Hi Lieber Entwickler/innen.. wie der Titel schon sagt, ich stehe vor einer Herausforderung für meinem Praktikum. Es sind zwei Motoren zu steueren Die Motoren dienen um einen Band von einem (Motor Achse) auf den Anderen zu rollen und der Band soll mit eine konstante Kraft gezogen werden. Am Anfag dachte ich, dass ich die beiden Motoren mit den selben Drehzahl steure, Doch stellte ich fest, dass der gewickelte Band auf einem ziehende Motor schon sein Durchmesser ändert, und damit wird der Ziehkraft der Motor_1 stärke als der andere. ich soll das alles in einer mathematische Modell darstellen, um es später mit C/C++ zu implementieren.. nun weiss ich nicht mehr womit ich anfangen soll. danke euch im Vorraus PS: Als ausländische Student entschuldige ich mich für die Schreibfehler meiner Beitrag.
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@ Praktikant (Gast) >Es sind zwei Motoren zu steueren >Die Motoren dienen um einen Band von einem (Motor Achse) auf den Anderen >zu rollen und der Band soll mit eine konstante Kraft gezogen werden. dann musst du bei einden Motoren Drehmoment (Strom) und Drehzahl (Spannung) regeln. Da während des Aufwickelns der Durchmesser der Wickel wächst/sinkt, musst du das in der Drehmomentregelung berücksichtigen, damit die Zugkraft konstant bleibt. >Am Anfag dachte ich, dass ich die beiden Motoren mit den selben Drehzahl >steure, Nein. Damit erhältst du keine konstante Zugkraft. Der gezogene Motor, von dem das Band abgewickelt wird, muss aktiv bremsen und damit die konstante Zugkraft herstellen. Der ziehende Motor, welcher das Band aufwickelt, muss im Strom und Drehzahl geregelt werden. >Doch stellte ich fest, dass der gewickelte Band auf einem ziehende Motor >schon sein Durchmesser ändert, und damit wird der Ziehkraft der Motor_1 >stärke als der andere. Siehe oben. >ich soll das alles in einer mathematische Modell darstellen, um es >später mit C/C++ zu implementieren.. M = F * r (Drehmoment) M = k * I (Drehmoment ist proportional zum Motorstrom) >PS: Als ausländische Student entschuldige ich mich für die Schreibfehler >meiner Beitrag. Wenn das mal keine Ausrede ist ;-)
@Falk Ich danke dir für die schnelle Antwort. Das Problem ist nähmlich, dass ich die zwei Motoren anhand von eines 2 FU (Frequenzumrichter) steueren muss. http://src.lenze.com/lenze-bibliothek/en/X1%20-%20Accessories/X10%20-%20Modules%20and%20Keypads/X100%20-%20I-O%20modules/MA_E82ZAFSC010_STANDARD-IO_PT_v6-0_DE_EN_FR.pdf Laut der Dattenblatt , bräuchte man für die FU einen Analogen Wert im Bereich 0...10V (um das Sollwert) zu geben und dazu einen Digital Input für Rück- Vorwärts zu definieren. Der Analoge Wert wird mit einem Mikrocontroller und sein DAC ausgegeben.
@ Praktikant (Gast) >Laut der Dattenblatt , bräuchte man für die FU einen Analogen Wert im >Bereich 0...10V (um das Sollwert) zu geben und dazu einen Digital Input >für Rück- Vorwärts zu definieren. Das reicht nicht. Man muss den Strom vorgeben können, nicht nur die Drehzahl und Richtung. Sonst wird das nichts mit der konstanten Kraft.
@Peter
>was sind das für motoren? Synchron oder Asynchron?
Es handelt sich um einen Asynchrone Motoren..
@Falk
könnte man das mit einer Funktion vom Zeit lösen, sodass die bakannte
Angabe (dicke der Band, Durchmesser der Achse, und die Länge der Band )
verwendet werden ?
