Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Endlos Motor Potentiometer


von Jonas H. (jonash)


Lesenswert?

Hallo,

ich sitze grade an meiner Abschlussarbeit im Interface Design - kann ein 
wenig mit Arduinos etc. umgehen, aber bei komplexeren Projekten hört es 
dann leider auf.

Für das Abschlussprojekt wollte ich einen Drehteller bauen dessen 
absolute Position ich

a) Auswerten kann
b) über einen Motor ansteuern kann
c) in dem ich den Drehteller direkt per Hand drehe ändern kann

Soweit würde ich das ja mit einen Servo oder einem Stepper Motor 
vielleicht noch schaffen. Das Problem ist aber das der Drehteller von 
außen auch drehbar sein soll. Der Servo fällt dann leider weg, da ich 
zuviel Kraft bräuchte den zu drehen. Bei Konrad habe ich jetzt Motor 
Potentiometer gefunden -

http://www.conrad.de/ce/de/product/442068/Motor-Potentiometer-staubdicht-Stereo-005-W-10-k-ALPS-RK16816MG-10KDX6-1-St/?ref=detview1&rt=detview1&rb=1

Eigentlich scheint es genau das zu sein was ich bräuchte. Leider kann 
ich die allerdings nur um 300° drehen. Ich bräuchte allerdings einen der 
endlos in beide Richtungen drehen kann. Bisher habe ich keine davon im 
Internet gefunden - Daher die Frage, ob es sowas überhaupt gibt?

Oder bin ich sonst mit der Kombination Stepper und Poti für das Projekt 
sowieso falsch beraten.

Wie oben erwähnt kann der Teller auch von Menschen gedreht werden. Daher
muss die Auflösung, der Winkel nicht super akkurat sein. 60 
Unterschiedliche Winkel sollten reichen - der Minutenzeiger einer Uhr 
ist ja auch schon schwer einzustellen. Wichtiger ist das die 
Winkelpositionen sich nicht ändern - also  das nach 2 Umdrehungen 5° 
plötzlich bei 7° sind.


Danke für eure Hilfe
Jonas

von Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)


Lesenswert?

Hi, Jonas,

> ich sitze grade an meiner Abschlussarbeit im Interface Design ...
> ... Drehteller ...
> ... der Drehteller von außen auch drehbar sein soll.

> http://www.conrad.de/ce/de/product/442068/Motor-Po...
>
> ...nur um 300° drehen. Ich bräuchte allerdings einen der endlos in beide
> Richtungen drehen kann. Bisher habe ich keine davon im Internet gefunden

Das ist eine Katastrophe! Du hast ein Vorhaben angefangen und erst jetzt 
stösst Du auf ein Problem, ohne eine Lösung dafür zu haben.
Alle solche kritischen Punkte müssen zu Anfang bedacht sein.

Ein weiteres Problem ist die Unvereinbarkeit eines Potentiometers mit 
"endlos". Denn Poentiometer haben einen endlichen Wertebereich. Bei 
359,9 Grad hätte es vielleicht 10 kOhm, bei 0,0 Grad dagegen wieder 0 
Ohm.
Ds gilt auch für das Motorpotentiometer. Ich befürchte, die Konstruktion 
des Schleifers verbietet "endlos".

Eine Lösung wäre ein doppeltes Potentiometer, das endlos dreht, und 
dessen einer Arm den Cosinus des Winkels gibt und der andere den Sinus.

So etwas kann auch optisch funktionieren, beispielsweise mit optischen 
Encodern. Agilent verkauft so etwas.
Eine Billigversion ist eine Seite Papier unter dem Drehteller, auf die 
ein optisches Muster aufgedruckt ist - das zwei Reflexlichtschranken 
lesen.
Das Muster könnte einen Sinus darstellen, der von zwei versetzten 
Reflexlichtschranken gelesen wird.
Du brauchst dann eine Routine, die aus Sinus und Cosinus den Winkel 
berechnet.

Ciao
Wolfgang Horn

von Georg (Gast)


Lesenswert?

