Hallo Kollegen ich habe in einem Bastelprojekt ein Problem. Und zwar möchte ich ein Band von einer Rolle abwickeln, dabei soll die Zugkraft auf dem Band konstant sein. Also auf der Rolle mit Durchmesser 20cm ist ein Band aufgewickelt, am Ende des Bandes wird gezogen und diese Kraft soll konstant gehalten werden. Am liebsten möchte ich das elektronisch regeln, darum sind wir ja hier ;-) Ich dachte mir, dass ich die Rolle auf eine Spindel tue, die mit einem DC-Motor versehen ist. Das abzuwickelnde Band führe ich über eine Art Tänzer. Dieser Tänzer ist sowohl mit einer Feder, als auch mit einem Potentiometer ausgestattet. Die Feder ergibt mit ihrer Auslenkung die Zugkraft am Band; wenn der Tänzer ausgelenkt wird, weil die Kraft sich ändert, dann wird am Poti eine zugkraftabhängige Spannung abgegriffen. Ich dachte mir, man könnte diese Spannung nun mit einem Mikrocontroller auswerten und eine PWM ausgeben, die den DC-Motor regelt. Fast so ähnlich wie hier https://www.supertek.de/produkte-und-services/wickeltechnik/zugkraftregler aber viel rudimentärer. Die Zugkraft sollte einstellbar sein, das würde ich dadurch erledigen dass ich die Feder austausche. Zugkräfte von circa 5N bis 20N sollten möglich sein. Die Geschwindigkeit ist relativ klein, weniger als 9m/min bzw. ca. 160mm/sec. Denkt ihr, mein Ansatz könnte funktionieren, oder könnte man das noch einfacher machen? ich habe mir schon überlegt ob man eine Art Wirbelstrombremse machen könnte, aber diese erzeugt ja eher ein konstantes Drehmoment, das wäre nicht das richtige, denn wenn immer mehr Band abgewickelt wird, dann wird die Rolle ja kleiner und damit ändert sich das Drehmoment! Gäbe es vielleicht eine einfachere möglichkeit? wie sonst könnte man die Zugkraft im Band messen, als mit einem Tänzer? bin sehr gespannt ob ihr bessere Ideen habt.
Bert N. schrieb: > Gäbe es vielleicht eine einfachere möglichkeit? wie sonst könnte man die > Zugkraft im Band messen Wir kennen den genauen Aufbau nicht, aber möglicherweise muss man ja nicht am Band messen, man kann die Rolle an einem Kraftsensor befestigen. Georg
Bert N. schrieb: > Zugkräfte von circa 5N bis 20N sollten möglich sein. Die Geschwindigkeit > ist relativ klein, weniger als 9m/min bzw. ca. 160mm/sec. Wie kommst du darauf ? Wenn die Zugkraft konstant gehalten werden soll, kannst du die Geschwindigkeit nicht mehr beeinflussen, die ergibt sich durch den AbRollwiderstand. Nimm deine Rolle auf der das Band ist, häng ein Gewicht ans Band dran, das hat im Rahmen der Erdanziehung eine konstante Zugkraft, und lass es mach unten rauschen.
Bert N. schrieb: > Ich dachte mir, dass ich die Rolle auf eine Spindel tue, die mit einem > DC-Motor versehen ist. Das abzuwickelnde Band führe ich über eine Art > Tänzer. Dieser Tänzer ist sowohl mit einer Feder, als auch mit einem > Potentiometer ausgestattet. Die Feder ergibt mit ihrer Auslenkung die > Zugkraft am Band; wenn der Tänzer ausgelenkt wird, weil die Kraft sich > ändert, dann wird am Poti eine zugkraftabhängige Spannung abgegriffen. > Ich dachte mir, man könnte diese Spannung nun mit einem Mikrocontroller > auswerten und eine PWM ausgeben, die den DC-Motor regelt. Fast so > ähnlich wie hier Könnte gehen. Bei Cassetten-Laufwerken wurde so die Bandendeerkennung realisiert. Georg schrieb: > Wir kennen den genauen Aufbau nicht, aber möglicherweise muss man ja > nicht am Band messen, man kann die Rolle an einem Kraftsensor > befestigen. Wenn darauf das Band aufgewickelt und sie nicht nur umschlungen (wie bei einem Spill https://de.wikipedia.org/wiki/Spill) wird, gibt es ein Problem mit dem sich änderden Durchmesser.
