Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nähmaschine Drehzahlsteuerung


von Janik W. (janik_w)


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Moin,

habe von der Uni aus ein Projekt, bei dem ich bei einer Nähmaschine mit 
einer Phasenabschnittsteuerung die Drehzahl steuern will. Den 
existierenden Foreneintrag hab ich schon gelesen und mich dafür 
entschieden noch einen zu machen, da sie Schaltung anders aufgebaut ist 
(und die Nähmaschine meiner Mutter gehört und deshalb nichts passieren 
sollte, sonst .... ^^)

Nähmaschine: Pfaff tipmatic 6150

Motor: UUS 390 (60 W)

Im Anhang habe ich mal die Bilder von der bisherigen Steuerung(Fußpedal) 
und meine geplante Steuerung gepackt. Den Nulldurchgang der Phase will 
ich mit einem Arduino verarbeiten und entsprechen die "Phase schneiden" 
bzw. die Drehzahl regeln.

Wollte nachfragen ob jemand noch einen Denkfehler oder irgendwas 
auffällt was der Nähmaschine schaden könnte.


Freue mich auf eure Unterstützung:)

Gruß
Janik

: Verschoben durch Moderator
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Gerade bei induktiven Lasten ist ein Snubber-Netzwerk mehr als höflich.

Und geht Phasen*abschnitt* mit TRIACs überhaupt? Die löschen doch nur im 
Strom-Nulldurchgang und nicht zu einem beliebigen Winkel.

Mit Phasenanschnitt funktioniert es erfahrungsgemäß auch (Nähmaschine 
testweise an DMX-Dimmerpack angeschlossen. Lange Geschichte.)

: Bearbeitet durch User
von Janik W. (janik_w)


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Danke für die schnelle Antwort.

Wo würdest du den Widerstand und Kondensator des Snubbers in der 
Schaltung anbringen?
Wie dimensioniere ich überhaut den Snubber? Hab meiner Meinung nach 
nicht genügen Angaben um die Induktivität des Motors auszurechnen...

Auf dem Typenschild der Nähmaschine steht 90 W und 0,5 A. Und Eine Lampe 
von 15 Watt. Wenn man die 90 - 15 W macht kommt man leider nicht auf die 
60 Watt von der Motorangabe. Kann mir das jemand erklären? Meine 
Hauptsorge ist einfach das der Motor zuviel Spannung abbekommt.

: Bearbeitet durch User
von Hubert G. (hubertg)


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Janik W. schrieb:
> Meine
> Hauptsorge ist einfach das der Motor zuviel Spannung abbekommt.

Woher soll denn die zuviel Spannung kommen?

von Wolfgang (Gast)


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Janik W. schrieb:
> Schaltung.jpeg
Den MOC3021 im 230V-Netz einzusetzen ist schon etwas mutig. Da besteht 
bei irgendwelchen, auf dem Netz rumgeisternden Impulsstörungen wenig 
Reserve, i.e. Frühausfall ist vorprogrammiert.
Nicht ohne Grund steht im Datenblatt des MOC3021 von On Semiconductor 
gleich auf der ersten Seite: "They  are designed for interfacing between 
electronic controls and power  triacs  to  control  resistive  and 
inductive  loads  for 115 VAC operations."
Da solltest du über einen MOC3051 o.ä. nachdenken.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Wieso gehen Studenten immer an Dinge heran, von denen sie absolut 
keine Ahnung haben? Wenn ihr sowas macht bzw. E-Technik studiert... habt 
ihr als Hobby überhaupt schon mal eine Phasenanschnittsteuerung "in 
echt" gesehen? Oder macht ihr erst im Studium eure ersten Kontakte 
damit?

Und wieso man für den Kram gleich wieder einen Ardummino braucht, 
erschließt sich mir auch nicht. Sowas ist zuhauf in jedem bef*ckten 
Staubsauger drin, auch ohne 64 Bit Prozessor.

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


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Wolfgang schrieb:
> Nicht ohne Grund steht im Datenblatt des MOC3021

Und da stehen auch noch andere interessante Sachen, wie z.B. die 
korrekte Beschaltung, die ich mal anhänge.
Zur Ehrenrettung des TE sei darauf hingewiesen, das auch Fairchild den 
MOC3021 hier mutig in einem 240VAC Kreis einsetzt.

