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Geeigneter DC-Motor für Terrassenabdeckung (Bauelemente)

verfasst von lurre, 28.03.2021, 10:16 Uhr

» » Der Microcontroller soll einerseits die Drehzahl des Motors für den
» » Einklemmschutz überwachen und zum anderen sollen weitere Sensoren wie
» ein
» » Windsensor und ein Schnee/-Regensensor eingebunden werden, wobei
» letzterer
» » aber nur eine Push-Nachricht an mein Handy schicken soll, während der
» » Windsensor bei zu hohen Windgeschwindigkeiten ein Einfahren der
» Abdeckung
» » auslösen soll.
»
» Soweit ok. Beim Einklemmschutz würde ich aber eher an solche Varianten wie
» bei Türen vom Zug bauen. Lichtschranken fallen aus für dein Vorhaben. Also
» bleibt eine Schiene mit vielleicht Leitgummi vorne dran, eine Veränderung
» des Widerstandswertes reicht zum Erkennen eines Klemmers. Auch kannst du
» den Motorstrom (oder zusätzlich) überwachen, steigt dieser Strom
» unverhältnismäßig, ist da was im Weg. Es würde sicher auch ein mit etwas
» Druck gefüllter Schlauch reichen, steigt plötzlich der Druck im Schlauch,
» so ist dem Dach was im Weg.
»
» Schnee-/Regen-/Windsensor dürften dich vor keine Probleme stellen.
»
» Du kannst bedenkenlos deinen vorhandenen Motor nehmen. Natürlich sind 30
» Ampere Anlaufstrom eine Hausnummer, für heutige Mosfets aber kein Problem.
» Du hast mit dem Motor den Vorteil, das der ganz sicher passt von der
» Leistung her (eher ist der bissel überdimensioniert). Da der Motor jedoch
» nicht dauernd im Einsatz ist, spielt der Stromverbrauch keine Rolle.
» Wichtig ist die Reserve, welche du hast. Deine Mechanik wird mit der Zeit
» schwergängiger, die Witterung macht dein Dach schwerer (Dreck, Schnee,
» Wind, Wasser...). Die Lager werden mit der Zeit auch etwas mehr an Kraft
» "verschlingen". Und vielleicht willst du ja noch was anbauen (besserer
» Regenschutz, Glasfenster, vielleicht auch seitlich einen Windschutz,
» welcher mit dem Dach ausklappt).
»
» Die Drehzahl eines Motors kannst ja auch induktiv oder optisch direkt an
» der Motorwelle auslesen, also brauchts keine Hallsensoren. Wichtig finde
» ich, das du soweit wie möglich auf Abhängigkeiten mit allerlei Sensoren
» verzichtest. Das Dach ist der Witterung ausgesetzt, somit sind
» elektronische Komponenten aufs äußerste belastet. Irgendwie sind dann
» mechanische Endlagenschalter besser als ein Hallsensor, eine
» "teil"elektronische Lösung für den Einklemm-/Blockierschutz ist sicherer
» als die alleinige Überwachung der Motordrehzahl.
»
» LG Sel

Vielen lieben Dank für die vielen Tipps und Hinweise!!
Es handelt sich bei dem Ganzen um ein Praxisprojekt zum Ende meines ELT-Studiums. Und wie so häufig hat man in der Zeit zwar viel "gelernt" und gerechnet, aber wenn man kaum eigene Bastelerfahrung o.ä. mitbringt, bringt einem das alles erstmal herzlich wenig. Das Projekt konnte ich mir selbst aussuchen und kam wie gesagt durch den vorhandenen Motor und den jahrelangen Wunsch (bereits in dritter Generation :D), dass die Terrasse doch bei Bedarf geschlossen werden könne, auf die Idee, dies zu meinem Praxisprojekt zu machen.
Bisher liegt eine halbe Abdeckung sozusagen lose auf dem Dach und ich steige bei Bedarf hoch und hiefe sie (in der Regel mit Unterstützung) auf das Loch - bei Wind muss ich sie zurücklegen, egal ob es regnet oder nicht, denn über dem Loch packt der Wind sie sehr schnell. Alles sehr unkomfortabel, aber eben als Erklärung, wie es zu dem Ganzen kommt und auch als Antwort auf die Frage von DIY-Bastler. Die Abdeckung soll auf die freie Dachfläche zurückgefahren werden - also im Prinzip dorthin, wo sie jetzt schon die meiste Zeit liegt.

