Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Taster/Knopf elektromechanisch bedienen


von Mark K. (mamikoe)


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Halloe,
Ich habe folgendes Problem: Ich möchte einen manuell zu bedienenden 
(hineindrücken) Taster/Knopf elektromechanisch bedienen. Ziel ist ein 
automatisiertes (zeigesteuertes) Anschalten. In das Gerät kann/darf/will 
ich nicht eingreifen, daher bleibt nur der Weg über eine externe 
(elektro)mechanische Mimik.
Der Hub beträgt ca. 15mm, die final benötigte Kraft ca. 40N (ich habe 
dies mittels einer Waage ermittelt, die maximal/vollständig eingedrückt 
knapp 4kg angezeigt, was ja wohl eine Kraft von ca. 40N entspricht ... 
?). Der Knopf soll einige zehn Sekunden gehalten und dann wieder 
losgelassen werden. Aber ganz wichtig: Eine Blockade/Hemmung des Knopfs 
muß ausgeschlossen sein, d.h. bei Stromausfall, mechanische Hemmung des 
Zusatzes oder sonstigen Störungen muß der Knopf unbedingt nach einiger 
Zeit, z.B. 1 Minute (der Zeitraum ist nicht kritisch), wieder 
freigegeben werden.
Leider kenne ich mich mit diese mechanischen Dingen, Konstruktionen, 
überhaupt nicht aus und weiß vor allem nicht, was es da so alles gibt. 
Natürlich wäre es mir lieber, irgendwelche Standardteile zu kaufen und 
zu montieren.
Bei ebay/amazon und anderen habe ich zwar Linearantriebe, Hubmotoren, 
gefunden, mit denen der Knopf bedient werden könnte, aber diese sind 
selbsthemmend, d.h. die unter allen Umständen erfolgende Freigabe des 
Knopfes ist nicht gewährleistet.
Daher meine Frage, wie ihr das lösen würdet.

von pegelwendler (Gast)


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Mein erster Gedanke wäre ein entsprechend dimensionierter Hubmagnet.
Den gibt es in drückender Ausführung und ohne Strom ist der definitiv 
kraftlos.

Einfach und robust. Leider nimmt die Kraft mit der Hubdistanz ab.

von pegelwendler (Gast)


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Gerade geschaut: Transmotec F1578S-xxV schafft die geforderten 15 mm bei 
etwas mehr als 40 Nm, aber nur, wenn dir 10% Duty-Cycle reichen.
Musst halt statt 13W 130W draufgeben.

von Mark K. (mamikoe)


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Ja, so ein Hubmagnet wäre die perfekte Lösung. Aber bei 15mm Hub und 40N 
dürfe das ziemlich aussichtslos sein.

von pegelwendler (Gast)


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Noch besser: Transmotec F1683S-xxV. Kann nominell weniger Peak Power, 
dafür gibts im Datenblatt eine Kurve bei 160W/10%. Bei 15 mm bleiben da 
bisschen mehr als 55 Nm übrig.

Die 10% solltest du dann aber einhalten, d.h. nach einigen zehn Sekunden 
darfst du den Magneten einige hundert Sekunden nicht benutzen. Mit einem 
Lüfter kannst du das eventuell ein bisschen verkürzen, aber das 
Grundproblem bleibt.

von Mark K. (mamikoe)


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Danke für die Links. Aber der Preis ... Das ist zu viel.

von Georg (Gast)


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Mark K. schrieb:
> was ja wohl eine Kraft von ca. 40N entspricht ...
> ?). Der Knopf soll einige zehn Sekunden gehalten und dann wieder
> losgelassen werden.

Das ist ja was für durchtrainierte Kraftsportler - wer baut denn sowas?

Mark K. schrieb:
> Aber der Preis ... Das ist zu viel.

Nicht nur das, ein Magnet mit diesen Daten ist auch ein grosses und 
schweres Monster.

Georg

von Harald W. (wilhelms)


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Mark K. schrieb:

> Ich habe folgendes Problem: Ich möchte einen manuell zu bedienenden
> (hineindrücken) Taster/Knopf elektromechanisch bedienen.

Die passende Lösung ist da ein Modellbauservo. Bei dem grossen Weg
sind da Hubmagneten eher nicht geeignet.

von mIstA (Gast)


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Mark K. schrieb:
> Eine Blockade/Hemmung des Knopfs muß ausgeschlossen sein,
> d.h. bei Stromausfall, mechanische Hemmung des Zusatzes oder
> sonstigen Störungen muß der Knopf unbedingt nach einiger
> Zeit, z.B. 1 Minute (der Zeitraum ist nicht kritisch), wieder
> freigegeben werden.