: Bearbeitet durch User
von Janik W. (janik_w)


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Hubert G. schrieb:
> Woher soll denn die zuviel Spannung kommen?

Ja hast wohl recht, dachte nur daran das im Fußpedal noch irgendein 
Vorwiderstand integriert sein könnte.

Was ich heute Abend noch gemerkt habe:
Habe die Spannung gemessen und die 600V auf dem Messgerät kamen mir 
irgendwie komisch vor....

von Janik W. (janik_w)


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Ben B. schrieb:
> Wieso gehen Studenten immer an Dinge heran, von denen sie *absolut*
> keine Ahnung haben? Wenn ihr sowas macht bzw. E-Technik studiert... habt
> ihr als Hobby überhaupt schon mal eine Phasenanschnittsteuerung "in
> echt" gesehen? Oder macht ihr erst im Studium eure ersten Kontakte
> damit?
>
> Und wieso man für den Kram gleich wieder einen Ardummino braucht,
> erschließt sich mir auch nicht. Sowas ist zuhauf in jedem bef*ckten
> Staubsauger drin, auch ohne 64 Bit Prozessor.

Hört sich so an als könnte ich nur Mechatronik studieren wenn ich die 
Phasenanschnittsteuerung beherrsche. Wieso schafft man nicht den NC ab 
und nimmt das als Zulassungskriterium?
... wenn ich von Anfang an alles über Elektrotechnik wissen würde, dann 
müsste ich es wohl kaum noch studieren.

Wie willst du denn sonst den Nähvorgang automatisieren wenn du ein 
Schieberegler wie am Staubsauger hinbaust;)
Wieso kritisieren Leute immer Dinge, von denen sie absolut
keine Ahnung haben?

von Harald W. (wilhelms)


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Janik W. schrieb:

> Hört sich so an als könnte ich nur Mechatronik studieren wenn ich die
> Phasenanschnittsteuerung beherrsche.

Nun, Du solltest Dir das dazu nötige Fachwissen aneignen,
bevor Du da Geräte baust. Da es Phasenanschnittsteuerungen
schon über 50 Jahre gibt, findet man da auch massenhaft
Fachliteratur.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Wieso kritisieren Leute immer Dinge, von denen sie absolut
> keine Ahnung haben?
Immerhin verstehe ich 'ne Phasenanschnittsteuerung und bekomme sie auch 
ohne Ardummino bzw. ohne deren zusammenklickbare Bibliotheken hin wenns 
schon mit µC sein soll, also von absolut keine Ahnung kann da keine Rede 
sein.

Wovon ich allerdings (wie immer hier) absolut keine Ahnung habe ist, was 
der TE eigentlich immer will. Welche Maschinen sind euch im Geiste 
entstanden, um die Weltherrschaft an euch zu reißen? Das verrät hier nie 
jemand. Ist immer "hey ich bin Student und brauche das und das" - wofür 
hat noch nie jemand im Eröffnungsbeitrag verraten.

Ansonsten denke beim Aufbau daran, daß für den Triac der Nulldurchgang 
des Motorstromes das interessante Abschaltkriterium ist und nicht der 
Nulldurchgang der Netzspannung. Das ist so ein Stolperstein, weswegen 
manche Halogen-Dimmer Probleme bekommen wenn man einen Motor oder einen 
Transformator für Niedervolt-Halogenlampen dranhängt.

Wenn Du wissen möchtest, wie man sowas zuverlässig aufbaut, dann besorge 
Dir den Motor-Controller einer Waschmaschine mit Universalmotor, 
optimalerweise ein älteres Baujahr. Da ist all das nötige Wissen drauf, 
was Du für Deinen Aufbau benötigst, ggf. kann man sowas auch für 
Messungen nochmal in Betrieb nehmen. Bei den älteren Waschmaschinen sind 
Motor-Controller und Steuerung noch getrennt, bei den neueren ist das 
alles eine SMD-Platine und entsprechend schwerer zurückzuverfolgen.

von Jürgen (jliegner)


