Magnetventile steuern

[maxman1506]

Hallo alle zusammen,

ich bin ziehmlich neu hier und hab da mal ne (vielleicht blöde) Frage. Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Also ich plane gerade einen pneumatischen Roboter. Dieser soll auf einem Display ein Menü anzeigen ( GLCD 128x64 mit 20 pins hab ich schon ). Neben dem Display will ich 4 Taster anbringen, damit man die einzelnen Programme abrufen kann. Beim auslösen der einzelnen Programme, sollen Magnetventile (12V) angesteuert werden ( 5 Ventile ).

So wie ich das bisher verstanden habe (Sorry, bin echt noch Einsteiger), brauche ich dafür ein Display shield ( zb. ITDB02 Arduino Shield V1.3 ???), dann ein Arduino MEGA 2560 MEGA2560 ATMEGA AVR Board ??? und dann halt noch was um die 5 Magnetventile anzusteuern,oder ? Dort muss ich ja 12V erreichen, wobei die Ausgangsspannung für Signale am Megaboard ja geringer ist.

Bin ich auf dem richtigen Wege? Was könnt ihr mir empfehlen und hab ich noch was vergessen?

Ich wäre euch sehr dankbar wenn ihr mir helfen könntet!

Gruß Maxman1506

[021aet04]

Ich würde nicht auf Hydraulik oder Pneumatik setzen, da die Ansteuerung bzw Positionierung komplizierter ist. Ein weiterer Nachteil ist die relativ hohe Leistung für die Druckerzeugung. Ich würde alles auf Elektromotoren/Servos/... setzen.

Im Grunde genommen braucht man nur einen Mikrocontroller (µC). Das Display Shield dient nur der leichteren Ansteuerung. Man übergibt dem Shield nur die Daten. Um die Displayansteuerung kümmert sich das Shield (ist im Prinzip auch nur ein µC).
Je nachdem wie du dich schon auskennst (mit Programmieren,...) würde ich auf einen kleinen Controller setzen z.B. einen Atmega88. Je mehr man machen will kann man dann auf einen größeren Controller setzen. Du kannst dann die einzelnen Dinge lernen (einfache Ein/Ausgabe, Bussysteme wie SPI/I2C/UART/..., Displayansteuerung,....). Paralell dazu kannst du einen Roboter bauen. Notfalls kannst du den Aufbau modular gestalten, das du wenn nötig auf einen größeren Controller,... setzen kannst.

MfG Hannes

[maxman1506]

Hallo Hannes,

danke für die schnelle Antwort.
Also fürs Programmieren hab ich jemanden, der mir das Programmieren erklären kann.

Die Drucklufterzeugung wird seperat geschaltet. Das ganze sollte auch dauerhaft an eine Steckdose angeschlossen werden.
Kann ich dafür ein einfaches 9V Netzteil nehmen und das Board damit versorgen? Der Kompressor schaltet sich bei ausreichendem Druck im Druckbehälter selber aus.

Das heißt im Grunde, die ganze Pneumatik (wie zb. das positionieren etc. ) läuft nicht übers board. Einzig die Magnetventile sollten angesteuert werden. Kann ich dafür diese 12V Channel Relais nutzen um die 12V Spannung der Ventile zu erreichen?

Gruß Maxman

[021aet04]

Für das Arduino Board kannst du ein 9V Steckernetzteil nutzen. Welches Channel Relais hast du. Könntest du einen Link posten? Wenn du mit Pneumatik positionieren willst (mehr als 2 Positionen) funktioniert das nicht, zumindest nicht ohne erheblichen Aufwand. Die Ventile solltest du nicht mit Relais sondern mit Transistor oder Fets ansteuern. Es ist kompakter, einfacher zu schalten und es gibt keine Kontakte bzw mechanische Teile. Dadurch hast du eigentlich nur Vorteile. Du brauchst für die Ventile eine eigene Versorgung. Wenn du mehrere Positionen anfahren willst brauchst du einen Regler, der die Position genau regelt und dazu musst du einen Halbleiter einsetzen, da ein Relais zu langsam schaltet. Der Verschleiß ist auch sehr groß.

Wenn der Roboter direkt aus der Steckdose versorgt wird ist das mit Verbrauch eher zweitrangig. Ich hatte gedacht das es ein mobiler Roboter wird.

Auch wenn du jemanden hast der dir das Programmieren beibringt musst du lernen. Ich würde trotzdem mit einem kleinen µC anfangen. Es ist im Prinzip egal ob du dir Programmieren sellbst beibringst (Internet,...) oder dir jemand hilft. Probleme treten immer auf.

MfG Hannes

[maxman1506]

Ah okay,

also Transistoren hab ich mich drüber informiert, nur wie bekomme ich die richtigen Werte dafür heraus? kann ich sowas auch über die Arduino-Software bestimmen? Ich bin leider kein Elektriker.

Desweiteren würde mich interessieren wie ich die Magnetventile zusätzlich mit Strom (12V) versorgen?

