Forum

Hallo zusammen,

ich habe folgendes technisches Problem:

Ich habe eine Maschine zum Aufwirbeln von Staubpartikeln gebaut.
Angetrieben wird das Ganze durch einen Brushless DC Motor. Durch die
Stäube, die prinzipbedingt auch in das Lager der Antriebswelle gelangen,
ändert sich während des Betriebes immer wieder die Drehzahl. Dies möchte
ich durch eine Motordrehzahlregelung vermeiden.

Im Moment verwende ich folgende Komponenten:
-Hacker A20-22L Evo Motor
-X-55 SB-Pro Motorregler

aus dem Modellbau.

Mit meinen Komponenten kann ich am PC über die Maestro Software die dem
Motorregler beilag, die Drehzahl durch ein PWM Signal vorgeben.

Meine Probleme sind nun:

Leider kenne ich die echte Drehzahl nicht und würde diese gerne
permanent aufzeichnen-- Kann man die Drehzahl über die Software
ermitteln? Ich habe im Internet gelesen, dass bei Brushless DC Motoren
die Drehzahl aus der induzierten Spannung der dritten Motorphase
ermittelt werden kann?!?!?

Ausserdem würde ich die Drehzahl gerne stabiliseren, also bei
Reibwertschwankungen im Lager soll die Drehzahl unverändert bleiben.
Wie kann ich das mit meinen Komponenten erreichen? Oder mit welchen
Komponenten wäre das möglich? Ich würde auch andere Komponenten kaufen,
wenn diese die Vorgaben erfüllen können.

Vielen Dank für eure Hilfe
Ralf

» Leider kenne ich die echte Drehzahl nicht und würde diese gerne
» permanent aufzeichnen-- Kann man die Drehzahl über die Software
» ermitteln? Ich habe im Internet gelesen, dass bei Brushless DC Motoren
» die Drehzahl aus der induzierten Spannung der dritten Motorphase
» ermittelt werden kann?!?!?

Ist doch ein Synchronmotor.

Hallo,
die Lösung mag zwar ein Ergebnis bringen - aber irgendwann sind die Lager hin. Ich halte diese Lösung technisch gesehen für "suboptimal", Murks wäre wohl der bessere Ausdruck.
Ich würde eine staubdichte Lagerung anstreben - also z. B. Motor kapseln und am Wellenaustritt eine schnell zu wechselnde Filzdichtung. Oder den Motor mit einem Lüfter in ein Gehäuse einbauen (Lüfter evtl. auf der Welle, bei zu niedriger Drehzahl getrennt). Der Lüfter saugt reine Luft an, entweder über ein schnell zu wechselndes Filter oder saubere Aussenluft. Am Wellenaustritt aus dem Gehäuse in die Staubkammer sind dann wenige 1/10mm Platz zwischen Welle und Gehäuse, also keine Reibung. Durch den vom Lüfter erzeugten Überdruck im Gehäuse kommt dann kein Staub hinein.(Und es gibt noch mehr Möglichkeiten!).
Grüsse
Hartwig

edit:
jetzt habe ich es verstanden - das mit dem Staub/Lager soll so sein. Der Regler ist eigentlich eine Steuerung (Stichwort "sensorlos". Eingang für den Regler kommt vom Joystick. Du müsstest jetzt ein drehzahlabhängiges Signal (Tachogenerator oder optischer Geber) erzeugen - das wäre der Sensor-Input bzw. das Ist-Signal. Dann brauchst Du einen Sollwertgeber (Poti an einer Referenzspannung - also die Drehzahleinstellung). Eine OP-Schaltung vergleicht dann beide Signale und erzeugt ein Joystick-kompatibles Signal, das auf die Steuerung gegeben wird. (Referenz > Ist = Gas geben, Referenz < Ist = Gas zurück).
Ich kenne mich jetzt mit den Modellbau-Dingen nicht so aus und kann daher keine Empfehlung zur Schaltung geben. Dies soll halt nur das Konzept aufzeigen. Zum Umsetzen braucht man dann die Details also Datenblätter etc. von Motor, Joystick, Regler und natürlich Deine genauen Anforderungen.
Grüsse
Hartwig

Hallo Hartwig,

vielen Dank für deine Antwort.
Die Idee mit dem Überdruck, hatten wir auch schon und ist bereits integriert.

Es ging im Prinzip nur um die Regelung und wie diese zu realisieren ist. Das Grundprinzip mit dem Vergleich zwischen Ist- und Sollwert kenne ich. Mir ging es um die praktische technische Ausführung des Regelkreises.