Jonas H. schrieb:
> Ich bräuchte allerdings einen der
> endlos in beide Richtungen drehen kann.

Das gibt es zwar, aber der Übergang von 360 auf 0 Grad ist nicht sauber 
zu realisieren. Mathematisch ist das eine Unstetigkeit, der Wert ändert 
sich auf einer unendlich kurzen Distanz, bloss gibt es sowas in der 
Realität halt nicht. Aber vielleicht stört es dich ja nicht, dass du an 
dieser Stelle kein auswertbares Signal bekommst.

Natürlich kann man Drehpositionen exakt erfassen: mit 
Incremental-Encodern, Absolut-Encodern oder Synchro-Resolvern. 
Incremental-Encoder müssen nach dem Einschalten durch eine 
Referenzposition kalibriert werden, Abslout-Encoder nicht, dafür sind 
sie wesentlich teurer, und alle 3 dürften dein Fachwissen deutlich 
überfordern.

Georg

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


Lesenswert?

Jonas H. schrieb:
> Soweit würde ich das ja mit einen Servo oder einem Stepper Motor
> vielleicht noch schaffen.

Ein Stepper Motor ist ein Ansatz, der für solche Probleme durchaus 
eingesetzt wird. Von Trinamic gibt es einen Chip, der den Stepper sowohl 
aktiv drehen als auch seine aktuelle Winkelposition ausgeben kann. Die 
Kombination aus Trinamic-Chip + Stepper ist Quasi ein digitales Poti mit 
optionalem Antrieb.

Ich hatte vor ein paar Jahren mal ein Eval-Board von denen. Das ging 
ganz gut, die "Haptik" empfand ich nicht so toll. Das Board ist beim 
Umzug irgendwie verschollen.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


Lesenswert?

Jonas H. schrieb:

> Eigentlich scheint es genau das zu sein was ich bräuchte.
> Leider kann ich die allerdings nur um 300° drehen. Ich
> bräuchte allerdings einen der endlos in beide Richtungen
> drehen kann.

Ja, früher - also GANZ früher - gab es Endlospotis, die man
immer im Kreis drehen konnte. Das waren gewickelte Drahtpotis
mit vier 90°-Wicklungen und vier Anschlüssen.
Die werden aber kaum zu bekommen sein.

Man könnte die Funktion mit zwei Schiebe-Potis und einer
scheußlich komplizierten Mechanik nachbilden, aber das
wirst Du nicht wollen...

von meine fresse (Gast)


Lesenswert?

Keine Ahnung aber 'ne Abschlußarbeit drüber schreiben! Tze, tze, tze...

Ok, Hilfestellung: wenn Du Arduino schon etwas kannst dann empfiehlt 
sich ein Stepper zum drehen und für die Positionserfassung eine 
Lichtschranke + Greycode-Scheibe...

Beitrag "Re: Scheibe für Drehgeber"

von OldMan (Gast)


Lesenswert?

Jonas H. schrieb:
> und Poti für das Projekt
> sowieso falsch beraten.

Mit der Idee des Poti auf jeden Fall. Warum nimmst Du nicht einfach eine
Taktscheibe und drei Gabellichtschranken? Zwei Lichtschranken brauchst 
Du für Takt und Richtung. Die dritte für die 0-Position. (Ja, man kann 
das auch mit zwei Lichtschranken machen, aber einfacher ist es mit 
drei).
Damit kannst Du jede Positionsänderung feststellen und sogar evt. 
Schrittverluste und/oder die absolute Position des Steppers feststellen.
Eine gute Fundgrube für sehr präzise Taktscheiben, inkl. der 
Lichtschranken,
sind Canon Tintendrucker. Einfach mal im Wertstoffhof nach einem 
entsorgten
Drucker suchen.

von Selbsternannter Weltverbesserer (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

das Stichwort könnte "absoluter Drehgeber" lauten.
http://elcis.elcis-encoder.com/TEDESCO/generalita/encincrabsocentro.html

Mit freundlichen Grüßen
Selbsternannter Weltverbesserer

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Kleiner Schrittmotor mit Achse auf beiden Seiten. Auf die eine Seite ein 
Bedienknopf, auf die andere einen Winkelsensor wie AS5040 o.ä. Da ist 
dann die Position auch nach dem Einschalten eindeutig. Der Schrittmotor 
wird entweder vom Prozessor gedreht oder dient als Drehencoder bei 
Handbedienung.

