Forum: HF, Funk und Felder Grundlagen funkgesteuerte, exakte Antriebssteuerung in rotierendem Bauteil


von Tom (Gast)


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Hallo zusammen,
nachdem die Anfrage im Bereich "µC & Elektronik" wohl falsch aufgehoben 
war, hier nochmal die überarbeitete Version ;)

im Rahmen einer Projektarbeit für die Hochschule bin ich gerade dabei,
mich in die Thematik von Antrieben sowie Funkübertragungen
einzuarbeiten. Die Grundidee ist, in der Umgebung einer Fertigungshalle
einen Antrieb (vermutlich Piezo-Linearantrieb) fernzusteuern. Diese 
Verstellung soll über
eine µm-genaue Messeinheit sicher erfasst werden,außerdem soll der 
Verstellwert an eine Art
Ansteuergerät mit Digitaldisplay übertragen werden, das außerdem Tasten 
zur Verstellung des Motors aufweist.

Bei einer anderen Aufgabe in der gleichen Firma ist meines Wissens ein 
Sender im 2,4
GHz-Bereich im Einsatz, allerdings eben lediglich ein Sender, der im
Betrieb steht (nicht rotiert). Bei der vorliegenden Aufgabe geht es um 
ein schnell rotierendes
Bauteil, in das Sender, Antrieb und Controller integriert sind. Die
Verstellung, also Funkübertragung etc., muss allerdings lediglich im
Stillstand möglich sein.

Meine Frage war nun grundsätzlich, welche Bauteile ich genau benötige,
sprich, beim Ansteuergerät wohl Sender und Empfänger, ebenso beim 
Bauteil. Eventuell würde ein Empfänger im Bauteil sowie ein Sender im 
Ansteuergerät ausreichen, sofern der Antrieb die vorgegebene Verstellung 
in Zusammenspiel mit der Messeinheit, jedes mal sicher erreicht, ohne 
notwendige Korrektur durch das Ansteuergerät. (Wobei eine definitive 
Aussage über die Verstellung sehr wichtig ist!)

Nach meiner Ansicht bräuchte ich somit vermutlich bei beiden einen 
Mikrocontroller (worauf ist hier zu achten, bei der vorhandenen Aufgabe? 
An welchen Hersteller könnte ich mich wenden, für eine erste 
Einschätzung oder auch eine spätere Ausführung?), einen Transceiver 
inklusive Antenne, eine Batterie sowie natürlich Messsystem und Antrieb 
im Bauteil und Display und Verstelltasten im Ansteuergerät. Ebenso 
natürlich bei beiden eine Batterie zur Stromversorgung.
Der Mikrocontroller würde praktisch das Funksignal jeweils auswerten und 
die Übermittlung der Daten an Antrieb und Wegmesssystem gewährleisten, 
ebenso eventuell die Koordinierung der beiden, dass das geforderte 
Verstellmaß sichergestellt wird. Auf der anderen Seite wäre natürlich 
die Aufgabe des Mikrocontrollers, die Tasteneingaben aufzunehmen und den 
Verstellweg auf dem Display anzuzeigen.

Das ganze geschieht außerdem
in einem sehr begrenzten Bauraum, möglichst kleine Komponenten wären
also wichtig.

Liege ich mit diesen Annahmen richtig? Kann jemand einen Hersteller
empfehlen, bei dem ich mich bezüglich eines Gesamtkonzeptes der Aufgabe
informieren könnte?

Bezüglich der genauen Funktechnologien habe ich auch noch so meine
Schwächen, meines Wissens ist das in einem anderen Fall verbaute kein
Bluetooth-Modul, oder ähnliches, aber was genau ist da der Unterschied?
Also "normale" 2,4 GHz-Module, Bluetooth-Module, ZigBee-Module, etc? 
Wichtig ist eine weltweit nutzbare Funktechnologie, so bin ich auf das 
2,4 GHz-Band gestoßen. Ein notwendiges umprogrammieren oder umbauen bei 
anderen Frequenzen wäre nicht wünschenswert.

Ich hoffe, mir kann jemand trotz meiner anfängerhaften Fragen
weiterhelfen ;)

Vielen Dank bereits im Voraus!