Die Stellwege werden immer nur ganz oder garnicht benötigt, das heißt ich muss keinen bestimmten Verfahrweg der Zylinder einstellen können.

[Vitis]

Wenn Du 12V brauchst, dann nimm n 12V Netzteil ...
von dem kannst Du auch dann entweder per Linearregler oder Schaltregler
runter auf Deine µC-Betriebsspannung.

Da eh schon genug Energie für die Pressluft rausgehauen wird kommts auf die
paar Milliwatt Abwärme auch nicht mehr an.

Die Ventile schaltest Du am Einfachsten per Relais oder per Transistor in Emitterschaltung. Welcher Transistor oder welches Relais hängt vom Strom ab die die Ventile ziehen. Würd mich wundern wenn die Ardurino-Software das für Dich berechnet.

Auf jeden fall ... Freilaufdioden nicht vergessen und ggf. Funkenlöschung am Relais sonst knarrt's im Radio und die Kontakte sind bald Geschichte.

[Richard]

Ah okay,

also Transistoren hab ich mich drüber informiert, nur wie bekomme ich die richtigen Werte dafür heraus?

Als erstes musst Du wissen wie fiel Strom ein Ventiel zum Schalten braucht, dann kann man einen Transistor der diesen Strom schalten kann aussuchen. Dazu gibt es Tabellen b.z.w. Datenblätter Google Transistor 12V 100 mA z.B. und man bekommt Vorschläge. :-)

Auch gut für Dich http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powsw1.htm

Gruß Richard

[maxman1506]

Erstmal vielen dank für eure Antworten!

Jetzt werde ich als nächstes die Werte der Ventile raussuchen und mich um Transistoren kümmern und Freilaufdioden etc.

Hab heute meine ersten Erfahrungen mit dem DFRduino Mega Board gemacht. Das mit dem Programmieren ist doch einfacher als ich dachte, bisher, denn viele Dinge hatte ich schonmal in der Schule und beim Studium, zwar nur kurz und knapp, aber das Verständnis dafür ist da ;)

Ich werde mal meine weiteren Erfahrungen als totaler Neueinsteiger hier veröffentlichen und hoffe das mir weiterhin so fleißig geholfen wird.

Bin echt begeistert vom Forum.

Also, bis die Tage!

[021aet04]

Statt der Transistoren kannst du auch Fets verwenden. Da braucht man keine Vorwiderstände, wie für die Basis des Transistors, berechnen. Das ist aber auch nicht sehr schwierig. Ich setze aber eher auf Fets.

MfG Hannes

[Richard]

Statt der Transistoren kannst du auch Fets verwenden. Da braucht man keine Vorwiderstände, wie für die Basis des Transistors, berechnen. Das ist aber auch nicht sehr schwierig. Ich setze aber eher auf Fets.

MfG Hannes

Die haben ja auch einen sehr niedrigen R ON, sollten aber Lo Level Typen sein sonst wird es schnell "Haarig" mit der Ansteuerung...
Den Vorwiderstand von reinen Schalttransistoren berechne (ich) nicht großartig, 1k5 passt meistens gut. :-)
Gruß Richard

[021aet04]

Das mit den Low Level Fets stimmt. Ein BS170 könnte unter Umständen schon passen, das ist auch ein gängiger Typ (zumindest für niedriegere Ströme). Bei größeren Fets sollte man einen Widerstand von einigen Ohm einbauen oder besser einen Fet-Treiber.

MfG Hannes

[maxman1506]

Nabend,

also ich bin gerade dabei die Stromstärke meiner Magnetventile herauszufinden, aber ich finde nur die Spannung und die Leistung. Aber ich brauch doch noch für die FETs die Stromstärke, oder vertue ich mich da?

Gruß Maxman

[Besserwessi]

Aus Leistung und Spannung kann man die Stromstärke ausrechnen, zumindest näherungsweise. Für die Auslegung des Transistors reicht es jedenfalls.

[maxman1506]

Ah, okay...bekomm ich hin. Vielen Dank!

[maxman1506]

Servus alle zusammen,

also ich hatte in letzter Zeit leider nicht so viel Zeit, aber ich bin weiter gekommen.

Also ich habe jetzt meinen Aufbau so geplant:

Benötigt:

- 6 Pneumatik-Magnetventile (24 VDC; 2 W) gesteuert nach Programm ( 3-4 verschiedene Programm )

Dank eurer Hilfe hab ich mir jetzt MOSFETs besorgt ( BS 170 ). Diese sollen einen Strom von 24 VDC schalten. Das eingehende Signal für die MOSFETs erhalte ich ja aus dem Microcontroller.

Wichtig ist: die Ventile werden nie gleichzeit geschalten ( maximal für 3. sek. lang und dann höchstens 3 Ventile ) also dürfte es auch keine Probleme geben.
Um die 24 VDC zu erreichen hab ich mir einen DC-Wandler besorgt (ich hoffe das Dingen heißt so, jedenfalls lege ich 12 VDC an und 24 VDC kommen raus).