Na ja, ich bin mir jetzt zwar nicht ganz sicher, was Du mit mechanischer 
Hemmung konkret meinst, aber wenn die Mechanik (sich ver)klemmt, wird 
das beliebig kompliziert; erst recht wenn man berücksichtigen muß, daß 
jede dafür zusätzlich angebaute Mimik ihrerseits versagen kann…

Insofern wäre es interessant (vermutlich auch für Dich), wieviele 9er 
(nach dem Komma) Dein unbedingt (im Sinne von 99,xx%) haben müßte, damit 
das Risiko akzeptabel bleibt bzw. was schlimmstenfalls passieren könnte? 
Also Gerät (im Wert von € xyz,0) zerstört, Kernschmelze, Weltuntergang…


Mechanismus könnte im einfachsten Fall vielleicht ein Schrittmotor (ohne 
Strom kein Haltemoment und kann auch ohne Getriebe langsam drehen) sein, 
der ein Seil aufwickelt, das an einem Hebel zieht, der den Knopf drückt; 
eine Feder, die den Hebel in die Ausgangsposition zurückdrücken kann. 
Sollte die Rückstellfeder brechen, sollte die Rückstellkraft des Tasters 
selbst (40N) auch problemlos reichen.


Wie siehts eigentlich mit Befestigungsmöglichkeiten für Deine Mimik am 
fraglichen Gerät aus?
Würden Magnete am Gehäuse haften?
Ist der Taster eigentlich seitlich oder oben am Gerät?

von mIstA (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Die passende Lösung ist da ein Modellbauservo.

Der eine Freigabe des Knopfs bei Versagen der Steuerung wie garantiert?

von Mark K. (mamikoe)


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:-))
Als Sicherheit nimm einen beliebigen Wert von 99,9 bis 100 an ;-). Wie 
sollte man dies beziffern ohne das Konstrukt über tausende Stunden 
getestet haben?
Egal. Es scheidet jedenfalls jede Lösung für die "Sicherung" aus, die 
ihrerseits wie (also wirklich auf diese Weise) z.B. ein Linearantrieb 
mechanisch hemmen kann oder Strom braucht.

An die Lösung mit einem Hebel, Seil und Schrittmotor hatte ich auch 
schon gedacht, dachte aber, daß auch Schrittmotoren eine Hemmung infolge 
der Magnete, Eisenkerne usw. besitzen, so daß sie sich ohne Spannung 
nicht leicht drehen lassen. Falls ich da irren sollte (ich habe mit 
Schrittmotoren keinerlei Erfahrung) umso besser. Aber auf welche Weise 
finde ich den passenden Motor heraus? Bei Linearantrieben ist es 
einfach, da ist die Stärke/Kraft angegeben, auch bei Magneten, aber bei 
Motoren? Die Betätigungsgeschwindigkeit des Knopfes ist unkritisch, das 
können 0,5 Sekunden aber auch 5 Sekunden sein.
Optimal wäre natürlich bei der Schrittmotorlösung, wenn eine dezidierte 
Endabschaltung nicht erforderlich wäre sondern allein das Versagen der 
Motorkraft bei Erreichen des "Anschlags" ausreichen würde.
Eine zusätzliche Feder hätte natürlich den Nachteil, daß der Motor 
stärker sei müßte, und möglicherweise hängt ja die Eigenhemmung des 
Motors von seiner Stärke ab.