Die eigentliche Funktion des Potis wird von einem µC nachgebildet, so 
eine Art "Turn by Wire"

MfG Klaus

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Klaus schrieb:
> Die eigentliche Funktion des Potis wird von einem µC nachgebildet, so
> eine Art "Turn by Wire"

Ich denke, damit ist der TO überfordert. Von Megatron (u.a.) gibt es 
Winkelgeber mit Analogausgang, die vielleicht noch Arduino-gerecht sind.

Als Antrieb könnte ein Schrittmotor dienen, der für manuelle Drehung 
stromlos geschaltet wird. Wenn möglich, sollte der Schrittmotor den 
Tellerand von außen mit einem Gummirad/-riemen antreiben. Dadurch hat 
man eine Untersetzung und weniger Lärm bei der Drehung.

Nur so als Idee!

von Crazy Harry (crazy_h)


Lesenswert?

Da gibt es noch ein paar wenn und aber:
- muß der Winkel ohne Referenz-Fahrt nach dem Einschalten sofort zur 
Verfügung stehen ?
- ist eine Referenz-Fahrt überhaupt erlaubt ?
- wie stufenlos soll das sein (Schrittmotor und Mess-Winkel) ?
- wie schnell dreht der Drehteller ?
- wie schwer ist der Drehteller maximal ?
- wie groß ist der Drehteller ?

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?


von S. M. (lichtmensch)


Lesenswert?

Einen Drehteller also...

Wie Goss ? Wie Schnell?
Recht einfach und Günstig du suchst dir einen Motor (Eventuell mit 
Getriebe)
Diesen verbindest du über einen Riemen mit deinem Teller.
An deinem Teller bringst du Einen Encoderring an diesen kannst du je 
nach Genauigkeit sogar selber drucken.

von W.S. (Gast)


Lesenswert?

Leute, überschlagt euch nicht.

Wenn es - wie der TO schrieb - ausreicht, nur etwa 60 Positionen 
auszumachen und wenn der Drehteller groß genug ist, dann reicht es aus, 
wenn der TO sich einen 6 streifigen Gray-Code ausdenkt und selbigen auf 
Din A4 Papier druckt. Alternativ den guten alten Schulzirkel auf A3 
Zeichenkarton bemühen und mit Tusche ausmalen.

Sowas sollte sich dann auch noch so lala mit selbstgebauten 
Reflex-Lichtschranken erfassen lassen und fertig ist die Laube. 
Vielleicht reichen auch 32 Positionen, dann wird's etwas einfacher mit 
dem Malen.

W.S.

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Endlospotentiometer gibts nicht. Es gibt/gab zwar Drahtpotentimeter ohne 
Anschlag, die bei 359,.. Grad auf den Nullpunkt kommen. Aber da gibts 
ganz schöne Probleme mit der Lagerung, weil dafür das Wellenende der 
Drehscheibe eine wichtige Rolle spielt.

Nimm als Drehteller den Teller eines Plattenspielers, der am Rand das 
oft verwendete Stroboskopmuster hat. Dann hast Du auch gleich eine 
passable Lagerung für den Drehteller dazu.

Mit zwei Reflexlichtschranken kannst Du dann die Position des Tellers 
mitzählen. Ein einfaches Kontrollerboard oder ein Arduino kann das 
Mitzählen, die Kontrolle der Nullstelle und ggf.auch das Anzeigen 
übernehmen.

: Bearbeitet durch User
von Crazy Harry (crazy_h)


Lesenswert?

S. M. schrieb:
> Einen Drehteller also...
stand doch im ersten Post

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Was für einen Drehteller?
Ich hab schon einen beim Uhrmacher gesehen, in dem er beim Zerlegen 
einer Uhr die Teile ablegt.
Und auch einen bei einer Drehbank, mit 5m Radius, auf dem die Gehäuse 
eines Wasserkraftwerk-Generators bearbeitet werden.