Bert N. schrieb: > aber diese erzeugt ja eher ein konstantes Drehmoment, das wäre nicht das > richtige, denn wenn immer mehr Band abgewickelt wird, dann wird die > Rolle ja kleiner und damit ändert sich das Drehmoment! Man könnte natürlich zusätzlich den aktuellen Rollendurchmesser erfassen, und so vom Drehmoment auf die Zugkraft zurückrechnen. Wobei das eher nicht in Richtung noch einfacher geht. Ich wollte mal was ähnliches Basteln, bin aber nie dazu gekommen. Meine Ideen gingen in ne ähnliche Richtung. Ich wollte das Seil über zwei feste Rollen laufen lassen, dazwischen ne federbelastete lose Rolle. Ich glaube, das wäre dann dein Tänzer? Oder meinst du, dass ein (menschlicher) Tänzer beim Tanzen (Samba, Polka, Rumtata) das Band abwickelt?
J. T. schrieb: > Ich wollte mal was ähnliches Basteln, bin aber nie dazu gekommen. Meine > Ideen gingen in ne ähnliche Richtung. Ich wollte das Seil über zwei > feste Rollen laufen lassen, dazwischen ne federbelastete lose Rolle. Ich > glaube, das wäre dann dein Tänzer? machts doch wie Revox, war das die A77 oder die A700 die den Bandzg konstant hielt mit einem Bandzughebel der in einen LC Schwingkreis eintauchte und die Kopplung veränderte. Somit bedeutete weniger Eintauchen zu viel Motorzug und mehr Eintauchen zu wenig Motorzug!
Hallo zusammen J. T. schrieb: > Man könnte natürlich zusätzlich den aktuellen Rollendurchmesser > erfassen, und so vom Drehmoment auf die Zugkraft zurückrechnen. Wobei > das eher nicht in Richtung noch einfacher geht. > > Ich wollte mal was ähnliches Basteln, bin aber nie dazu gekommen. Meine > Ideen gingen in ne ähnliche Richtung. Ich wollte das Seil über zwei > feste Rollen laufen lassen, dazwischen ne federbelastete lose Rolle. Ich > glaube, das wäre dann dein Tänzer? genau das ist mit dem Tänzer gemeint! Deinen Ansatz finde ich schöner als meinen, danke für diese Idee. Ich habe nur eine feste Rolle vorgesehen, die andere Rolle wäre der Tänzer und der würde durch die Zugkraft ausgelenkt. > Oder meinst du, dass ein (menschlicher) Tänzer beim Tanzen (Samba, > Polka, Rumtata) das Band abwickelt? neee :D MaWin schrieb: > Wie kommst du darauf ? > > Wenn die Zugkraft konstant gehalten werden soll, kannst du die > Geschwindigkeit nicht mehr beeinflussen, die ergibt sich durch den > AbRollwiderstand. > > Nimm deine Rolle auf der das Band ist, häng ein Gewicht ans Band dran, > das hat im Rahmen der Erdanziehung eine konstante Zugkraft, und lass es > mach unten rauschen. ich komme darauf, weil am Verbrauchsort ungefährt mit dieser Geschwindigkeit gezogen wird. Aber klar, die Geschwindigkeit ergibt sich dann im Endeffekt durch den Abrollwiderstand, darum muss man ja überhaupt erst einen Regler haben. Joachim B. schrieb: > machts doch wie Revox, war das die A77 oder die A700 die den Bandzg > konstant hielt mit einem Bandzughebel der in einen LC Schwingkreis > eintauchte und die Kopplung veränderte. > Somit bedeutete weniger Eintauchen zu viel Motorzug und mehr Eintauchen > zu wenig Motorzug! dies klingt in der Tat sehr hübsch. Eine Art wie ein LVDT https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_variable_differential_transformer aber scheint mir elektronisch wesentlich anspruchsvoller als das Potentiometer. Nur weiss man beim Potentiometer nicht, ob man am Schaft überhaupt eine seitliche Kraft haben darf. Gibt es Potentiometer mit kugelgelagertem Schaft? ich habe keine gefunden, und wenn dann >>200€, das geht nicht. Habe jetzt mal ein Bourns 6639 vorgesehen. Wobei ich nicht sicher bin ob das genau genug ist. Im Endeffekt muss meine Kraft nicht furchtbar genau sein, +/-10% genügen längstens, aber das Problem beim Poti könnte sein, dass die Bewegung des Tänzers relativ klein ausfällt und damit auch der Drehwinkel am Poti gering ist.
