Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Servomotor aus DC-Motor und dessen Steuerung


von Florian M. (lauch_henne)


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Hallo Community,

ich bin ein ziemlicher Laie auf diesem Gebiet, also verzeiht schon mal 
vorab bitte die nicht korrekte Terminologie und das nicht Vorhanden sein 
von Fachkenntissen.
Für ein Projekt möchte ich gerne wenn möglich einen Servomotor (nicht 
die Modellbau-variante!) aus einem DC-Motor "bauen" und diesen dann 
anschließend über einen uC ansteuern.
Da ich gelesen habe, das als Servoantrieb quasi jeder Elektromotor in 
Frage kommen kann, dachte ich an einen DC-Motor. z.B. den 
hier:[http://www.luedeke-elektronic.de/products/Elektronik-Module/Mini-Motoren/Mini-Motor-Mabuchi-RC-280RA-2865-45V-DC-34Watt.html]
welchen ich noch mit Hilfe eines Motortreibers (L293D) schließlich mit 
meinem uC kommunizieren lassen möchte.

Meine Fragen:

1.) Wäre der Aufbau denn so möglich? Was für andere Komponenten werden 
noch benötigt, z.B. Servo-umrichter, Geber etc. um meinen DC-Motor quasi 
als Servomotor durchgehen zu lassen?

2.) Der wesentliche Unterschied zwischen einem Servomotor und einem 
DC-Motor ist der, dass ich ersteren mitunter auch in eine bestimmte 
Position fahren kann, wohingegen ich einen DC-Motor nur drehen kann- 
true or false?

3.) Welche Schnittstelle wäre besser für die Kommunikation geeignet? I2C 
oder RS232?

4.) Ist mein Vorschlag bzgl. des Motors geeignet, oder gibt es da 
wesentlich bessere?

Mein Budget habe ich für ca. 20€ ausgelegt

Vielen Dank!

von Christian B. (snooz3r)


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Hallo,

was spricht gegen fertige Servo Motoren?

Natürlich kann man mit nem Motor sowas selber bauen....

Wenn du einen Motor nimmst brauchst du ein Getriebe, eine 
Positionserfassung und ggf. Endanschläge für den Motor und ein 
Steuermodul.

Schrittmotoren sind ggf. auch interessant. Das Rad neu zu erfinden macht 
selten sinn.

zu 3. Das kommt auf deine Anwendung an. I²C können einige Controller 
schon intrinsisch.

4. Kommt ebenfalls darauf an was du damit machen willst.

20€ budget.. uC schon vorhanden? Typ?

Grüße
Christian

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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20 EUR reichen ja nichtmal für einen Encoder. Servotechnik ist teuer. 
Wenn das Budget so begrenzt ist würde ich eher zu einem Schrittmotor 
greifen. Und selbst da wird es mit 20 EUR für Motor und Ansteurung 
ziemlich eng.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ganz simpel und vermutlich mit dem Budget machbar ist eigentlich nur ein 
Poti, das mit der Motorachse gekoppelt ist, eben wie in einem Modellbau 
Billigservo. Das Poti kannst du dann mit einem AD Wandler oder mit einem 
der klassischen Servo IC auswerten (M51660L und Konsorten)
Beitrag "M51660L / NE544"

von Florian M. (lauch_henne)


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Als uC verwende ich ein Cortex M3 Board, welches ich schon habe..
Hätte nicht gedacht, dass der Umbau zu einem Servomotor bzw. der 
Servomotor so teuer ist..
Könnt ihr mir dennoch eine gute Seite empfehlen, bei denen ich techn. 
Daten zu Servomotoren finden kann, um zumindest schon mal die 
Ansteuerung zu realisieren und den Motor einfach nachträglich bestelle?

Hintergrund ist der, dass ich eine Platine mit allen benötigten 
Bauteilen wie Spannungswandler, Treiber etc. pp. zur Kommunikation 
zwischen Motor und uC konstruieren möchte!
Da der Motor allerdings so teuer ist, würde ich die Ansteuerung einfach 
ohne ihn anhand seiner technischer Daten auslegen und bauen. 
Anschließend würde ich einen dazu kaufen ( Wenn im Labor bei mir keiner 
da ist zu dem ich Aufgrund von Ferien keinen Zutritt hatte, daher so 
umständlich).
Wenn ich also hypothetisch einen Servomotor hätte.. wie könnte die 
Steuerung aussehen?
Er soll können: In beide Richtungen drehen, an eine bestimmte Position 
drehen und dort verharren, Bremsen, Gas geben.