Ausgewählt werden die Programme über ein Touchscreen bzw. so sollte es sein. Verwendet wird hierfür ein ITDB02 shield mit passendem ITDB02 2,4" Touchscreen.

Kann mir einer von euch vielleicht bei dem Display helfen? Und hab ich noch was vergessen?

Gruß Maxman

[H.A.R.R.Y.]

Hallo,

da Du, wie Du selbst schreibst, kein Elektroniker bist, denke bitte an die Freilaufdioden! Ansonsten zerstörst Du Deine BS170 beim ersten Abschalten! Im WIKI-Bereich findest Du einen Hinweis darauf - http://www.rn-wissen.de/index.php/Relais

2W @ 24V macht rechnerisch 84mA. Da könnten die BS170 mit ihren etwa 6Ohm RDS_on ziemlich heiß werden (0,5W). Nimm vielleicht doch etwas mit niedrigerem RDS_on; spontan fällt mir nur BUZ11A ein, aber da gibt es noch viel mehr (Typen von International Rectifier, IRF...). Zum Lernen schaue mal bei Linear-Technology vorbei, da gibt es einen geeigneten Simulator für lau (www.linear.com, nach LT-SPice schauen).

[Besserwessi]

So viel Wärme wird das nicht. 100 mA mal 6 Ohm gibt 0,6V , das gibt dann 0,06 W an Leistung, was durchaus OK ist. Vor allem sind die Ventile auch nur eher kurz an. Der BS170 ist also OK.

Beim DCDC wandler muss man ggf. etwas aufpassen: viele Typen brauchen eine Mindestlast. Auch ist die Zulässig Kapazität am Ausgang ggf. begrenzt.

[maxman1506]

Ah danke für die shcnellen Antworten!

Also die Simulation werde ich heut abend mal ausprobieren. Ich finde sowas immer sehr praktisch. Ich zeichne z.B. meine Maschinenteile alle mit Solidworks und lasse sie nachher auch simulieren. So erkennt man auch Fehler die einem erst bei der Herstellung oder beim Zusammenbauen auffallen würden.

Bezüglich des DC-DC-Wandlers:

Eingangsleistung: 6-18V
Ausgangsleistung: 12-36V
Ausgangsstrom: Max. 0,5A oder 2A mit Kühlkörper


Ich denke mal das reicht für meine Verwendung.

Ich melde mich wieder wenn ich meinen Schaltkreis simuliert habe!


Ach ja, ich würde gern den 24VDC Kreislauf mit Sicherungen absichern, hat da jemand ne Idee ob ich jedes einzelne Ventil absichern sollte oder alle zusammen?

[021aet04]

Ich würde alle auf einmal absichern. Ansonsten hast du relativ viele Sicherungen. Besser wäre natürlich jede einzeln absichern, dadurch bleiben die anderen Ventile noch aktiv, wenn eines kaputt geht.

MfG Hannes

[maxman1506]

Ja das stimmt, lieber wäre mir auch einzeln, sind ja im Prinzip nur 6 Sicherungen.

Wiederum soll eh kein Ventil funktionieren wenn nur eins kaputt ist, also wäre eine einzelne Sicherung auch nicht verkehrt.

[Besserwessi]

Die Sicherung für einzelne Ventile ist nur von geringem Wert, denn ein defekt der Spulen in den Ventilen ist nicht so wahrscheinlich. Bei einem Defekt eines MOSFETs würde die Sicherung nicht ansprechen, weil auch nicht mehr als der Nennstrom fließt.

Beim DCDC Wandler wäre eigentlich besser einer der aus 12 V etwa 12-15 V macht. Man dann den Ausgang des DCDC Wandlers ja mit den original 12 V in Reihe schalten. Dann muss der Wandler nur rund die Hälfte der Leistung übertragen - halt wie beim Spartrafo. Die Größe des Wandlers sollte aber reichen, auch ohne den Trick.

[maxman1506]

Ah stimmt, das ist natürlich ne Idee. Aber eigentlich denke ich, dass das reichen müsste. Ein Programm läuft nur insgesamt max. 30 sek., in der Zeit wird ja nur der Strom gebraucht, also nur für einen recht kurzen Zeitraum. Es laufen ja auch nie alle Ventile gleichzeitig.

Wenn ich die einzelnen Ventile abgesichern würde, würde ich auch noch einen "Hauptsicherung einbauen, aber der Einwand war gut! Ich werde also wohl die einzelnen Ventile nicht absichern, sondern nur vor den MOSFETs.

Hat jemand von euch auch Erfahrung mit tft's ? In der Robotik wahrscheinlich eher weniger, oder? Würde gern die Programmauswahl über ein tft darstellen.



Ach so, eins noch! Klasse Forum hier, bin echt begeistert. Selbst einem blutigen Anfänger wie mir hilft man hier sehr sachlich und mit guten Ideen! Danke!