Aber trotzdem vielen Dank für deine Mithilfe und dein Engagement.

Ich benutze diese Bauteile für den Antrieb:
-Hacker A20-22L Evo Motor
-X-55 SB-Pro Motorregler

Viele Grüße

Forscher 1

» Hallo Hartwig,
»
» vielen Dank für deine Antwort.
» Die Idee mit dem Überdruck, hatten wir auch schon und ist bereits
» integriert.
»
» Es ging im Prinzip nur um die Regelung und wie diese zu realisieren ist.
» Das Grundprinzip mit dem Vergleich zwischen Ist- und Sollwert kenne ich.
» Mir ging es um die praktische technische Ausführung des Regelkreises.
»
» Aber trotzdem vielen Dank für deine Mithilfe und dein Engagement.
»
» Ich benutze diese Bauteile für den Antrieb:
» -Hacker A20-22L Evo Motor
» -X-55 SB-Pro Motorregler
»
» Viele Grüße
»
» Forscher 1

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Hi Ralf,

Einige Infos wären von Vorteil.
Wofür dient die Anlage?
Wie groß ist diese jetzt, wird später sein?
-> muss die Anlage kompakt gebaut sein, oder
kann auch räumlich abgesetzt ein Modulsystem sein?

Staub aufwirbeln:: in einem dichten Zylinder?, oder wo?
Messstationen?

so mal vorerst, es gäbe noch mehr,,, um sich ein Bild machen zu können.
-> denke im ersten Gedanken nicht an eine elektronische Lösungsmöglichkeit,
das auch, sondern mal um eine mechanische.
Deshalb diese Fragen.

Grüße
Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

Hallo Forscher,
wie schon gesagt, ist ein konkreter Schaltungsvorschlag so kaum möglich. Ich habe z. B. keine Angaben dazu gefunden, wie der Regler angesteuert werden soll. Das geht wohl über ein optionales USB-interface, ansonsten über den "Gasknüppel". Für den Insider im Modellbau mag letzteres klar sein, mir sagt das nichts. USB wäre eine Möglichkeit, wenn der Lüfter digital geregelt werden soll.

Geber/Sensor: Entweder ein Tachogenerator oder optisch (Magnetisch ginge auch) ein drehzahproportionales Signal erzeugen. Hier hängt die Schaltung von der gewählten Lösung ab.

Referenzspannung: Du benötigtst eine saubere Gleichspannung deren Stabilität mindestens der geforderten Drehzahlstabilität entsprechen muß. Hier würde aber ein einfacher Dreibein-Spannungsregler (78XX oder LM317 wahrscheinlich vollkommen reichen. Wichtig ist eine gute Entkoppelung von der Versorgungsspannung, also nicht andere Verbraucher mit an die Rferenz hängen.

Regelverstärker:
Der muss das Signal des Sensors mit der Referenz vergleichen und je nach Ergebnis die Drehzahl nachführen - über den Regler. Im einfachsten Fall könnte das mit einem Operationsverstärker gehen. Allerdings ist Vorsorge zu treffen, damit die Regelung nicht schwingt (Der Lüfter würde schlimmstenfalls ständig zwischen maximaler und minimaler Drehzahl pendeln!) - Es muss also irgendwo im System eine Zeitkonstante sein - die ist natürlich auch von Deiner Mechanik abhängig. Zum Verständnis: Stichwort PID-Regler (Diese Regler haben ein auf die jeweilige Anwendung abgestimmtes proportional/integral/differential-Verhalten). Das muss man nicht alles umsetzen, aber die Kenntnis ist hilfreich, um die Regelung effektiv zu gestalten. Zeitkonstanten können dabei z.B. auch in die Signalaufbereitung der Sensoren eingebaut werden.
Der Ausgang des Regelverstärkers muss dann Deinen Regler ansteuern - also quasi den "Gasknüppel" elektrisch nachbilden. Das geht im einfachsten Fall mit einem Widerstand, ansonsten bedarf es möglicherweise eines Transitors oder MOSFETs.
Das Projekt kann man klassisch analog aufbauen, natürlich ist auch der Einsatz eine Microcontrollers denkbar - je nach persönlichen Preferenzen und gegebenheiten des Projektes.
Viele Grüsse
Hartwig