Der Vorschlag mit den Hall-Sensoren kam von meinem Betreuer, da z.B. Fensterheber am Auto auch mittlerweile so zu arbeiten scheinen. Die Positionsbestimmung hätte ich aber eh nicht darüber gemacht. Dafür wurden mir mit Blick auf die Witterungsverhältnisse induktive Näherungssensoren vorgeschlagen, was sich für mich auch plausibel anhört, wenngleich mir ebenfalls geraten wurde, die Schaltung möglichst so aufzubauen, dass sie ohne jeglichen Softwarefehler "sicher" ist. Ich hatte deswegen sozusagen doppelte Endschalter vorgesehen, falls aus irgendeinem Grund mal einer "überfahren" wird. Diese sollen den Motor so spannungsfrei schalten, dass er nur noch in die umgekehrte Richtung laufen kann. Das lässt sich über Dioden ja gut realisieren.
Eine, wie du sagst, teilelektronische Lösung für den Einklemmschutz würde ja ebenfalls dem Anspruch entsprechen, dass die Sicherheitsfunktionen nicht softwareabhängig sind - diese Wahl ließe sich also auch sehr gut begründen, was für die Dokumentation ja ebenfalls ein wichtiger Aspekt ist.
Ein stückweit daher rührt auch die Ausgangsfrage nach dem geeigneten Motor - die Entscheidung muss ich ja auch sachlicher begründen als: "der lag halt hier rum." Da hast du mit der genannten Reserve und Erweiterungsmöglichkeiten ja ebenfalls schon Anhaltspunkte genannt!
Problematisch ist halt bei dem Motor, dass ich im Prinzip nichts über ihn weiß - es gibt keine Kennlinie etc. Aber ein vergleichbarar Motor kostet um die 40€ - das ist nicht das Thema.

Ein weiterer Punkt, den du ebenfalls genannt hast, ist die Belastung durch die Witterung. Grundsätzlich hatte ich es mir so gedacht, dass sich die Schaltung komplett in einem Schaltschrank nach Schutzart IP65 unten auf der Terrasse befindet. Dort wären dann auch direkt die Taster angebracht, um die Abdeckung "manuell" zu steuern. Auf dem Dach befänden sich dann nur der Motor und die Endschalter - hier bin ich mir über die Schutzart noch nicht so ganz im Klaren. Sämtliche Motoren für Garagentorantriebe aber auch für Schiebetore (was ja auch witterungsmäßig eher den Anforderungen ähnelt) sind zunächst nach IP30 zertifiziert, sodass eine höhere Schutzart über ein entsprechendes Gehäuse sichergestellt wird. Bei Schiebetorantrieben finde ich dort meistens IP44 oder vllt. mal IP54 - wegen Kondenswasser durch die auftretenden Temperaturunterschiede wurde mir gesagt, es müsse wohl eine höhere Schutzart sein. Aber wenn die gängigen Lösungen alle mit IP44/54 arbeiten und dort exakt die Art von Motoren verbaut ist, auf die ich auch zurückgreifen würde, scheint das doch dem Standart zu entsprechen. Ansonsten müsste ich einen Motor finden, der von sich aus eine höhere Schutzart mitbringt - in Kombination mit der erforderlichen Leistung und einem Hall-Sensor habe ich da nichts gefunden. Wenn ich eine Möglichkeit hätte, auf letzteren zu verzichten, könnte ich da nochmal eine neue Suche starten.

Mit Blick auf die Geschwindigkeit des Motors ist ja dann auch noch dessen Einschalt- und Spieldauer zu berücksichtigen. Er muss ja trotzdem so "schnell" sein, dass er innerhalb der erlaubten ED wenigstens einmal öffnen und schließen kann.

Die Schaltung selbst habe ich in Ansätzen in PLECS simuliert und dort über zeitgesteuerte Signale das Umschalten und die Drehzahlüberwachung versucht zu simulieren. In der Simulation funktioniert das auch. Der praktische Aufbau ist dann natürlich nochmal was anderes. :D

Ideal wäre es aus meiner Sicht, wenn das komplette Projekt zunächst mal ganz ohne Microcontroller auskommt und nur über die Taster arbeitet, und die Einbindung von Wettersensoren am Microcontroller sozusagen "nur" als Erweiterung hinzukommt. Aufgrund der fehlenden Bastelerfahrung weiß ich aber auf Anhieb noch nicht, wie ich die Relais so ansteuere, dass sie entweder auf die Taster oder auf den Microcontroller hören, sich beide aber auch nicht gegenseitig in die Quere kommen.

Bis hierher vielen vielen Dank und einen schönen Sonntag
Gruß
lurre