Viele Grüße
Tom

von Morgenmuffel (Gast)


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Ich habe mir deinen Text durchgelesen und bin zu dem Ergebnis gekommen, 
dass man die Hälfte der Antworten bei google finden könnte, wenn man 
danach sucht. Wenn du also deine Arbeit nicht selber machen willst, so 
klingen die Fragen für mich, dann bezahl jemanden dafür.

von Tom (Gast)


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Ich habe einiges gegooglet, wüsste aber nicht, nach was genau ich suchen 
muss, um die benötigten Bauteile herauszufinden. Durch das googlen bin 
ich ja auch schon auf meine Vermutungen dazu gekommen, mich würde nur 
interessieren, ob diese Vermutung über die benötigten Bauteile so 
stimmen kann, dann hätte ich einen möglichen Anhaltspunkt. Auch hab eich 
nichts über Google gefunden, ob es möglich ist, dass ein Antrieb über 
einen Mikrocontroller mit einer Messeinheit gekoppelt ist und eine 
exakte Verstellung vornehmen kann. Mir geht es hier nur darum, was vom 
Prinzip er möglich ist, ich möchte keine exakten Bauteile oder 
dergleichen erfahren, nur, ob meine Grundidee mit den Grundtypen der 
Bauteile, wie ich sie aufgezählt habe, so möglich ist.

Die Frage zu den Funkfrequenzen ist dabei auch eher zweitrangig, ich 
könnte mich vermutlich auf die im anderen Fall verwendete Art von Funk 
stützen und diese weiterhin verwenden, ich habe leider wohl nicht die 
richtigen Stichworte bisher gefunden, um die exakten Unterschiede für 
den jeweiligen Anwendungsfall von ZigBee, Bluetooth und "normalen" 2,4 
GHz-Modulen zu finden. ZigBee soll auf stromsparende Übertragung 
offenbar ausgelegt sein, es gibt aber auch Low-Power-Bluetooth-Module 
und jeder Hersteller wirbt natürlich nur mit den Vorteilen. Auch genaue 
Vor- und Nachteile der jeweiligen Technologien vor dem Hintergrund der 
Maschinenumgebung habe ich nicht entdeckt leider.

von Tom (Gast)


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Noch ein kleiner Nachtrag: Bezüglich des an Hersteller wendens: Ich weiß 
leider auch nicht, ob ich mich für den Fall an einen Hersteller von 
Mikrocontrollern wenden soll oder an Hersteller von Funkmodulen, weil 
ich nicht weiß, inwiefern sich ein Hersteller des einen mit dem anderen 
Gebiet auskennt, etc. Oder ist das Standard, dass sich 
Funkmodulhersteller mit Mikrocontrollern auskennen? Oder gibt es von 
Haus aus Anbieter, die solche Lösungen anbieten, aber kein Hersteller 
sind?

von Holler (Gast)


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Deine Ausführungen sind einerseits sehr weitschweifend, anderseits 
fehlen wichtige Infos.
Vor allem fehlen Infos zum Interface zur Antriebs- und Messeinheit sowie 
Angaben zur Komplexität der Datenverarbeitung.

Im Bereich "µC & Elektronik" werden oft Controller der Firma Atmel 
diskutiert, die bieten immer eine Reihe von AD-Wandlern und DA-Wandlern, 
außerdem PWM-Kanäle. Ich nehme an, dass du damit ein Tnterface bauen 
kannst.
Außerdem läßt sich selbstverständlich daran ein Funkmodul anschliessen.
Die Rechenleistung dieser Controller z.B. aus der Atmel XMEGA-Reihe ist 
eher bescheiden, aber sowohl Atmel, Microchip, ST, TI etc bieten 
deutlich schnellere, aber auch viel komplexere uC an.

Bei der Bewertung der verschiedenen 2,4 GHz Funktechniken schließe ich 
mich meinem Vorposter an, einfach mal Googlen.

Nimmst du ein Bluetooth-Modul, könntest du auf der Sendeseite ein 
Smartphone mit geeigneter App nutzen, ein besseres Display bekommst du 
nicht.

Ansonsten auch ein beliebig simpler Controller mit zwei Tasten, 
LCD-Display und Funkmodul.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Tom schrieb:
> Oder ist das Standard, dass sich
> Funkmodulhersteller mit Mikrocontrollern auskennen?

Eigentlich alle Funkmodule haben eine Schnittstelle, die zum Anschluss 
an einen Mikrocontroller geeignet ist. Deshalb könnte man schon 
vermuten, dass sich die Funkmodul-Hersteller auch irgendwie mit 
Mikrocontrollern auskennen.

Hast du dir überhaupt schon mal ein Datenblatt von so einem Funkmodul 
angeschaut?

Falls es von deinem Wohnort nicht sehr weit nach Nürnberg ist, könntest 
du dort die Embedded World besuchen, da findest du mit sicherheit viele 
Firmen, die sich mit Mikrocontrollern und Funkmodulen auskennen und auch 
die entsprechenden Produkte.

von Holler (Gast)


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Tom schrieb:
> ich habe leider wohl nicht die
> richtigen Stichworte bisher gefunden, um die exakten Unterschiede für
> den jeweiligen Anwendungsfall von ZigBee, Bluetooth und "normalen" 2,4
> GHz-Modulen zu finden.