Eine andere, vage Idee ist mit einen Linearantrieb: Der fährt nach unten 
(er wird so montiert, daß er am Anschlag/Abschaltung den Knopf gerade 
voll eindrückt). An der Spitze des ausfahrenden Teils (wie nennt man 
das?) unten ist ein Winkelhebel drehbar gelagert. Dessen horizontale Arm 
reicht bis über den Knopf und ist schwerer als der vertikale Arm, so daß 
in der Ruhestellung der vertikale Arm auf der anderen Seite am Schaft 
des ausfahrbaren Teils des Linearantriebs anliegt. Dort sitzt ein 
Elektromagnet, der aktiviert den vertikalen Arm festhält. Der 
horizontale Arm drückt bei Herunterfahren des Linearantriebs und 
aktiviertem Elektromagneten den Knopf ein.
Die Sicherheit: Ein Relais lädt im Ruhezustand einen Elko auf, der z.B. 
einen Transistor durchschaltet (Emitter auf Masse), dessen Kollektor an 
den Magnet geht, und schaltet bei Aktivierung des Antriebs die Spannung 
um auf den anderen Anschluß des Magnets. Bei passender Dimensionierung 
von Elko und Entlade/Basiswiderstand wäre der Magnet nur für eine 
bestimmte maximale Zeitdauer aktiv, egal was passiert. Das ist natürlich 
absolut primitiv-analog, aber: Da gibt es keine Steuerung oder 
Zeitschaltung, die versagen könnte. Versagt irgendein Teil ist der 
Magnet ohne Spannung. Und eine mechanische Hemmung kann nicht eintreten 
- bei einem timeout, warum auch immer, wird der Elektromagnet stromlos, 
der vertikale Arm des Winkels wird nicht mehr fixiert, so daß der 
horizontale Arm des Winkels durch den herausdrückenden Knopf zwingend 
hochgeklappt wird. Natürlich muß auf der anderen Seite des 
Linearantriebs genügend Platz für den dann herunterklappenden vertikalen 
Arms des Winkelhebels sein. Entsprechend mit Wurfpassung gefertigt kann 
da nichts klemmen oder hemmen.

Montageplatz ist genug vorhanden, ggfs auch magnetisch (aber warum?).

: Bearbeitet durch User
von Walta S. (walta)


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Warum nimmst du nicht einen switchbot?

Walta

von Jack V. (jackv)


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mIstA schrieb:
> Der eine Freigabe des Knopfs bei Versagen der Steuerung wie garantiert?

Sobald die ihr Steuersignal nicht mehr bekommen, schalten sie ab. Dann 
liegt auch keine Kraft mehr an, und der Vierkilo-Schalter drückt den Arm 
zurück.

von Mark K. (mamikoe)


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Walta S. schrieb:
> Warum nimmst du nicht einen switchbot?

So ein Spielzeug für Smarthome?
Nee. Zum einen kommt der mit 40 N nicht klar und zum anderen will ich so 
einen Smart-Home-Kram. Ich will das in meine eigene "Ansteuerung" 
einbinden, wie ich es brauche.

von Mark K. (mamikoe)


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Jack V. schrieb:
> mIstA schrieb:
>> Der eine Freigabe des Knopfs bei Versagen der Steuerung wie garantiert?
> Sobald die ihr Steuersignal nicht mehr bekommen, schalten sie ab. Dann
> liegt auch keine Kraft mehr an, und der Vierkilo-Schalter drückt den Arm
> zurück.

Wir reden von Modellbauservos? Die sind doch intern wie Linearantriebe 
mit Gewindestange aufgebaut. Da drückt doch nichts zurück, dank der 
Gewindestange sind die doch blockiert/gehemmt. Zumindest kenne ich keine 
anderen.
Wenn Du andere Aufbauten kennst dann mache mich bitte schlau.
Und "4kg" klingt erst mal nach viel, das ist verglichen mit einem 
Mikroswitch auch viel, absolut gesehen ist es aber nicht viel. 
Linearantriebe beginnen etwa in dieser Größenordnung. Aber kleine 
Modellbauservos sind damit überfordert.

von Jack V. (jackv)


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Mark K. schrieb:
> Wir reden von Modellbauservos? Die sind doch intern wie Linearantriebe
> mit Gewindestange aufgebaut. Da drückt doch nichts zurück, dank der
> Gewindestange sind die doch blockiert/gehemmt. Zumindest kenne ich keine
> anderen.

Wir reden von Modellbauservos, ja. Da ist nichts mit Gewindestange, 
sondern da ist ein mehrstufiges Zahnradgetriebe – anders sind die für 
etwa Taumelscheibenservos notwendigen Geschwindigkeiten von 
Zehntelsekunden pro 60° auch nicht zu erreichen. Und ja – ich hab genug 
Getriebe bei solchen Dingern gewechselt, um die recht genau von innen zu 
kennen (gehen bei Heli halt schnell kaputt, wenn man noch nicht so gut 
fliegen kann …). Sobald diese Servos strom- oder steuerungslos sind, 
lassen sie sich per Hand mit relativ wenig Kraftaufwand bewegen.

Mark K. schrieb:
> Aber kleine
> Modellbauservos sind damit überfordert.

Ah, vielleicht schweben dir diese Servos aus RC-Spielzeug vom Discounter 
vor? Das sind aber keine Modellbauservos, sondern eben Spielzeuge – die 
waren hier nicht gemeint. Servos in Standardgröße mit >10kg Stellkraft 
sind eigentlich normal. Als Beispiel mal ein gerne genommener Vertreter: 
https://www.savox-shop.com/de/savoex-sb-2271sg-servo.html

: Bearbeitet durch User
von 60/40 (Gast)


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Mark K. schrieb:
> Ich habe folgendes Problem: Ich möchte einen manuell zu bedienenden
> (hineindrücken) Taster/Knopf elektromechanisch bedienen.