Servus! Wenn Du die Achse der Rolle einfach an zwei Wägezellen "aufhängst"? Die Wägezellen kann man zur Not ja auch selbst machen, zb. einfach zwei "Balken" mit jew. einer DMS Brücke...
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Macht man üblicherweise mit einer dieser Methoden (Die auch schon vorgeschlagen wurden): 1. Tänzer. Funktioniert tadellos, habe ich schon mehrfach für sehr große Trommeln (500m Wickellänge, 60mm Leitungstrosse, Leitungsgewicht ca 5kg/m). Wichtig ist es, dem Tänzer dämpfende Endanschläge zu geben. Geht sehr oldschool auch ohne Poti sondern als Zwei- oder Vierpunktregelung über Schalter, die abhängig von der Tänzerposition Vorwiderstände (oder Läuferwideestände, ich hatte Schleifringläufermasvhinen) zuxchaltet. 2. Drehmomenregelung des Abtriebs, wobei ein Poti an der Trommel die Lagenzahl erfaßt und den Drehmomentsollwert beeinflusst. Wenn Du einen Gleichstrommotor hast, gilt ungefähr I proportional M, Du brauchst also nur eine Konstantstromquelle, deren Stromsollwert über das Poti beeinfkußt wird. Im stationären Zustand ist das ziemlich genau und Lösung 2 mechanisch einfach zu lösen. Spannend sind große Beschleunigungen und noch schwieriger Ruck. Da hat es die Lösung 1 einfacher, da der Tänzer einiges wegdämpft. Jörg
Jetzt auch angemeldet:-) Dein größter Gegner ist das Trägheitsmoment Deiner Rolle und des darauf aufgewickelten Seils. Halte beides so klein wie möglich, das macht es Dir leichter. Jörg
Wie viel möchtest du basteln? https://www.amazon.de/Pr%C3%A4zisionswertgeber-Absolute-AS5600-i2c-Schnittstelle-Maschinenausr%C3%BCstung/dp/B08NB3FHLW Diesen sensor mit einem diametralen Rundmagnet in ein 3D Druckteil mit Kugellager sollt sicher gut funktionieren. Dann kannst du dir auch eine passende Halterung für deinen Tänzer mitkonstrieren. Ich würde das Kugellager offen kaufen, mit Iso spülen und mit einem dünnflüssigen Öl minimal schmieren. Wir setzen lagerlose Kem sensoren ein, haben 0,25N Drahtspannung und wickeln mit 500mm/s ab. Das funktioniert bei deinen großzügigen Anforderungen sicher gut. Sg
Hermann S. schrieb: > Servus! > > Wenn Du die Achse der Rolle einfach an zwei Wägezellen "aufhängst"? Die > Wägezellen kann man zur Not ja auch selbst machen, zb. einfach zwei > "Balken" mit jew. einer DMS Brücke... Auch gut, aber wenn das Seil ein nennenswertes Gewicht hat, muß dieses kompensiert werden, da es voll in die Kraftmessung eingeht. Um eine Erfassung der abgewickelten Seillänge, z.B. durch Poti an der Achse kommt man hier also auch nicht herum. Jörg