Die Unterschiede liegen im darüber liegendem Protokoll. Während die 
"normalen" 2,4 GHz-Module nur OSI-Schicht 1 oder max 2 implementieren, 
reichen die beiden anderen bis Schicht 4. D.h., die haben bereits ein 
Controller zur Implementierung des Protokolls mit drauf.

von Tom (Gast)


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Holler schrieb:
> Deine Ausführungen sind einerseits sehr weitschweifend, anderseits
> fehlen wichtige Infos.
> Vor allem fehlen Infos zum Interface zur Antriebs- und Messeinheit sowie
> Angaben zur Komplexität der Datenverarbeitung.

Unter 
http://www.piezomotor.se/products/linear/piezo-legs-linear-twin-20n/ 
findet sich im Dokument die Aussage "Another option is
an analogue driver that regulates the motor speed by means
of an ±7 V analogue interface. One of the more advanced
alternatives is the PMD101 Microstep Driver/Controller.", dort wird auch 
ein Stecker beschrieben, mit den verschiedenen Kabelbelegungen offenbar. 
Das wird der vermutlich verwendete Antrieb sein. Die Messeinheit ist 
noch nicht sicher bestimmt.

Was genau ist denn mit der Komplexität der Datenverarbeitung gemeint? Im 
Ansteuergerät soll der bekommene Messwert auf dem Display angezeigt 
werden und in die andere Richtung soll die Tasteneingabe auf dem Display 
angezeigt und an das Bauteil gesandt werden. Dort soll es dann die 
Verstellung des Motors steuern und die gemessene Verstellung aufnehmen 
und wieder an das Ansteuergerät zurücksenden.

Holler schrieb:
> Im Bereich "µC & Elektronik" werden oft Controller der Firma Atmel
> diskutiert, die bieten immer eine Reihe von AD-Wandlern und DA-Wandlern,
> außerdem PWM-Kanäle. Ich nehme an, dass du damit ein Tnterface bauen
> kannst.
> Außerdem läßt sich selbstverständlich daran ein Funkmodul anschliessen.
> Die Rechenleistung dieser Controller z.B. aus der Atmel XMEGA-Reihe ist
> eher bescheiden, aber sowohl Atmel, Microchip, ST, TI etc bieten
> deutlich schnellere, aber auch viel komplexere uC an.

Alles klar, dann schaue ich mich bei Atmel mal um, danke!

Johannes E. schrieb:
> Eigentlich alle Funkmodule haben eine Schnittstelle, die zum Anschluss
> an einen Mikrocontroller geeignet ist. Deshalb könnte man schon
> vermuten, dass sich die Funkmodul-Hersteller auch irgendwie mit
> Mikrocontrollern auskennen.
>
> Hast du dir überhaupt schon mal ein Datenblatt von so einem Funkmodul
> angeschaut?

Ok, besten Dank!
Datenblätter habe ich mir schon so einige angeschaut, wenn man 
allerdings nicht weiß, worauf man dabei achten muss, fühlt man sich ein 
wenig auf verlorenem Posten, irgendwie...

Holler schrieb:
> Die Unterschiede liegen im darüber liegendem Protokoll. Während die
> "normalen" 2,4 GHz-Module nur OSI-Schicht 1 oder max 2 implementieren,
> reichen die beiden anderen bis Schicht 4. D.h., die haben bereits ein
> Controller zur Implementierung des Protokolls mit drauf.

Alles klar, ich denke, dass für meinen Fall ein "normales" Modul 
ausreichen würde, außer natürlich man möchte die Idee einer 
Smartphone-Steuerung umsetzen. Danke!

von A. W. (uracolix)


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Fuer die Aufgabe kaeme u.a.
<werbung vendor="Atmel">
 * ein ZigBit oder
 * Dresden Elektronik-RFA1 Modul oder
 * ein ANS-Module
</werbung>
 in Frage.

Mit AVR-GCC/AVR-libc/uracoli duerftest recht rasch deine Messdaten
senden und auch den Sensor parametrieren koennen (TX/RX).

Wenn groessere Reichweiten im Spiel sind, dann kannst du auch auf
ein AT86RF212 basiertes Modul (Atmel Zigbit oder ANS) ausweichen.

Wenn du dich mit dem Funkkram nicht so genau befassen willst, weil
dein Fokus eher auf der Sensorik liegt, dann melde dich mal,
es gibt da ein kleines aber feines Ingenieurbuero, dass dir sicher
gern weiterhilft (axel at uracoli dot de).

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