Vielen Dank!

von Falk B. (falk)


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Florian Müller (lauch_henne)

>Hintergrund ist der, dass ich eine Platine mit allen benötigten
>Bauteilen wie Spannungswandler, Treiber etc. pp. zur Kommunikation
>zwischen Motor und uC konstruieren möchte!

Ein schönes Projekt.

>Da der Motor allerdings so teuer ist, würde ich die Ansteuerung einfach
>ohne ihn anhand seiner technischer Daten auslegen und bauen.

Naja, man kann Vorarbeiten leisten, aber vollenden kann man es nur mit 
Motor. Da wirst du viele Überaschungen erleben, aber hoffentlich auch 
was lernen.

>Anschließend würde ich einen dazu kaufen ( Wenn im Labor bei mir keiner
>da ist zu dem ich Aufgrund von Ferien keinen Zutritt hatte, daher so
>umständlich).

Kauf dir doch einen billigen Motor mit Getriebe und probier es damit.
Pollin lässt grüßen.

http://www.pollin.de/shop/p/OTk3OTg4/Motoren/DC_Getriebemotoren.html

>Wenn ich also hypothetisch einen Servomotor hätte.. wie könnte die
>Steuerung aussehen?
>Er soll können: In beide Richtungen drehen, an eine bestimmte Position
>drehen und dort verharren, Bremsen, Gas geben.

Du hast ja schon ein paar richtige Stichworte genannt. H-Brücke ala 
L298, damit kann man den Motor in der Richtung und im 
Drehmoment/Geschwindigkeit stellen.

Motoransteuerung mit PWM.

Dann brauchst du eine IST-Werterfassung, ein einfaches Poti reicht. 
Dessen Spannung misst man mit dem ADC.

Last but not least braucht es den digitalen Regler im Mikrocontroller. 
Das ist "eigentlich" nur eine einfache Funktion, die zyklisch aufgerufen 
werden muss. Praktisch kann das kniffelig werden, Stichwort Stabilität 
des Regelkreises. Für eine gute Motorsteuerung wird man meist zwei 
kaskadierte Regelkreise nutzen, einen für den Motorstrom und einen für 
die Position. D.h. auch, man muss den Motorstrom messen.

Viel Holz für einen Anfänger! Viel Glück!

Beitrag "PID-Regler mit anti-Windup"

Beitrag "Motordrehzahl "flüssig" regeln mit PWM"

Beitrag "Regelung DC Motor"

von Florian M. (lauch_henne)


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Falk Brunner schrieb:
> Ein schönes Projekt.

Ironie? :) Hintergrund ist der, dass man das gesamte Modul schnell 
tauschen könnte.

Falk Brunner schrieb:
> Last but not least

Ok, bis zum Poti bin ich dacore, da ich mich schon ein bisschen mit dem 
Thema befasst habe..
Alles bis vor den Poti ist doch quasi eine stink normale Motorsteuerung 
für DC Motoren und alles ab den Poti macht diese Motorsteuerung bzw. den 
Motor Servomotor tauglich, oder?


Falk Brunner schrieb:
> Viel Holz für einen Anfänger! Viel Glück!

Joa passt Danke. Werde mich da mal ran machen und recherchieren.
Melde mich dann wieder wenn Fragen auftauchen (sollten)

Lg und besten Dank an alle!

von Peter (Gast)


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Es gibt da den Uhu (google auch nach Uli Huber, der macht das alles). 
Ein typischer Hobbyhalbpfusch aber er geht halbwegs mit der richtigen 
Treiberstufe.

von Michael (Gast)


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Die Rückmeldung des Motors und der damit verbundene Regelkreis macht ihm 
zum Servomotor. Das muss auch kein hunderte Euro teurer Absolutgeber 
sein, ein einfacher inkrementalgeber recht (zumindestens bei einem DC 
Motor) aus.

Aber das ist ja immer eine Sache der Anwendung. Wenn du mit kleiner 
Drehzahl um +/- mm deine Einheit Positionieren willst, brauchst du 
weniger Sensorik also wenn du mit 10k U/min auf 0,0001° genau, hunderte 
Kilo Masse bewegen und in µs Regeln möchtest.

Außerdem solltest du eine Strommessung und damit einen Stromregler 
aufbauen (Bei einem DC Motor ist man dann auch schnell bei einer 
Drehmomentregelung) :)

von bubu (Gast)


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Elm-chan avr

von Falk B. (falk)


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