Welche Art von Sicherheitseinrichtung willst du damit eigentlich 
umgehen?
Auch noch Ferngesteuert... Spinner!

von Mark K. (mamikoe)


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Jack V. schrieb:
> Wir reden von Modellbauservos, ja. Da ist nichts mit Gewindestange,
> sondern da ist ein mehrstufiges Zahnradgetriebe – anders sind die für
>...
> fliegen kann …). Sobald diese Servos strom- oder steuerungslos sind,
> lassen sie sich per Hand mit relativ wenig Kraftaufwand bewegen.

Aha. Interessant. Ist mir in der Tat nicht bekannt, denn:

> Ah, vielleicht schweben dir diese Servos aus RC-Spielzeug vom Discounter
> vor? Das sind aber keine Modellbauservos, sondern eben Spielzeuge – die
> waren hier nicht gemeint. Servos in Standardgröße mit >10kg Stellkraft
> sind eigentlich normal. Als Beispiel mal ein gerne genommener Vertreter:
> https://www.savox-shop.com/de/savoex-sb-2271sg-servo.html

Ja, in der Tat, ich kenne das eigentlich nur aus dem Modellbahnbereich, 
Weichenantriebe und so, da braucht es nur wenig Kraft und eine 
Längsbewegung.

von Alexander (alecxs)


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Ich glaube er will sich auf Arbeit abkömmlich machen ohne dass es einer 
merkt..

von Harald W. (wilhelms)


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Alexander schrieb:

> Ich glaube er will sich auf Arbeit abkömmlich machen ohne dass es einer
> merkt..

Oder er ist ein Lokführer und braucht das für den Totmannsknopf.

von J. T. (chaoskind)


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pegelwendler schrieb:
> geforderten 15 mm bei etwas mehr als 40 Nm,

pegelwendler schrieb:
> Bei 15 mm bleiben da bisschen mehr als 55 Nm übrig.

Wie kommst du darauf, das ein linearer Hubmagnet ein Drehmoment abgibt?

von Nils B. (hbquax)


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Wenn die 40N erst am Ende erforderlich, kann man mit einer geschickten 
Hebelübersetzung mit einem kleinen Hubmagnet viel erreichen.

von Nils B. (hbquax)


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von Reinhard S. (rezz)


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Alexander schrieb:
> Ich glaube er will sich auf Arbeit abkömmlich machen ohne dass es einer
> merkt..

Wer will das nicht? :)

von Harald W. (wilhelms)


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Reinhard S. schrieb:

>> Ich glaube er will sich auf Arbeit abkömmlich machen ohne dass es einer
>> merkt..
>
> Wer will das nicht? :)

Einen Job, bei dem ich nur alle 5 Minuten einen Knopf drücken musste,
hatte ich tatsächlich mal. Damit wurde dann eine Messung gestartet.
Allerdings saß ich dafür nachts irgendwo querfeldein in einem Mess-
wagen. Aber wehe, die Messelektronik versagte, was in einem gelände-
gängigen Fahrzeug schon mal passieren konnte. Dann war Stress angesagt,
denn die Elektronik musste so schnell wie möglich repariert werden.

von hs (Gast)


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60/40 schrieb:
> Mark K. schrieb:
>> Ich habe folgendes Problem: Ich möchte einen manuell zu bedienenden
>> (hineindrücken) Taster/Knopf elektromechanisch bedienen.
>
> Welche Art von Sicherheitseinrichtung willst du damit eigentlich
> umgehen?
> Auch noch Ferngesteuert... Spinner!

https://youtu.be/R_rF4kcqLkI?t=170

von hs (Gast)


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hs schrieb:
> https://youtu.be/R_rF4kcqLkI?t=170

Nur um das angeführte Szenario ins Extrem zu treiben

von Jochen A. (lok01)


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von Harald W. (wilhelms)


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Jochen A. schrieb:

> https://m.de.aliexpress.com..............................
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...........................................................
...........................................................


Wie wärs, wenn Du demnächst solch einen Link zeigst?
https://m.de.aliexpress.com/item/1005004306934977.html

von Mark K. (mamikoe)


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Danke. Aber siehe meine Antwort vom 28.09.2022 19:20

von Kolja L. (kolja82)


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Durch die Sicherheitsvorgabe fällt mir außer einer magnetischen Lösung 
auch nichts ein.