Hallo zusammen vielen Dank für die wertvollen Inputs. Mein "Seil" was abzuwickeln ist, ist sehr leicht. Es ist ein Kunststoffband, auf der Rolle sind ca. 2km Band drauf, zu Beginn hat die Rolle ca. 20cm Durchmesser, und wenn sie leer ist (nur der Wickelkörper) ist der Durchmesser noch ca. 8cm. Das Gewicht des Bands kann man komplett vernachlässigen, es ist völlig irrelevant, da das Band so dünn ist. Joergk schrieb: > Wichtig ist es, dem Tänzer dämpfende Endanschläge zu geben. > Geht sehr oldschool auch ohne Poti sondern als Zwei- oder > Vierpunktregelung über Schalter, die abhängig von der Tänzerposition > Vorwiderstände (oder Läuferwideestände, ich hatte > Schleifringläufermasvhinen) zuxchaltet. das mit der Vierpunktregelung klingt interessant: man könnte den Arm des Tänzers aus Metall machen und mit 2 induktiven Näherungsschaltern den Regler so konstruieren, dass der Tänzer sich immer zwischen den beiden befindet. Weiss nicht, ob das geht, aber damit könnte man das Poti einsparen und genau genug wäre das für meine Zwecke wohl auch! meinst du das geht? 4Punkt-Regelung kenne ich nicht. Clemens S. schrieb: > Wir setzen lagerlose Kem sensoren ein, haben 0,25N Drahtspannung und > wickeln mit 500mm/s ab. Das funktioniert bei deinen großzügigen > Anforderungen sicher gut. was sind Kem-Sensoren?
Joachim B. schrieb: > machts doch wie Revox, war das die A77 oder die A700 Ich vermute Tonbandmaschinen? Etwas vor meiner Zeit. Ich durfte als kleines Chaoskind schon Kompaktkassetten hören :D Bert N. schrieb: > danke für diese Idee. Gerne, ist aber nicht meine. Das erste mal sah ich sowas als kleiner Butschi, in ner Kiesgrube an nem Förderband, das gerade angeworfen wurde. Ich war fasziniert davon, wie die Feder jedes mal länger wurde, wenn der Bagger ne neue Schaufel raufschmiss, der Motor (vom Förderband) etwas mehr brummte und die Feder sich wieder zusammenzog. Sowas nennt man dann wohl prägendes Erlebnis, oder so
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P.S. Jetzt hab ich mal den Link aus dem ersten Post angeklickt. Gut gefallen hat mir: "Elektromagnetischer Tänzer EDR-10 Für alle Zugkraftanwendungen von 2mN bis 1000mN... ... Auch für Spinnenseide geeignet!"
Bert N. schrieb: > was sind Kem-Sensoren? https://kem.industrie.de/steuerungstechnik/variantenreich-und-wirtschaftlich/ Der Kostet aber ca 70-120€ und ist eher suboptimal geeignet für deinen Anwendungsfall. Angefangen hatten wir auch mit BLDC Motoren von maxxon, sind dann aber davon wieder weg und hin zu einfachen Schrittmotoren. Da kannst du dir das Getriebe sparen und im Stillstand sind die einfacher. Gibt etwas Dynamik auf, aber ist total OK für unseren Anwendungsfall
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Joergk schrieb: > 1. Tänzer. Funktioniert tadellos ich denke davon sprach unser Professor in Regelungstechnik (ist zu lange her), er war vorher in einer Papierfabrik wo zu viel Zug auch nicht gebraucht worde, da sonst das Papier reißt statt aufgewickelt zu werden!
