Motor und Motorsteuerung für Rührer

[schandmaennchen]

Hallo zusammen,

ich bin neu hier im Roboternetz und eigentlich nicht (zumindest noch nicht) am Bau eines Roboters intressiert.
Mit geht es, um es kurz zu machen, um den Bau eines speziellen Rührers.
Wichtigste Komponente hier ist natuerlich der Motor und dessen Ansteuerung.
Folgendes sollte mit dem finalen Gerät möglich sein:

1) Drehzahl: ca. 1 - 50 RPM
2) Drehmoment im niedrigen Ncm Bereich (3-10 Ncm)
3) Drehzahl regelbar
4) Dauerbetrieb bis ca. 24h
Soweit die Grundvorraussetzung.

Kommerziell gibt es solche Geräte nicht zu erwerben – von daher bleibt nur ein Eigenbau.
Als Motor hatte ich an einen EMG49 von Devtantech gedacht. Fehlt allerdings noch eine Motoranteuerung und ein Controller.
Folgendes sollte im Bestfall damit möglich sein:
1) Bedienung ohne PC (nach Programmierung)
2) Drehzahlvorwahl mittels Taster (Up/Down)
3) Anzeige der Drehzahl auf einem Display (Ist/Soll)
4) Betrieb von 2 Motoren (Rührern) gleichzeitig und unabhängig

Sehr überzeugend fand ich die Video-Demonstration von EMG30 + MD25 + RN-Board auf Robotikhardware.de.
Meint ihr ein gleichartiger Aufbau wäre auch mit einem EMG49 und dem Treiber MD49 (beide von Devtantech, oder einem anderen Treiber) in Kombination mit dem RB-Board möglich?
Es wäre toll wenn ich hier vielleicht ein paar Tipps bekommen könnte ob und wenn ja mit welchen Komponenten ich ein solches Projekt realisieren könnte.

Im Detail ginge es mir um folgendes:
1) Ist es möglich eine solche Schaltung unter Verwendung der EMG49 zu realisieren?
2) Lässt sich ein solcher Drehzahlbereich realisieren (unter Einhaltung der Drehmomentvorgabe)
3) Ist ein vom PC autonomer Betrieb möglich?
4) Welche Komponenten wären die Besten?
5) Gibt es eine Anleitung wie ein solcher Controller Programmiert werden kann (umfangreiche Elektronik-Kenntnisse zum generellen Aufbau sind vorhanden)?
6) Sonstiges was ich bedenken sollte?

Viele Grüße von einem total Roboter-Anfänger :-)

[ranke]

Beim geforderten Dauerbetrieb kommen sicher schnell einige Betriebsstunden zusammen. Das würde ich eher nicht mit einem bürstenkommutierten Motor machen. Bei der angestrebten Leistungsklasse würde auch schon ein kleinerer Schrittmotor genügen, vielleicht der QSH4218-35-026 von Trinamic (z.B. bei Reichelt.de zu EUR 25.95).
Ein Getriebe wird dann nicht notwendig, aber eine Schrittmotor Ansteuerung. Ich glaube im Shop des Forenbetreibers gibt es entsprechendes.

[schandmaennchen]

Hallo ranke,

das ist natürlich ein guter Punkt!
Die Betriebsstunden werden sich natürlich schnell anhäufen.

Ich habe jedoch bedenken dass die Schrittmotoren in dem niedrigen Drehzahlbereich den ich anstrebe (1-50 RPM) etwas zu sehr 'ruckelt' - oder liege ich da falsch?

Viele Grüße und DANKE!

[Geistesblitz]

Dann könnte Mikroschrittbetrieb helfen. Bei 64 Mikroschritten pro Vollschritt hat ein üblicher Schrittmotor 12800 Mikroschritte pro Umdrehung. Bei einer gewünschten Drehzahl von 1rpm würden also immernoch 213 Schritte pro Sekunde ausgeführt werden, bei 50rpm wären sogar 10666 Schritte pro Sekunde nötig. Natürlich kann man auch 32tel- oder 16tel-Schrittauflösung nehmen, dürfte dann immernoch ruhig genug laufen, vor allem, wenn die Motorwelle durch eine gewisse träge Masse gedämpft wird. Ansonsten gäbe es natürlich immernoch die Möglichkeit eines Getriebes.

[ranke]

Sicherlich ruckelt der Motor bei niedriger Drehzahl, er springt quasi von Schritt zu Schritt. Das ist zweifellos eine Quelle von Geräusch und Vibration. Eine weitere Geräuschquelle ist die bei niedriger Drehzahl aktive Stromregelung. Normalerweise sollte man nicht annehmen, das sich das Rührgut daran stört (aber Du hast uns Deinen Prozess auch kaum erklärt). Mögliche Abhilfen hat Geistesblitz schon erläutert, ich möchte noch eine elastische Lagerung des Motors (Gummilager) als zusätzliche "Befriedungsmaßnahme" hinzufügen.
Falls Du eine durchsteckbare Rührwelle haben willst, wirst Du um ein Getriebe für den nötigen Wellenversatz nicht herumkommen, das könnte dann ein vibrationsdämpfendes Riemengetriebe sein.

[schandmaennchen]

In der Tat ist der Prozess des Rührens auch nicht ganz trivial. Es geht zusammengfasst um das Rühren einer niedrig- bis mittelviskosen Flüssigkeit im Bereich von 100-1000 ml.
Ein starkes 'ruckeln' wäre in jedem Fall zu vermeiden. Allerdings scheint mir die Möglichkeit des Mikroschrittes in der Tat sehr intressant. Das sollte das Problem beseitigen.
Auch Vibrationsdämpfungen könnten recht einfach umgesetzt werden.
Ich werde mit den QSH4218-35-026 mal genauer anschauen und mir auch Steuerungen anschauen.
Werde mich dann nochmal kurz melden und die Komponenten auflisten - es wäre schön wenn ein Experte aus eureren Reihen nochmal kurz drüberschauen könnte :-)

Vielen lieben Dank!
Gruss

[021aet04]

Es gibt Schrittmotoren, die eine Steuerung integriert (angeschraubt) haben. Die sind zwar nicht billig (über 100€) aber vielleicht ist das etwas für dich.
https://www.distrelec.at/hybrid-schrittmotoren/schrittmotoren-und-servoantriebe => Die "Schrittmotorbasierten Mechatroniklösungen" von Trinamic wählen.
Es gibt verschiedene Typen bzw Steuerungsarten wie z.B. Richtung/Schritt-Signale, RS485, RS232,...

Eventuell kannst du den Schrittmotor auch so programmieren das du nur Taster für Up/Down anschließen muss (das du nur den Schrittmotor und den Controller brauchst).
Drehzahl könntest du extern messen. Bei einem Schrittmotor ist die Drehzahl immer konstant (wenn keine Schritte verloren gehen). Bei DC- und Drehstrommotoren (nicht Synchronmotoren) ist das anders.

MfG Hannes