Motorsteuerung via Tap Tempo - BPM

[Sebastian (krabasti)]

Hallo und liebe Grüße. Ich bin neu hier im Forum und auf der Suche nach 
einer einfachen Methode bzw. Schaltung wie ich einen kleinen 
Bürstenlosen 3 Phasen DC Motor 12V durch tappen eines Tempos in BPM, 
über einen Push Button, in der Geschwindigkeit geregelt bekomme. Leider 
ist das Thema Mikrocontroller für mich noch Neuland. Vielleicht gibt es 
ja etwas derartiges. Würde mich sehr über Ansätze freuen.
Anbei noch ein Bild des Motors. Hier kommt ein M56733AFP Chip zum 
Einsatz.

[Rainer W. (rawi)]

Sebastian schrieb:
> ... durch tappen eines Tempos in BPM ... geregelt bekomme.

Verstehe ...


... nur Bahnhof

[Niklas G. (erlkoenig)]

Rainer W. schrieb:
> Verstehe ...

Er möchte auf einem Button einen Rhythmus tippen. Also im Endeffekt von 
Hand ein Rechtecksignal erzeugen, dessen Frequenz die Motordrehzahl 
einstellen soll. Aufgrund der Wortwahl also irgendwas für Musik oder 
Bühnentechnik.

Sebastian schrieb:
> Hier kommt ein M56733AFP Chip zum
> Einsatz.

Dieser ist aber anscheinend nur für 3 fixe Geschwindigkeiten konzipiert, 
da Diskettenlaufwerke eben nur das brauchen. Daher wird das mit der 
"stufenlosen" Einstellung wohl nix, außer man ersetzt den IC durch was 
anderes.

[Sebastian (krabasti)]

Hierzu muss ich dann doch mal noch etwas ausholen.

Es handelt sich bei meinem Projekt um ein Band-Echo welches über einen 
magnetischen Tonkopf (ähnlich wie bei einem Kassettenrecorder) ein 
Audiosignal auf ein Tonband aufspielt, welches später über einen zweiten 
Tonkopf (Abspieltonkopf) dem original Audiosignal hinzugemischt wird. 
Dadurch entsteht dann die Verzögerung, das Echo. Hierzu wird also das 
Tonband mit einem Capstan Motor an den Tonköpfen entlang transportiert. 
Je nachdem wie schnell bzw. langsam sich die Welle des Motors dreht wird 
dann auch der Bandlauf des Tonbandes schneller bzw. langsamer und somit 
die Zeitverzögerung des Echos bestimmt. Dies geschieht aktuell über 
einen ganz normalen Spannungsteiler.

Nun möchte ich die Geschwindigkeit des Motors, welche aktuell über einen 
Drehpotentiometer einstellbar ist, gerne per tippen (in einem bestimmten 
Rhythmus) auf einen Push-Button realisieren. Beispiel: Ich tippe einen 
Rhythmus von 100 bpm (Beats per minute) = Motor bekommt 6v. Ich tippe 
einen Rhythmus von 150 bpm = Motor bekommt 7.5V.

Natürlich muss ich das dann genau kalibrieren um die richtige Spannung 
für den jeweilige Rhythmus zu bekommen.

Gibt es Ansätze um dies zu realisieren?

Anbei noch ein kurzes Video von dem Bandecho-Gerät. Oben (links und in 
der Mitte) befinden sich die Tonköpfe. Rechts an der roten Andruckrolle 
befindet sich die Welle des Motors.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Sebastian schrieb:
> Nun möchte ich die Geschwindigkeit des Motors, welche aktuell über einen
> Drehpotentiometer einstellbar

Und das ist der Motor aus deinem Bild? Wie ist das Potentiometer 
angeschlossen?

Sebastian schrieb:
> Gibt es Ansätze um dies zu realisieren?

Da gibt's diverse Möglichkeiten, analog oder digital, die Hauptfrage ist 
wie man den Motor steuert.

[Sebastian (krabasti)]

Ja, es handelt sich um den Motor auf dem Bild. Von dem IC des Motors 
geht ein Flachbandkabel auf eine kleine Platine auf dem zwei 
Trimmpotentiometer sitzen über welche man stufenlos die 
Motorgeschwindigkeit regulieren kann. Zwischen den zwei Potentiometer 
kann man über einen SPDT-Schalter hin und her schalten. Somit hat man 
zwei fixe Motorgeschwindigkeiten.

Die genau Schaltung der kleinen Platine muss ich mir erst noch genau 
anschauen. Hier sitzt auch noch ein kleiner IC.