Oder soll es so ein Ding sein, wie es auf dem Tisch eines 
China-Restaurants gelegentlich zu sehen ist?


Was den Widerstand beim Drehen von Hand angeht? Was spricht gegen einen 
Sensor, der beim Drehen den Motorstrom überwacht. Wenn die Kraft an der 
Motorwelle bzw. der Strom im Motor einen Grenzwert überschreitet, wird 
der Strom einfach abgeschaltet, und der Motor behindert nicht mehr die 
Drehung von Hand.

Wie schnell soll denn die Drehscheibe drehen? So schnell, wie es für die 
Präsentation einer Ware notwendig ist, so schnell wie sie bei einem 
Plattenspieler übölich ist oder wie schnell sonst?

: Bearbeitet durch User
von Jonas H. (jonash)


Lesenswert?

Wow danke für die vielen Antworten.


Der Drehteller hat einen Durchmesser von 18 cm und besteht 
wahrscheinlich aus 3mm dicken Acryl, also nicht allzu schwer. Dazu muss 
er kein Gewicht aufnehmen. Er soll sich in unterschiedlichen 
Geschwindigkeiten drehen können.

Vom Moto aus mit Maximal mit einer Umdrehung in 15 Minuten bis zu "sehr 
lange" - kann also sein das er sich nur einmal in 4 Stunden komplett 
drehen kann.

Wenn man den Teller allerdings mit Hand einstellt, kann es passieren das 
er schneller gedreht wird. Geschätzt 1 Umdrehung pro 2 Sekunden.
Um genau sowas festzustellen würde ich gerne einen Prototypen bauen.

Der Teller soll für den Prototypen eines Aufnahmegerätes verwendet 
werden - Das Arduino dient nur als Interface zum PC ;-). Solange die 
Aufnahme läuft dreht sich der Teller konstant. Wenn die Aufnahme 
abgeschlossen ist, kann über die Drehung des Tellers die Position der 
Wiedergabe aufgerufen werden.
Dazu wird das aufgezeichnete Material (mindestens 15 Minuten), so 
gemappt das es einer Umdrehung entspricht.
Das System ist bewusst relativ ungenau gehalten, damit es eher als 
skizzenhaftes Werkzeug dienen kann und nicht vom eigentlichen Aufnehmen 
ablenkt.
Da die Aufnahme als auch die Wiedergabe Position gespeichert werden 
soll, wäre ein absolutes System gut. Wenn ich das Gerät anschalte, 
sollte es eben sofort wissen das es auf 5 Uhr stand...


Daher glaube ich das der Tipp mit der Reflexlichtschranke und dem 
absoluten Drehgeber wohl am Sinnvollsten ist. Das Ring Muster kann ich 
relativ einfach in unserer Werkstatt umsetzten und die 
Reflexlichtschranken sind ja ziemlich günstig. Zur Not kann ich die dann 
einfach über ein Schieberegister auslesen.

Bei dem Motor würde wahrscheinlich auf einen Schrittmotor zurückkommen - 
den kann ich ja auch über längere Zeit langsam fahren lassen?

Vielen Dank für eure Hilfe, bin beeindruckend wie schnell man hier 
Antworten bekommt




...Bei der Abschlussarbeit geht es eher um die Gestaltung des Interfaces 
als um die Technik - daher kommt das alles so spät. Es ist aber immer 
schöner wenn man einen Prototypen hat, der teilweise funktioniert, 
deswegen will ich mir den Aufwand machen ein kleines Testgerät zu 
bauen...

von Georg (Gast)


Lesenswert?

Peter R. schrieb:
> Oder soll es so ein Ding sein, wie es auf dem Tisch eines
> China-Restaurants gelegentlich zu sehen ist?

Prima Idee, ganz unabhängig vom Thread: auf der mitgelieferten App wählt 
man Schweinefleisch süsssauer, und kurz darauf steht die Schüssel vor 
einem.