@ Praktikant (Gast) >könnte man das mit einer Funktion vom Zeit lösen, sodass die bakannte >Angabe (dicke der Band, Durchmesser der Achse, und die Länge der Band ) >verwendet werden ? Ja. Noch besser wäre es, wenn man die Umdrehungen zählen könnte, das ist genauer als die Wickelzeit.
was darfst du denn alles messen ? (wäre es nicht am einfachsten die Kraft bei einer der Umlenkrollen zu messen ?? )
bringt dich aber doch immer noch nicht auf die Kraft. Eigentlich ist selbst die Methode der Leistungsmessung des Motors nur die halbe Miete, da dabei z. B. die Rollwiderstände der Lager unberücksichtigt bleiben. Am einfachsten wäre es wohl, die aufgewendete Zugkraft direkt am Band abzuleiten. dazu könnte man oben zwischen den beiden Umlenkrollen eine definierte vertikale Kraft auf das Band ausüben. Dadurch wird sich das Band durchbiegen. Je niedriger die Zugkraft im Band ist um so größer diese Auslenkung. Die Zugkraft würde sich durch einfach Vektor-Berechnung bestimmen lassen (ggf. korrigiert z. B. durch die Material-Steifheit) Wenn man auf diese Art die Zugkraft bestimmen kann kann man den Aufrollenden Motor mit konstanter Leistung arbeiten lassen während man den abrollenden Motor so steuert, dass er gerade stark genug bremst um die gewünschte Bandspannung zu erreichen.
@Robert: das Messen der Kraft an der Umlenk-Rolle wäre natürlich noch eleganter als mein Ansatz mit der Auslenkung des Bandes. Dafür hätte die Auslenk-Methode ggf. den Vorteil, dass sie den Zugkraft-Verlauf mechanisch etwas dämpft und so unter Umständen zu einer noch saubereren Einhaltung der gewünschten Bandspannung führt als die rein elektronische Variante.
Hallo, Darf man fragen, was für ein band das ist? Solche Probleme, sind doch eigentlich in der Tonband / Kinoprojektor schon gelöst worden. Die Anzahl der Umdrehungen als Referenz zu verwenden ist schlecht, Bänder könnten unterschiedlich dick sein, Die Wickeleigenschaften können variieren, es werden unterschiedlich grosse spulkerne verwendet. Wie sieht es mit Fehlererkennung aus? Band Ende / Band gerissen? Bei einem KinoProjektor ist vor der Aufwickelnden Spule noch ein paar zusätzliche umlenkrollen, von denen eine an einem Langen Hebel hängt. Dieser steuert den Motor. Bewegt sich der hebel nach oben, weil die Spule zu schnell läuft, wird die Drehzahl verringert. Bewegt sich der Hebel nach unten, weil die Spule zu langsam läuft wird die Drehzahl erhöht. Fällt der Hebel bis auf den unteren Anschlag durch wird der Motor soffort gestoppt, Band Ende / Abgerissen. my.kinoton.com/fileadmin/user_upload/film_equipment/Brochures/SPT5000-50 00K_brochure_d.pdf Um das system auf konstante zugkraft umzubauen, eine Feder an den Hebel anbauen, (Federwage) und damit müsste winkelabhängig sich die aktuell gefahren zugkraft ermitteln lassen. gruss
abc schrieb: > Darf man fragen, was für ein band das ist? > > Solche Probleme, sind doch eigentlich in der Tonband / Kinoprojektor > schon gelöst worden. Es ist ein Praktikum. Da wird manchmal das Rad neu erfunden damit man das Erfinden einer Lösung erlernt. Die Lösung und das Problem stehen da nicht unbedingt im Vordergrund. Praktikant schrieb: > @Falk > > könnte man das mit einer Funktion vom Zeit lösen, sodass die bakannte > Angabe (dicke der Band, Durchmesser der Achse, und die Länge der Band ) > verwendet werden ? Entscheidend ist jetzt was es genau werden Soll. Eine Steuerung oder eine Regelung. Bei einer Steuerung gebe ich einfach nur Werte für die Motoren vor und hoffe daß das Ergebnis stimmt. Bei einer Regelung gebe ich Werte vor aber Messe irgendwie das Ergebnis und passe davon abhängig die Stellgröße an. Manchmal reicht eine Steuerung, wenn die Genauigkeit nicht so hoch sein muß oder wenn das Verhalten des Systems gut vorhersagbar ist. Bei einem Tonband gibt es aber schnell Bandsalat. Das Problem könnte man über eine zeitabhängige Funktion lösen, wenn der Zusammenhang garantiert werden kann! Die Genauigkeit ist aber eingeschränkt. Abweichungen können nicht berücksichtigt