Anbei ein Bild. Oben das 4 polig Flachbandkabel welches vom Motor kommt 
und unten rechts die zwei Trimmpotentiometer.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Sebastian schrieb:
> Die genau Schaltung der kleinen Platine muss ich mir erst noch genau
> anschauen.

Hmm, mach das mal, insbesondere welche Pins des M56733AFP da angesteuert 
werden...

[Sebastian (krabasti)]

Ich habe mir die kleine Platine jetzt mal etwas genauer angeschaut.

Hier befindet sich ein kleiner Operationsverstärker TLE2072CP welcher 
wohl den Motor ansteuert. An Pin 5 (2IN+) des OPs hängt ein 
Spannungsteiler (1k) welcher die Spannung des Eingangs an Pin 5 regelt 
(3.9 - 6.5V).  Je nachdem wieviel Spannung da anliegt, dreht sich dann 
auch der Motor schneller bzw. langsamer.

Könnten man jetzt den Spannungsteiler gegen ein digitales Potentiometer 
tauschen und dies dann mit einem Microcontroller realisieren oder was 
wäre hier sinnvoll?

[Niklas G. (erlkoenig)]

Sebastian schrieb:
> welcher wohl den Motor ansteuert.

Aber wie, über welche Pins des M56733AFP?

Sebastian schrieb:
> oder was wäre hier sinnvoll?

Hängt davon ab wie der M56733AFP angesteuert wird.

[Sebastian (krabasti)]

Datasheet von dem Driver ist falsch. Es ist ein M56730ASP. Leider find 
ich hier im Netz nicht wirklich was dazu.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Sebastian schrieb:
> Leider find ich hier im Netz nicht wirklich was dazu.

Dann kann man wohl nur raten und vermuten dass die Ausgangsspannung vom 
OPAMP vermutlich direkt auf einen Eingang vom Treiber-IC geht. Dann 
müsste man noch wissen, welche Tipp-Frequenz welcher Spannung 
entsprechen soll.

Die Spannung kann man auf dem Mikrocontroller per DAC erzeugen. Man 
könnte es auch komplett analog machen, mal nach "frequency to voltage 
circuit" googlen. Vielleicht über eine Konstantstromquelle einen 
Kondensator laden solange der Taster offen ist. Gleichzeitig die 
Kondensatorspannung auf einen Impedanzwandler geben. Wird der Taster 
gedrückt, den Kondensator von der KSQ abkoppeln und stattdessen den 
Ausgang des Impedanzwandlers an einen weiteren Kondensator geben, 
welcher somit auf die gleiche Spannung auf/entladen wird (Widerstand 
dazwischen damit es nicht zu schnell geht). Dann diese 
Kondensatorspannung über einen zweiten Impedanzwandler auf den 
Motor-Treiber geben. Außerdem muss man beim Loslassen des Tasters den 
ersten Kondensator kurz kurzschließen damit er wieder von vorn geladen 
werden kann.

[Sebastian (krabasti)]

Das ist das einzige was ich gefunden habe. Damit kann ich aber nicht
viel mit anfangen. Ich habe jetzt mal farbig markiert welche Pins belegt
sind. Allerdings bin ich mir jetzt nicht sicher ob das so stimmt, da
hier die Ausrichtung des ICs nicht wirklich erkennbar ist!

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Capstan RVS - Motor Drehrichtung Eingang
Capstan FG - von der Tacho Spule am Motor innerer Regelkreis
Capstan CTL - Steuerspannung Capstan Geschwindigkeit
Current Limit - Motor Strombegrenzung aktiv. (Scheint durch die Brücke 
zwischen Pin 11 und 12 lahmgelegt zu sein)
Sebastian schrieb:
> Allerdings bin ich mir jetzt nicht sicher ob das so stimmt, da
> hier die Ausrichtung des ICs nicht wirklich erkennbar ist!

Stimmt schon so. Die Kerbe am Gehäuse ist zwischen Pin 1 und Pin 32.

[Niklas G. (erlkoenig)]

Matthias S. schrieb:
> Capstan CTL - Steuerspannung Capstan Geschwindigkeit

Hätte ich auch vermutet. Da ist wahrscheinlich die Spannung vom Opamp 
angelegt. Die kann man dann per DAC oder voll analog erzeugen.

[Peter D. (peda)]

Sebastian schrieb:
> Es handelt sich bei meinem Projekt um ein Band-Echo welches über einen
> magnetischen Tonkopf (ähnlich wie bei einem Kassettenrecorder) ein
> Audiosignal auf ein Tonband aufspielt, welches später über einen zweiten
> Tonkopf (Abspieltonkopf) dem original Audiosignal hinzugemischt wird.