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Wenn jemand etwas lernen will, kann so ein Projekt schon etwas bieten. 
Immerhin geht es hier nicht um eine simple Phasenanschnittsteuerung. Das 
ist nur der Leistungsteil. Wer gute und schlechte Nähmaschinen kennt, 
weiß dass eine Drehzahlregelung und nicht Steuerung den Unterschied 
macht. Es ist eine große Erleichterung beim Nähen wenn die Maschine und 
nicht der Mensch unterschiedliche Belastungen wie Nähte in Jeans 
ausregelt. Da ist dann neben dem Leistungsteil auch noch die 
Drehtzahlerfassung und ein vernünftiger Regelalgorythmus erforderlich. 
Ohne µC ist das sicher nicht sinnvoll. Ob nun Arduino der nicht spielt 
da keine Rolle. Für Funkenflug Industries sicher alles kein Problem, 
vorausgesetzt sie haben die Anforderungen oder das Problem überhaupt 
verstanden.

von Harald W. (wilhelms)


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Ben B. schrieb:

>> Wieso kritisieren Leute immer Dinge, von denen sie absolut
>> keine Ahnung haben?
> Immerhin verstehe ich 'ne Phasenanschnittsteuerung und bekomme sie auch
> ohne Ardummino bzw. ohne deren zusammenklickbare Bibliotheken hin wenns
> schon mit µC sein soll, also von absolut keine Ahnung kann da keine Rede
> sein.

Damit hast Du schon mal einen Riesenvorteil gegenüber dem TE. :-)

> Ansonsten denke beim Aufbau daran, daß für den Triac der Nulldurchgang
> des Motorstromes das interessante Abschaltkriterium ist und nicht der
> Nulldurchgang der Netzspannung. Das ist so ein Stolperstein, weswegen
> manche Halogen-Dimmer Probleme bekommen wenn man einen Motor oder einen
> Transformator für Niedervolt-Halogenlampen dranhängt.

Normalerweise reicht da ein zusätzlicher Snubber am Triac. Früher
stand dann auf dem Karton des Dimmers "Geeignet für Niedervolt-
Halogenlampen". Da ich mir lange nicht solche Kartons angesehen
habe, weiss ich nicht, ob man die auch noch heutzutage bekommt.

von snafu (Gast)


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... ist heute wieder Schaulaufen der Anhnungslosen?!

Phasenabschnittsteuerung für eine Motordrehzahlsteuerung war mal in den 
80er Jahren Realität und hat viele Nachteile, die heute kein Wursti mehr 
machen sollte!

Nachteile? ... riesiges Störspektrum, sinnlose Wärmeleistungerzeugung, 
ungünstige Motorleistungssteuerung und nichtlineare 
Motordrehzahlkennlinie, ...

Heute wird immer PWM mit ZC switch umgesetzt!
Da du schon dazu alle HW vorhanden hast, frage ich mich warum das THema 
sein soll?

BTW der BR1 ist unnötig, stattdessen wird eine Diode antiparallel zur 
led geschaltet.


snafu

von Harald W. (wilhelms)


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snafu schrieb:

> Phasenabschnittsteuerung für eine Motordrehzahlsteuerung war mal in den
> 80er Jahren Realität und hat viele Nachteile, die heute kein Wursti mehr
> machen sollte!
>
> Nachteile?

Die hohen Störspannungen, die beim Abschalten einer Iduktivität
entstehen, würden die entsprechende Elektronik schnell zerstören.
Solche Geräte hat es m.W. nie gegeben.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> BTW der BR1 ist unnötig, stattdessen wird eine
> Diode antiparallel zur led geschaltet.
Super Idee, dann hast Du eine ganze Halbwelle lang Nulldurchgang.

Aber ich bin ja dumm und hab von nix ne Ahnung.

Immerhin würde ich an der Stelle aber eine etwas aktivere Schaltung 
einsetzen, die mir klar definierte Impulse liefert und nicht sowas 
halb-analoges mit nicht genau erkennbaren Schaltschwellen. Sowas würde 
ich evtl. machen wenn ich wissen will ob Netz da oder nicht da, aber 
nicht um Nulldurchgänge exakt zu erkennen.

Zum Glück nicht mein Studium, da kann
ich's mir leisten, keine Ahnung zu haben.

von snafu (Gast)


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Ben B. schrieb:
> Super Idee, dann hast Du eine ganze Halbwelle lang Nulldurchgang.
>
> Aber ich bin ja dumm und hab von nix ne Ahnung.

Genau, ganz wenig Ahnung!

Da die Halbwellen symetrisch sind und Anfang/Ende der Halbwelle nur zur 
Timersynchronisation genutzt wird, passt das so. Den Winkel berechnet 
man mit dem Timerstatus!