werden, wenn zum Beispiel das Band kürzer, länger, dünner oder dicker ist. Für einer Regelung baucht man aber Sensoren. Und da ist die Frage, welche sind vorgegeben oder welche darf man noch verbauen. Praktikant schrieb: > Es sind zwei Motoren zu steueren > Die Motoren dienen um einen Band von einem (Motor Achse) auf den Anderen > zu rollen und der Band soll mit eine konstante Kraft gezogen werden. Will ich nur umspulen, könnte eine konstante Kraft an der Welle/Drehmoment ausreichend genau sein wenn die variierende Übersetzugsverhältnisse durch die unterschiedliche Spulendicke noch innerhalb der Tolleranz liegt. Das scheint mir aber nicht der Aufgabe zu entsprechen. Es soll ja die Kraft am Band konstant gehalten werden. Vorausgesetzt beide Motoren und Spulenkörper sind identisch, so kann man über das Verhältnis des Drehmomentes (proportional zum Motorstrom) der beiden Motoren zueinander das Verhältnis der Spulendicken zueinander berechnen. Wenn jetzt noch bekannt ist wie dick die leere und die volle Spule ist, so kann man daraus den aktuellen Füllgrad der Beiden Spulen berechnen. Aus dem aktuellen Füllgrad kann man die aktuelle Spulendicke berechnen. Diese Dicke ergibt mit dem Drehmoment an der Welle die Kraft F die auf das Band wirkt. Nun muß man entweder den Motorstrom entsprechend einstellen oder Messen können. Bei diesem Ansatz läge das wesentliche Know-How in der Formel die aus dem Verhältnis der Drehmomente der beiden Motoren und den Durchmessern der minimal und der maximal gefüllten Spulendurchmesser die aktuelle Spulendicke berechnet. Man kennt 3 Situationen. sei a der Durchmesser der vollen Spule sei b der Durchmesser der leeren Spule. 1. Durchmesser erste Spule leer, Durchmesser zweite Spule voll. Das Verhältnis der Durchmesser entspricht Verhältnis der Drehmomente und ist bekannt sobald man die Spulen mit ihren Maßen festlegt. Diesen Wert nenne ich A (= a/b). Bei unbekannten Spulen muß man dieses Verhältnis messen. 2. Die umgekehrte Situation mit erster Spule voll und zweiter Spule leer. Dieses Drehmomentverhältnis nenne ich B. Es gilt B=1/A. Warum? Ich habe Vorausgesetzt daß beide Spulenkörper identisch sind. Der Aufbau ist symmetrisch. Die Situation 1 ist zu Situation 2 einfach nur spiegelverkehrt. Im Bruch der das Verhältnis des Drehmomentes beschreibt sind nur beide Spulen vertauscht worden. Die Durchmesser a und b haben ihre Plätze (Zähler/Nenner) getauscht. B=b/a=1/(a/b)=1/A 3. Beide Spulen haben 50% des Bandes. Das bedeutet nicht das der Durchmesser in der Mitte zwischen voll und leer liegt. Es ist etwas mehr. Aber beide Durchmesser sind gleich, also auch die Drehmomente. Wie groß ist der Durchmesser?. Das kann man über die dunkelrote Fläche in der Skizze berechnen. Bei Kreisflächen gibt es einen schönen Zusammenhang zwischen Fläche und Durchmesser. In dieser Situation 3 sind die Flächen der beiden Spulen jeweils halb so groß wie die einer ganz vollen Spule. Nun muß man noch einen Weg finden die Durchmesser für alle anderen Füllgrade von leer bis voll zu berechnen. Diese Formel zu erschaffen ist der Kernpunkt der Aufgabe. Wenn man das über die Kreisflächen berechnet, braucht man nicht mehr die Angaben über Bandlänge und Banddicke. Man kennt Kreisfläche voll und Kreisfläche leer. Und es gilt: Die Kreisflächen der beiden Spule sind zusammen immer so groß wie die Kreisfläche einer Vollen Spule. Ich denke der Rest sollte selber geschafft werden. Da es eine mathematische Aufgabe ist sollte die Herleitung dieser Formel in Eigenarbeit erfolgen. Einige Tips für den Weg dahin sind ja nun vorhanden. PS: Es ist vielleicht etwas einfacher in den Formeln mit dem Radius anstatt des Durchmessers zu rechnen. Durchmesser D = 2 * Radius R
Mal ganz nebenbei ist dies weniger eine Frage für den Forenteil µC & Elektronik sondern eher etwas für die Bereiche: Analogtechnik oder Mechanik & Werzeug Es ist nicht leicht zuzuordnen. Aber ein µC hat damit nicht direkt etwas zu tun, auch wenn man es mit einem µC realisieren könnte.