So hat man das damals im vorigen Jahrtausend mal gemacht. Das war 
ziemlich tricky, da ja die Kopfentzerrung mit der variablen 
Geschwindigkeit nachgeführt werden muß. Daher erfolgte die Umschaltung 
nur stufig. Manchmal war auch der Wiedergabekopf verschieblich. Außerdem 
verschleißt die Bandschleife recht schnell. Die Echogeräte wurden daher 
nur kurzzeitig eingeschaltet.
Daneben gab es auch noch Federhall und Hallkeller.

Heutzutage gibt es dafür fertige Geräte mit DSP und RAM.
Man kann sich sowas aber auch mit ADC, SRAM, DAC und einem µC zur 
Steuerung selber basteln. Der µC hat nicht viel zu tun, er muß nur die 
RAM-Adresse hochzählen. Durch Änderung der Überlaufadresse läßt sich die 
Verzögerung sehr fein einstellen, quasi analog. Der Vorteil ist, daß 
sowas total linear arbeitet, d.h. es ist keine komplizierte 
Frequenzgangkorrektur notwendig. Und natürlich völlig verschleißfrei.

P.S.:
Die Suchmaschinen sind dermaßen KI-verseucht, zu "Hallkeller" gibt es 
keine sinnvollen Treffer mehr. Dabei hatte jedes größere Rundfunkhaus 
einen, z.B. für Hörspielproduktionen.

[Axel R. (axlr)]

Peter D. schrieb:
> Heutzutage gibt es dafür fertige Geräte mit DSP und RAM.

Hat er aber nicht. Er hat diese Band-Echo-"maschine".

Ich würde das mit ner CMOS-PLL machen. 4046?
Aber etwas fertiges fällt mir dazu auch nicht ein.
Ist denn, in der altertümlich anzusehenden, Echomaschine tatsächlich 
Dieser Capstan-Motor verbaut worden? Sieht so "neuzeitlich" im Vergleich 
zur Gesamterscheinung aus. Ich hätte da einen 230V Synchronmotoer 
erwartet.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Peter D. schrieb:
> Die Suchmaschinen sind dermaßen KI-verseucht, zu "Hallkeller" gibt es
> keine sinnvollen Treffer mehr.

Abgesehen davon, das dein Beitrag gar nicht zum Thema passt - der 
Suchbegriff 'Hallraum' hätte dich zum Gesuchten gebracht:
https://de.wikipedia.org/wiki/Hallraum
Aber die Grösse dieses Raumes lässt sich durch Tapping nicht verändern.

Axel R. schrieb:
> Ist denn, in der altertümlich anzusehenden, Echomaschine tatsächlich
> Dieser Capstan-Motor verbaut worden?

Denke nicht. Das ist ein Capstan Motor aus einem Videorecorder und wurde 
ja schon heftig modifiziert.

> Ich hätte da einen 230V Synchronmotoer
> erwartet.
So wars bei meinem alten WEM Copycat. Das hatte 4 schaltbare 
Wiedergabeköpfe.

Axel R. schrieb:
> Aber etwas fertiges fällt mir dazu auch nicht ein.
Das Problem ist ja hier, die Laufzeit harauszufinden, die mit dem 
Tapping synchron laufen soll. Vermutlich würde ich mal probieren, aufs 
Band ein Signal mit aufzuzeichnen, das unhörbar ist und dem Controller 
mitteilt, welches Echointervall gerade anliegt. Das dann mit dem Tapping 
vergleichen und den Motor nachziehen.
Noch besser wären natürlich 2-Spurköpfe, dann hätte man eine ganze Spur 
zur Steuerung.

[Peter D. (peda)]

Sebastian schrieb:
> Nun möchte ich die Geschwindigkeit des Motors, welche aktuell über einen
> Drehpotentiometer einstellbar ist, gerne per tippen (in einem bestimmten
> Rhythmus) auf einen Push-Button realisieren. Beispiel: Ich tippe einen
> Rhythmus von 100 bpm (Beats per minute) = Motor bekommt 6v. Ich tippe
> einen Rhythmus von 150 bpm = Motor bekommt 7.5V.

Wie gesagt, daß wird haarig bei einem Bandecho. Die arbeiten eigentlich 
immer nur stufig oder über umschaltbare Köpfe. Das Gerät auf dem Bild 
hat 2 Stufen.
Stufenlos geht eigentlich nur über digitale Speicherung (RAM).
Man sieht im Bild auch schön, daß die Bandschleife schnell gewechselt 
werden kann.
Was mich wundert, daß kein Löschkopf zu sehen ist, da hört man ja immer 
noch das alte Signal durch. Hoffentlich ist wenigstens eine 
HF-Vormagnetisierung vorhanden.
Hast Du denn entsprechende Werkzeuge und Fertigkeiten, um die ganze 
Feinmechanik aufzubauen oder nimmst Du ein Altgerät?