Clemens S. schrieb: > https://kem.industrie.de/steuerungstechnik/variantenreich-und-wirtschaftlich/ > > Der Kostet aber ca 70-120€ und ist eher suboptimal geeignet für deinen > Anwendungsfall. > > Angefangen hatten wir auch mit BLDC Motoren von maxxon, sind dann aber > davon wieder weg und hin zu einfachen Schrittmotoren. Da kannst du dir > das Getriebe sparen und im Stillstand sind die einfacher. > > Gibt etwas Dynamik auf, aber ist total OK für unseren Anwendungsfall Danke für den Tip mit diesen Drehgebern. Eigentlich wäre mir ein inkrementeller Geber schon auch am liebsten, viel besser als ein Poti. Aber das Poti hat halt den Vorteil, dass es ein absoluter Geber ist, damit ist die Position des Tänzers schon beim Einschalten des Mikrocontrollers bekannt. Mit dem inkrementellen Geber müsste man bei jedem Einschalten zuerst auf eine Referenzposition fahren. Andererseits habe ich den Eindruck, dass die inkrementellen Geber robuster sind. Beim Poti findet man in den üblichen Datenblättern normalerweise keine Angabe, ob seitliche Kräfte auf die Achse zulässig sind - aber genau das wäre in meiner Anwendung ja eigentlich der Fall. Daher habe ich auch ein extra robustes Poti von Bourns ausgesucht. Aber Potis mit Kugellager habe ich bisher nicht gefunden, das wäre natürlich das allerbeste. Ich stelle mir das so vor, dass man für die Inbetriebnahme den Tänzer in die Ruhelage bringt, und dann das Poti auf 0V abgleicht und dann fixiert. Ab jetzt sind Poti und Tänzer fest miteinander verbunden und die Auslenkung des Tänzers kann direkt an der vom Poti abgegriffenen Spannung abgelesen werden. Wäre das nicht gut? J. T. schrieb: > Gut gefallen hat mir: > > "Elektromagnetischer Tänzer EDR-10 > Für alle Zugkraftanwendungen von 2mN bis 1000mN... > ... > Auch für Spinnenseide geeignet!" ja, das ist ziemlich verrückt! so einen guten Regler brauche ich natürlich längstens nicht. Wenngleich es mich interessieren würde, wie dieser Regler im Link funktioniert, das untere Rad muss ja offenbar mit einer Art Linearmotor verbunden sein. Joachim B. schrieb: > ich denke davon sprach unser Professor in Regelungstechnik (ist zu lange > her), er war vorher in einer Papierfabrik wo zu viel Zug auch nicht > gebraucht worde, da sonst das Papier reißt statt aufgewickelt zu werden! genau von da habe ich den Ausdruck auch. Ich habe vor Jahren mal in einer Druckerfirma gearbeitet. Wenn man Zeitungen oder Bücher druckt, kommt das Papier (manchmal) von einer riesen Rolle und wird abgewickelt und durch die Maschine eingefädelt. So ein Tänzer regelt dann den Antrieb fürs Abrollen, damit das Papier straff ist.
Das Drehmoment eines DC-Motors ist weitgehend proportional zum Motorstrom. Dann sollte eine Konstantstromquelle genügen. (Test mit Labornetzteil möglich) Wie genau muss die Zugkraftregelung sein?
Hans B. schrieb: > Das Drehmoment eines DC-Motors ist weitgehend proportional zum > Motorstrom. > Dann sollte eine Konstantstromquelle genügen. stimmt ist einfach und leicht zu realisieren. Die maximale Spannung wählt man nach Motor, GegenEMK und Leitungs- und Schalter-verluste (Transistoren)
Ich hatte mal eine rein mechanische Lösung an einer Uralt-Trafo-Wickelmaschine (in einer Lehrwerkstatt) gesehen: Eine (nahezu 180 Grad-) Umlenkrolle an einem feder-vorgespannten Hebel (wohl eine Art Tänzer) bediente eine Band-Bremse, die wiederrum die Draht-Spule abbremste. Zumindest fing aber der Hebel die schlimmsten Rucke ab. Ist schon 'ne ganze Weile her (die Wickelmashine war damals schon komplett outdated) und funktionierte mehr schlecht als recht. Vermutlich konnte auch keiner das Ding richtig einstellen.
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