Ben B. schrieb:
> ie mir klar definierte Impulse liefert und nicht sowas
> halb-analoges mit nicht genau erkennbaren Schaltschwellen.

Jede Schaltung wird nicht genau im Nullpunkt dedektieren, die haben alle 
eine Schaltschwelle nur um Null.
Aber mit einem synchronisierten Timer kann der Fehler korregiert werden.

Beitrag #6246107 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Karl B. (gustav)


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Janik W. schrieb:
>... einer Phasenabschnittsteuerung die Drehzahl steuern will.
Hi,
Phasen a b schnittssteuerung mit Triac?
Ich denke, das geht einentlich nur mit Power-MOSFETS.
Die Triacs zünden gerne über Kopf.
Auch die Snubberless 4 Quadranten. Oder?

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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snafu schrieb:
> Phasenabschnittsteuerung für eine Motordrehzahlsteuerung war mal in den
> 80er Jahren Realität und hat viele Nachteile, die heute kein Wursti mehr
> machen sollte!
>
> Nachteile? ... riesiges Störspektrum, sinnlose Wärmeleistungerzeugung,
> ungünstige Motorleistungssteuerung und nichtlineare
> Motordrehzahlkennlinie, ...
>
> Heute wird immer PWM mit ZC switch umgesetzt!

Bitte, wenn man keine Ahnung hat, einfach mal die Klappe halten.

PhasenABschnitt sowieso nie für (Reihenschluss-)Motoren, sondern immer 
PhasenANschnitt.

Wie heute in jeder Bohrmaschine, Küchenmaschine, Staubsauger verwendet.

Der Unsinn ging aber schon hier los:

Janik W. schrieb:
> habe von der Uni aus ein Projekt, bei dem ich bei einer Nähmaschine mit
> einer Phasenabschnittsteuerung die Drehzahl steuern will

Wir haben schon lange keine 220V, sondern 230V.
Ein MOC3021 überlebt die Störspitzen unseres Stromnetzes nicht. 
Halbleiter müssen mit VDR vir diesen Störspitzen geschützt werden.

Laut VDE hat man einen VDR mit 1.25*Nennspannung, also 287.5V zu nehmen, 
ein 300V VDR begrenzt aber nur auf 775V, also MOC3071 und 800V TRIAC.
Als Schaltung an induktiven Lasten möglichst die Schaltung aus dessen 
Datenblatt verwenden.
Zum Schutz des VDR benötigt man eine 98GradC Temperatursicherung, zum 
Schutz des TRIAC eine Feinsicherung mit einem Schmelzintegral das 
kleiner ist als das Schmelzintegral des TRIACs.
[pre]
                  +---47R/1W---+-----+--TempSich------------+
         +-----+  |            |     |  98 GradC  Drossel   |
+5V -----|A    |--+          TRIAC   |                      o
         |     |  |          / |  VDR300                  230V~
GND --R--|K    |--(---330R--+  |     |                      o
      ^  +-----+  |            |     |                      |
  180R = MOC3071  +--0.1uF/X2--+-----+--5x20Sich----Last----+
  330R = MOC3072                        8A flink
[pre]
Und 220R bei einer extra LED vor dem MOC muss zumindest noch dessen 
Mindeststrom fliessen lassen.

Angenommen 5V aus dem Arduino, 2.1V für die LED, 1.3V für den MOC, macht 
(5-2.1-1.3)/220 = 7mA, benötigt MOC3073, der aber recht empfindlich auf 
Netzstörungen reagiert.

von Harald W. (wilhelms)


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Karl B. schrieb:
> Janik W. schrieb:
>>... einer Phasenabschnittsteuerung die Drehzahl steuern will.
> Hi,
> Phasen a b schnittssteuerung mit Triac?

Das könnte man bauen, macht aber wenig Sinn.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Kriegt man schon hin, Stichwort Löschkondensator. Keine Ahnung wann ich 
sowas zum letzten Mal in einer praktischen Anwendung gesehen habe.

von Harald W. (wilhelms)


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Ben B. schrieb:

> Kriegt man schon hin, Stichwort Löschkondensator. Keine Ahnung wann ich
> sowas zum letzten Mal in einer praktischen Anwendung gesehen habe.

Ich kenne das eigentlich auch nur bei Thyristoren.

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