Aber vielleicht könntest du den Taster vorbelasten, Gewicht, Feder etc 
und der Magnet muss nur noch die verbleibende kraft ausüben.

Oder du baust eine Wippe aka Hebel zur Verstärkung,  dann wird der Weg 
jedoch recht lang und du brauchst ne Railgun.

hihidasreimtsich

von mIstA (Gast)


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Mark K. schrieb:
> ggfs auch magnetisch (aber warum?).

Ganz einfach, dann suchst Du Dir die eigentliche Betätigungsmimik 
(Linearantrieb, Servo etc.) nach Gusto aus und am Maschinengehäuse 
befestigt wird der Knopf-drück-Apparat ganz einfach mit 
Elektromagnet(en); Strom weg, Apparat fällt (auf Fangkissen o.ä.), Knopf 
ist frei und springt zurück.

von Wollvieh W. (wollvieh)


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mIstA schrieb:
> Mark K. schrieb:
>> ggfs auch magnetisch (aber warum?).
>
> Ganz einfach, dann suchst Du Dir die eigentliche Betätigungsmimik
> (Linearantrieb, Servo etc.) nach Gusto aus und am Maschinengehäuse
> befestigt wird der Knopf-drück-Apparat ganz einfach mit
> Elektromagnet(en); Strom weg, Apparat fällt (auf Fangkissen o.ä.), Knopf
> ist frei und springt zurück.

Gibt ja so Automatikaufroller mit definierter Gegenkraft für 
Montagewerkzeuge, damit kann man das Ding dann auf eine beliebige Höhe 
bringen.

Ich würde eine Art Wippe mit Schalen bauen, in die Quecksilber gepumpt 
wird. Die Pumpe hat eine höhere Förderleistung als die Ablauflöcher 
abfließen lassen. Bei Stromausfall kippt der Mechanismus automatisch 
zurück.

von Thomas R. (thomasr)


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So etwas macht jede Vakuumdose ohne Probleme!

Wurde und wird in vielen Automobilanwendungen verwendet da bei einem 
Ottomotor praktisch immer Vakuum zur verfügung steht. Diese Vakuumdosen 
wurden für alles mögliche verwendet, wir haben damit die Steuerung der 
Heizung/Klima/Lüftung gemacht. Da war neben dem niedrigen Preis auch das 
"fail-safe" Verhalten wichtig. Beim Diesel wurde dann eine elektrische 
Vakuumpumpe zusätzlich verbaut.

Findest du aber gerade beim Stern in den älteren Baujahren für alles 
mögliche: so wurden die "Peilstäbe" der S-Klasse im Heck pneumatisch 
ausgefahren.

In den Dosen ist eine kräftige Feder, die den Antrieb bei 
Ausschalten/Ausfall des Vakuums in die Ausgangsstellung zieht. Gibt es 
auch mit zwei oder drei Stellungen, Drehbewegung statt linear etc. ---> 
Schrottplatz

In den 90er Jahren gab es in den USA eine interessante Version bei Ford 
für die Betätigung der Differentialsperre in der F-Klasse: das war ein 
mit einem Tropfen Kältemittel gefüllter Pneumatikzylinder mit 
elektrischer Heizpille (12 Volt). Wurde die Heizung eingeschaltet, 
dehnte sich das Kältemittel recht schnell aus und drückte den Kolben 
heraus. Nach Abschalten der Heizung dauerte es ggf. mehrere Minuten 
(Außentemperatur) bis der Kolben wieder einfuhr. Das Ding wurde aber 
ordentlich heiß (~100°C) und durfte deshalb nur unter dem Auto verwendet 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Ganz vergessen: der gute alte Torquemotor. Die haben fast beliebig hohe 
Drehmomente, so daß man aus dem Drehmoment und einer Kurbelübersetzung 
leicht 20mm Hub mit ordentlich Kraft machen kann. Ohne Strom fallen die 
auf die Ausgangsstellung zurück. Brauchen aber leider recht viel Strom.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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https://www.amazon.de/DC-HOUSE-50mm-Linearaktuator-150KG/dp/B08312QCGQ

Anhand der Stromaufnahme (z.B. mit INA219) merkt man, wenn er mechanisch 
blockiert bzw. "wenns genug ist" ...

Hab ich schon mehrfach zusammen mit 2 Relais in Wechselschaltung und 
Arduino für die verschiedensten Zwecke eigesetzt.

: Bearbeitet durch User
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