Ich habe ein ähnliches Problem. Reicht es nicht wenn ich sage die Kraft F soll nach M=F*r konstant sein. Jetzt erfasse ich mit einem Sensor die Durchmesser. Kann man dann nicht einfach beide Motoren auf Moment regeln? Für Motor 1 sage ich: M1 = F* r1 und M2 = F * r2. So ist die Kraft doch konstant.
anderer Praktikant schrieb: > Reicht es nicht wenn ich sage die Kraft > F soll nach M=F*r konstant sein Sie muss noch nicht mal konstant sein, Hauptsache das Band hängt nicht durch und zerreist auch nicht. > Kann man dann nicht einfach beide Motoren auf Moment regeln? Nein, da sich die ergebende Drehzahl dann von lagerreibung etc. abhängt. Irgendwo muss schon die Drehzahl einfliessen. Einfacherweise auf einem Motor und der andere macht nur die Zugspannung.
MaWin schrieb: > anderer Praktikant schrieb: >> Reicht es nicht wenn ich sage die Kraft >> F soll nach M=F*r konstant sein > > Sie muss noch nicht mal konstant sein, Hauptsache das Band hängt nicht > durch und zerreist auch nicht. > >> Kann man dann nicht einfach beide Motoren auf Moment regeln? > > Nein, da sich die ergebende Drehzahl dann von lagerreibung etc. abhängt. > Irgendwo muss schon die Drehzahl einfliessen. Einfacherweise auf einem > Motor und der andere macht nur die Zugspannung. Aber wie kann ich den einen Motor gleichzeitig Drehmoment und Drehzahl regeln?
Falk Brunner schrieb: > >>Am Anfag dachte ich, dass ich die beiden Motoren mit den selben Drehzahl >>steure, > > Nein. Damit erhältst du keine konstante Zugkraft. Der gezogene Motor, > von dem das Band abgewickelt wird, muss aktiv bremsen und damit die > konstante Zugkraft herstellen. Der ziehende Motor, welcher das Band > aufwickelt, muss im Strom und Drehzahl geregelt werden. > Aber wie kan man einen Motor gleichzeitig Strom/Moment und Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit regeln?
Ich würde den aufwickelnden Motor auf Drehzahl regeln und den abwickelnden Motor auf Drehmoment. Die Drehzahl am 2. Motor stellt sich dann in Abhängigkeit vom der Zugkraft und der Drehzahl des 1. Motors passend ein. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Hallo "anderer Praktikant" >> Nein. Damit erhältst du keine konstante Zugkraft. Der gezogene Motor, >> von dem das Band abgewickelt wird, muss aktiv bremsen und damit die >> konstante Zugkraft herstellen. Der ziehende Motor, welcher das Band >> aufwickelt, muss im Strom und Drehzahl geregelt werden. >> > Aber wie kan man einen Motor gleichzeitig Strom/Moment und > Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit regeln? Such mal nach dem Stichwort "Kaskadenregelung". Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
anderer Praktikant schrieb: > Aber wie kann ich den einen Motor gleichzeitig Drehmoment und Drehzahl > regeln? Daher schrieb ich: Einer macht das Tempo durch die Drehzahl, der andere die Zugspannung per Drehmoment.
Thorsten meinte aber den Zugmotor. Dieser wird in Drehzahl und Strom (Kaskadenregler) geregelt. Der Motor der folgt nur im Strom. Wobei man natürlich nicht beides, Strom und Drehzahl konstant hält. Effektiv ist es ein Drehzahlregler. Denn das ist der Sollwert. Er gibt eben nur einem innen Stromregler den Stromsollwert vor (der aber schwankt).
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