Und darauf warten in China mehr als eine Milliarde Kunden...

Georg

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Schön ist ja, dass man jetzt eine Vorstellung vom Aufbau hat.

Jetzt müsste man noch eine Ahnung haben, wie genau die Postion wieder 
aufgenommen werden muss.

Vielleicht bräuchte man da eine mechanische Rastung an der Außenkante 
der Scheibe, um fürs Fotografieren genaue Position wiederherstellen zu 
können.

 Dann wäre die Anforderung an das Lesen der Position nicht so hoch:

Position meinetwegen auf einige Grad genau lesbar, sodass die gewünschte 
Rastung eindeutig gefunden wird, eben in Schritten der Rastung.

 Rastung kann dann auf Zehntel Grad genau ausfallen, sodass 
wiederaufgenommene Positionen nicht auffallen.

von Bernd K. (prof7bit)


Lesenswert?

Jonas H. schrieb:
> Solange die
> Aufnahme läuft dreht sich der Teller konstant.

Das ergibt keinen Sinn, lass das weg. Wenn später eh umgemappt wird von 
der Länge der beliebig kurzen Aufnahme auf die vollen 360° dann hat die 
Stellung während der Aufnahme überhaupt keinen Informationsgehalt mehr 
(und auch sonst keinen ersichtlichen Zweck außer den User zu verwirren), 
also lass das mal komplett weg, es macht überhaupt keinen Sinn.

Jonas H. schrieb:
> Da die Aufnahme als auch die Wiedergabe Position gespeichert werden
> soll, wäre ein absolutes System gut. Wenn ich das Gerät anschalte,
> sollte es eben sofort wissen das es auf 5 Uhr stand...

Du machst einfach keine Skala drauf, dann brauchst Du auch keine 
absolute Position beim Einschalten. Du brauchst dann auch keinen Motor 
sondern nur einen Drehgeber.

Und das ganze gibts übrigens auch schon lange für genau den von Dir 
angedachten Einsatzzweck: https://de.wikipedia.org/wiki/Jog/Shuttle

von Jonas H. (jonash)


Lesenswert?

Das mit den Jogwheels kenne ich auch von meinem Aufnahmegeräten - das 
Problem dabei ist allerdings das die immer Relativ funktionieren. Ich 
kann also nurvor und zurückspulen und muss dabei mehrmals drehen. Wenn 
ich ein visuelles Feedback - Monitor etc. - habe sind die extrem 
praktisch. Für den Fall das ich allerdings auf generisches visuelles 
Feedback - Anzeigen, LEDS, Monitore - etc verzichten möchte ist es 
leichter ein Absolutes Mapping zu verwenden. Ähnlich wie bei einer Uhr 
kann ich dann leicht auf z.B. 11 Uhr drehen um das Ende anzuwählen oder 
auf 3 Uhr um den Anfang zu hören.

Die Aufnahme wird später immer bei 12 Uhr gestartet und endet bei 12 
Uhr. Die Bewegung während der Aufnahme soll eigentlich nur anzeigen dass 
das Gerät aufzeichnet. Am Ende der Aufnahme würde er also zu seiner 
Ausgangsposition zurück fahren.

Grüße Jonas

von Jan H. (jan_m_h)


Lesenswert?

Dann würde noch die Möglichkeit bestehen einen (Schritt-)Motor + 
Drehencoder zu benutzen und am Anfang die Scheibe auf eine bestimmte 
Position zu fahren? Diese eine Position könnte man über einee 
Reflexlichtschranke erfassen. Dann hättest du einen unbegrenzten 
Drehwinkel mit scheinbar absolutem Signal

von eProfi (Gast)


Lesenswert?

Du hast bereits zwei sehr gute und einfache Tipps bekommen:
AS5040 magnetischer Drehencoder
gibts auch mit 12 (AS5045) und 14 Bit Auflösung (AS5048)

Graycode, kannst Du selbst herstellen und ausdrucken mit meinem 
Graycode-Generator:
Beitrag "Re: Scheibe für Drehgeber"

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.