» Hallo Forscher,
» wie schon gesagt, ist ein konkreter Schaltungsvorschlag so kaum möglich.
» Ich habe z. B. keine Angaben dazu gefunden, wie der Regler angesteuert
» werden soll. Das geht wohl über ein optionales USB-interface, ansonsten
» über den "Gasknüppel". Für den Insider im Modellbau mag letzteres klar
» sein, mir sagt das nichts. USB wäre eine Möglichkeit, wenn der Lüfter
» digital geregelt werden soll.
»
» Geber/Sensor: Entweder ein Tachogenerator oder optisch (Magnetisch ginge
» auch) ein drehzahproportionales Signal erzeugen. Hier hängt die Schaltung
» von der gewählten Lösung ab.
»
» Referenzspannung: Du benötigtst eine saubere Gleichspannung deren
» Stabilität mindestens der geforderten Drehzahlstabilität entsprechen muß.
» Hier würde aber ein einfacher Dreibein-Spannungsregler (78XX oder LM317
» wahrscheinlich vollkommen reichen. Wichtig ist eine gute Entkoppelung von
» der Versorgungsspannung, also nicht andere Verbraucher mit an die Rferenz
» hängen.
»
» Regelverstärker:
» Der muss das Signal des Sensors mit der Referenz vergleichen und je nach
» Ergebnis die Drehzahl nachführen - über den Regler. Im einfachsten Fall
» könnte das mit einem Operationsverstärker gehen. Allerdings ist Vorsorge zu
» treffen, damit die Regelung nicht schwingt (Der Lüfter würde
» schlimmstenfalls ständig zwischen maximaler und minimaler Drehzahl
» pendeln!) - Es muss also irgendwo im System eine Zeitkonstante sein - die
» ist natürlich auch von Deiner Mechanik abhängig. Zum Verständnis: Stichwort
» PID-Regler (Diese Regler haben ein auf die jeweilige Anwendung abgestimmtes
» proportional/integral/differential-Verhalten). Das muss man nicht alles
» umsetzen, aber die Kenntnis ist hilfreich, um die Regelung effektiv zu
» gestalten. Zeitkonstanten können dabei z.B. auch in die Signalaufbereitung
» der Sensoren eingebaut werden.
» Der Ausgang des Regelverstärkers muss dann Deinen Regler ansteuern - also
» quasi den "Gasknüppel" elektrisch nachbilden. Das geht im einfachsten Fall
» mit einem Widerstand, ansonsten bedarf es möglicherweise eines Transitors
» oder MOSFETs.
» Das Projekt kann man klassisch analog aufbauen, natürlich ist auch der
» Einsatz eine Microcontrollers denkbar - je nach persönlichen Preferenzen
» und gegebenheiten des Projektes.
» Viele Grüsse
» Hartwig

---
Hallo Hartwig,

Ganz genau solche Gedanken hatte ich auch.
Jedoch, vorsichtig gesagt, nicht geschrieben,
weil meiner Ansicht nach noch nicht das Wichtigste
Problem gelöst erscheint: das Problem des Staubes.
Diesen von den Maschinen effizient fernzuhalten.
Das ist meiner Ansicht nach nur mechanisch lösbar,
zB. durch Ortsversetzung des Motors und mit
Umlenkgetriebe, welches ja leichter gereinigt werden kann.

Erst dann würde ich mit pipi-feiner Elektronik losgehen.
Dann kann es sich ergeben, dass so manches eventuell
nicht mehr erforderlich wäre.

Deshalb meine obige Rückfragen an den TE.

Grüße
Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

Hallo Gerald,

unser Forscher schreibt ja "Durch die Stäube, die prinzipbedingt auch in das Lager der Antriebswelle gelangen"... also nehme ich das mal als gegeben hin, vielleicht geht es ja um die Erforschung von Lagern unter Staubeinwirkung ).
Ausserdem sollte Staub kein wirkliches Problem darstellen...
Und die Frage zielte ja auf die Regelung ab - hier werden Modellbaukomponenten einegestzt - da ist dann schon eine maßgeschneiderte Lösung erforderlich. Über das Forum mal eben eine Lösung zu bekommen halte ich für so gut wie ausgeschlossen (wenn man die nicht selbst entwickeln kann, wird es mit dem Aufbau bzw. der Umsetzung auch eng). So können wir nur Tips zu einer Lösung geben, nicht aber die Lösung anbieten....
Schöne Woche noch

Hartwig

» Hallo Gerald,
»
» unser Forscher schreibt ja "Durch die Stäube, die prinzipbedingt auch in
» das Lager der Antriebswelle gelangen"... also nehme ich das mal als gegeben
» hin, vielleicht geht es ja um die Erforschung von Lagern unter
» Staubeinwirkung ).

