem besagten Hallsensor in der Mitte. Ich denke nun mal laut: Wenn in dem Kunststoffkörper, symmetrisch verteilt, magnetische Stoffe sind, dann bekomme ich über den Sensor ein Drehzahlsignal, welches sich auswerten ließe.

Nun noch ein paar Fragen:

- Sollte ich nicht, so es sich denn um einen Hall-sensor handelt, auch auf Pin 4 irgendeinen Widerstand messen?

-
Passende IC´s für diese Motoren findest Du auf der Website von Infineon unter Automotiv Rubric Gearcontroll. Meist du die Seite: http://www.infineon.com/cgi/ecrm.dll/ecrm/scripts/sol_ov.jsp?oid=14104&cat_oid=-8257

- Kann ich bei z.B. Conrad ein zu prommierendes Modul bekommen, dass
die von mir angedachten Schaltungen vornehmen kann?

- Wie kann ich sicher herausfinden, welche Betriebsspannung der Hallsensor benötigt, ohne ihn zu zerstören? Denn die Ausgabespannung kann ich ja dann eifach ausoszilloskopieren.

Und ein paar antworten:

- Endanschläge im Getriebe sind natürlich vorhanden, aber diese verhindern nicht, dass z.B. eine permanent einwirkende Kraft (Hand auf Schalthebel / Motor unter Strom...) einen Synchronringschaden verursacht. Im Betrieb MUSS die Schaltwelle kraftfrei sein.

- Ja ein Motor übernimmt den Schaltvorgang (vorne/hinten) und einer die Gassenwahl (rechts/links), der dritte kuppelt, wird aber von mir nicht eingesetzt.

- Ja ich setze mich dann da rein, werde aber einen mechanischen Schaltkopf immer dabei haben um im Zweifelsfall mal eben auf mechanische Schaltung wieder umrüsten zu können.

So langsam kommt in die Sache Grund hinein,
Roland