Sebastian schrieb:
> Gibt es Ansätze um dies zu realisieren?

Wir fällt dazu nur ein µC ein, der die Frequenz des Tippens mißt und 
damit den Motor steuert.

Du hast bestimmt gute Analogkentnisse und einen Meßplatz, um 
Frequenzgangentzerrung und Klirrfaktor abgleichen zu können.

[Sebastian (krabasti)]

Es wurde tatsächlich dieser Motor verbaut. Das Bandecho war eine 
Neuauflage welche noch bis 2020 gebaut wurde. Der 12V-DC Motor wurde 
gewählt um weniger Brummen in Kombination mit dem Schaltkreis und der 
kompakten Bauweise des Echos zu erreichen. Die alten Bandechos waren da 
schon sehr viel lauter was das angeht.

Frequenzgangentzerrung etc. sollte kein Problem darstellen.

Ich habe jetzt mal geschaut, Capstan CTL - Steuerspannung von PIN 22 des 
M56730ASP geht über einen kleinen Widerstand an PIN 7 (OUT2) des 
Operationsverstärker TLE2072CP. Hier liegen 2.25-2.8V an, je nachdem wie 
ich das 1K Potentiometer, welches an PIN 5 (2IN+) des TLE2072CP hängt, 
justiere.

Nun möchte ich ja per tippen auf einen Button, im jeweiligen Rhythmus, 
die Steuerspannung regeln (20ms bis ca. 1 Sekunde Verzögerung des 
Audiosignals).

Hierzu muss ich nun erstmal herausfinden wieviel Spannung der Motor zur 
jeweiligen Verzögerung benötigt. Das werden sicher viele Werte werden. 
Nach Ermittlung dieser Werte benötige ich dann eine einfache Lösung 
diese Spannungswerte per tippen im jeweiligen Tempo an den Motor zu 
senden?

Wäre es nun sinnvoller die Spannung am Eingang PIN 5 des TLE2072CP, wo 
auch schon das 1K Potentiometer hängt, zu regeln oder eher am Ausgang 
PIN 7?

An PIN 5 liegen 3.9 - 6.5V an und an PIN 7 2.25-2.8V (je nachdem wie das 
1K Potentiometer justiert ist).

[Niklas G. (erlkoenig)]

Sebastian schrieb:
> Wäre es nun sinnvoller die Spannung am Eingang PIN 5 des TLE2072CP, wo
> auch schon das 1K Potentiometer hängt, zu regeln oder eher am Ausgang
> PIN 7?

Eher am Ausgang, d.h. diesen OPAMP und die ganze Platine ganz 
rausnehmen. Die Spannung im Bereich 2.25-2.8V lässt sich einfacher 
erzeugen.

Mit einem Mikrocontroller mit integriertem DAC ist es einfach, muss man 
halt programmieren. Analogschaltung spart das Programmieren aber 
erfordert wohl mehr Bastelei.

Sebastian schrieb:
> Hierzu muss ich nun erstmal herausfinden wieviel Spannung der Motor zur
> jeweiligen Verzögerung benötigt. Das werden sicher viele Werte werden.

Ja, mach da mal ne Exceltabelle mit Diagramm und "Trendlinie" damit man 
den Zusammenhang errechnen kann.

Ein paar Details über die du dir Gedanken machen solltest: Nach jedem 
Tippen ändert sich ja potenziell die Geschwindigkeit. Der Mensch tippt 
ja nie 100% im Rhythmus, d.h. es wird jedes Mal einen kleinen Sprung 
geben. Soll dieser direkt auf die Motordrehzahl gehen? Das könnte dann 
wohl einen "Ruck" geben. Oder soll sich die Geschwindigkeit langsam 
ändern (Rampe/Tiefpass)? Wäre es vielleicht sinnvoll jeweils den 
Durchschnitt der letzten 10 oder so Taps zu nehmen? Was soll passieren 
wenn man aufhört zu tippen?

Sebastian schrieb:
> 20ms bis ca. 1 Sekunde Verzögerung des Audiosignals

Das könnte man aber auch recht gut mit einem Mikrocontroller 
hinbekommen, viele haben genug Speicher um 1sec Audiosignal bei den 
guten alten 44.1 kHz abzulegen und verzögert rauszugeben. Da kann man 
sogar ein fertiges Evalboard mit Line-In & -Out und einem Taster nehmen 
und muss nix basteln, nur programmieren, und <100€ ausgeben.