Das könnte sein, habe ich jedoch nicht aus den Sätzen rauslesen können.

Seinen Gedankengang habe ich anders interprediert:
"ich baue eine Maschine, die Staub aufwirbelt. Jetzt
habe ich prinzipbedingt das Problem, das Staub die Lager belegt, daher die Drehzahl sich ändert...,,"
.. so in etwa.. - klingt mir eher nicht, danach...



» Ausserdem sollte Staub kein wirkliches Problem darstellen...

jein -- Lager-Abschliff,, "kein Problem?""

/// - mein geistiges Bild:
es könnte ein Zerstäuber sein, der für die Untersuchung
von Staubansammlung in der Luft, den mal abgesackten Staub
wieder hochzutreiben, um zu untersuchen, welche Art Staub
sich da so täglich ansammelt.
..
oder ein Staubtrennungsgerät, der Partikel trennt.
oder ein Gerät um Staub auf etwas zu blasen, um das dann zu untersuchen.
oder....

» Und die Frage zielte ja auf die Regelung ab - hier werden
» Modellbaukomponenten einegestzt - da ist dann schon eine maßgeschneiderte
» Lösung erforderlich. Über das Forum mal eben eine Lösung zu bekommen halte
» ich für so gut wie ausgeschlossen (wenn man die nicht selbst entwickeln

Ja, -- ausserdem fehlen uns echte Angaben, die das Mitdenken erleichtern würden.
.. wieder einmal hat der TE nicht die 7faq beachtet.
Er will einen Lösungsvorschlag, bekommen dafür kaum Infos.
Ist doch ein Deal, oder?

» kann, wird es mit dem Aufbau bzw. der Umsetzung auch eng). So können wir
» nur Tips zu einer Lösung geben, nicht aber die Lösung anbieten....
» Schöne Woche noch
»
» Hartwig

auch eine schöne Woche,
Grüße
Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! Feigling!"

Hallo Gerald,

» jein -- Lager-Abschliff,, "kein Problem?""

ja dann ist's zu spät - daher auch meine Bermerkung eingangs, das die Drehzahlregelung eigentlich eine "Verschlimmbesserung" ist, es sei denn, man will den Staub im Lager haben.

Staub ist fast überall - aber Staubsauger, Autos, Walzwerke, Mühlräder, Flugtriebwerke usw. fallen eher selten durch Staubeinwirkung aus - es gibt da - je nach Sachlage - sehr wirkungsvolle Gegenmaßnahmen (Filzbuchse, Labyrinth, Druck/Zentrifugalwirkung...) Das meinte ich...
staubfreie Grüsse
Hartwig

» Hallo Gerald,
»
» » jein -- Lager-Abschliff,, "kein Problem?""
»
» ja dann ist's zu spät - daher auch meine Bermerkung eingangs, das die
» Drehzahlregelung eigentlich eine "Verschlimmbesserung" ist, es sei denn,
» man will den Staub im Lager haben.

.. habe ich eh gelesen, bin voll mit deiner Aussage.
»
» Staub ist fast überall - aber Staubsauger, Autos, Walzwerke, Mühlräder,
» Flugtriebwerke usw. fallen eher selten durch Staubeinwirkung aus - es gibt
» da - je nach Sachlage - sehr wirkungsvolle Gegenmaßnahmen (Filzbuchse,
» Labyrinth, Druck/Zentrifugalwirkung...) Das meinte ich...
» staubfreie Grüsse
» Hartwig

ja, ganz genau, davon sprach auch ich.

An das Labyrinth und an den Filz dachte ich. Zentrifugalwirkung
- hier wollte ich zwischendurch den Forscher zu Wort kommen lassen,
weil einer meiner Gedanken auch absaugen, bzw. wegblasen
(mittels Druckluft) inkludiert.

Dann war in meinem Denkste "statische Ladung", E-Feld.
- das liebt ja Staub (kommt sicher auch auf die Staubart an).
Das könnte man bei der Welle entsprechend nutzen,
indem man ein E-Feld erzeugt, das den Staub nicht auf die
Welle zieht, sondern auf einen vorbespannten Absorber.
irgendwie... so mal die Idee...

"auch staubfreie Grüße,
"lebe lang und in Frieden"; Spock
Gerald
--

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