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Anzahl Schritte mit UNO R3
06.02.2019, 09:34 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 06.02.2019 09:52 von goehrde53.)
Beitrag #1
Anzahl Schritte mit UNO R3
Moin, Moin, hier ist ein Frischling. (Zumindest was den Arduino betrifft.)
Da ich ein vergleichbares Thema im Forum nicht gefunden habe stelle ich somit hier meine Fragen.
Gibt es eine Obergrenze für die Anzahl von Schritten bei einem Schrittmotor?
Mein Projekt:
Modellbahn-Drehscheibe. Die vorhandenen Antriebe der Drehscheiben stellen mich nicht zufrieden. Also ist Eigenbau angesagt. Was Schrittmotoren können und wie sie funktionieren ist mir bekannt. Nur wie man den Motor dazu bringt das zu tun was man möchte ist mir noch ziemlich schleierhaft. Also soll folgendes geschehen. Mein Schrittmotor NEMA 14 (200 Schritte) besitzt ein angeflanschtes Getriebe 1:51. Daraus ergeben sich für eine Umdrehung (360°) 10.200 Schritte. Somit 0,053°/Schritt. Das bedeutet eine genaue Positionierung im Mikrometerbereich.

1. Hier somit meine Frage ob der Arduino UNO R3 diese Anzahl an Schritten verarbeiten kann. Scheint allerdings kein Original zu sein. Auf dem Print steht: DCcduino. (Lizenz oder Fälschung?)

Um die Bewegung der Bühne realistisch zu gestalten müßte beim Start eine Rampe von ca. 3 sec. Hochlaufen. Das gleiche natürlich beim Stop nur eben als fallende Rampe.

2. Läßt sich auch dieses verwirklichen?

Nach den 3 sec. soll der Motor mit 392 Schritten/min. laufen. Das entspricht einer Laufzeit von 100 sec./Umdrehung. (Realitätsnah.)

3. Siehe 2.

Natürlich müssen genau definierte Positionen der Bühne angewählt werden können. Am liebsten mit Tippbetrieb die gewünschte Position anfahren und dort speichern um später im Betrieb mit Tastern (einer/Position) anzufordern. (Voraussichtlich ca. 7 Positionen.)

4. Siehe 2.

Abschließend zur Belastbarkeit des Motorshields. Der Motor ist angegeben mit 800mA pro Windung. Das shield ist angegeben mit 600mA und 1.200mA Spitze.

5. Ist das vertretbar oder muß ich mich nach einem stärkeren shield umsehen?

Was das Programmieren betrifft werde ich mich durch das Buch vom Erik Bartman hangeln, und wenn das nicht klappt gibt es ja immer noch euch.

Hui, so viele Fragen. Ich würde mich riesig freuen wenn alles was ich vom UNO erwarte auch realisierbar wäre.

Viele Grüße und vielen Dank im voraus für eure Antworten,

Andreas.

P.S. Ich werde nicht auf jeden Kommentar umgehend antworten können, da ich trotz meines biblischen Alters immer noch voll-voll berufstätig bin. Big Grin

P.S. Beim Getriebe muß es natürlich heißen: 51:1

Andreas
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06.02.2019, 11:09
Beitrag #2
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Andreas,
willkommen im Forum. Hier sind auch ein paar Modelleisenbahner unterwegs Wink.
Natürlich kannst Du eine Drehscheibe mit dem Arduino steuern. Eine prinzipielle Obergrenze für die Anzahl von Schritten gibt es nicht, man kann den Motor im Prinzip ja auch 'endlos' drehen lassen.
Mit einer 'long' Variable kannst Du ca. +/- 2 Mrd Schritte auch genau verfolgen, das dürfte locker reichen ( mit etwas Mehraufwand ginge auch noch mehr ).

zu 1. Wie gesagt, das mit den Schritten ist kein Problem, und auch unabhängig davon ob das ein Clone ist oder nicht. Der Prozessor da drauf ist eh der gleiche. Eine Fälschung wäre es nur, wenn es kein Original ist, und trotzdem 'Arduino' drauf steht ( nur der Name ist geschützt, technische Nachbauten - Clones - sind legal ).

Zum Ansteuern des Schrittmotors kannst Du die AccelStepper-Lib verwenden, die kann auch Beschleunigungs- und Bremsrampen.

zu 2. Das Tempo sollte kein Problem sein.

zu 3. Die Endpositionen lassen sich im EEPROM des Prozessors speichern. Soweit ich weis, wird da aber üblicherweise noch eine mech. Verriegelung eingebaut. Das mit der Positionierung im Micrometerbereich ist Theorie - Du musst das Getriebespiel bdenken. Da muss man gegebenenfalls noch was für tun (z.B. Positionen drehrichtungsabhängig).
Ein wichtiger Punkt ist auch, dass Du beim Einschalten der Versorgungsspannung nicht weist, wo der Stepper steht. Da ist eine Referenzfahrt notwendig. Du brauchst also auf jeden Fall mindestens einen elektrisch erkennbaren Referenzpunkt.

zu 4/5: Die 800mA Motorstrom sollte der Treiber dauerhaft liefern können. Stell doch mal Links zu deinem Motor und zum Shield ein. Wichtig ist auch noch, ob der Motor spannungs- oder stromgesteuert betrieben werden muss. Da muss dann auch das Shield zu passen.

Gruß, Franz-Peter
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06.02.2019, 11:54
Beitrag #3
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Franz-Peter, (hoffentlich stimmt der Name - konnte ihn nämlich nicht mehr finden, nachdem ich auf "Antwort" geklickt hatte.)

Das ging ja fix mit der Antwort. Vielen Dank.


Zum Ansteuern des Schrittmotors kannst Du die AccelStepper-Lib verwenden, die kann auch Beschleunigungs- und Bremsrampen.
Habe mir eben die homepage von airspayce.com angesehen. Na, da habe ich mir ja was vorgenommen. Aber mich treibt ja keiner.

Das mit der Positionierung im Micrometerbereich ist Theorie - Du musst das Getriebespiel bdenken.
Es ist ein Planetengetriebe. Ich habe gefühlt kein Spiel zum Motor. Aber natürlich ist es nicht 0

Ein wichtiger Punkt ist auch, dass Du beim Einschalten der Versorgungsspannung nicht weist, wo der Stepper steht. Da ist eine Referenzfahrt notwendig. Du brauchst also auf jeden Fall mindestens einen elektrisch erkennbaren Referenzpunkt.
Hmmmm, dann sollte ich dem Arduino Dauerversorgung geben. Der Konsum dürfte vernachlässigbar sein. Wäre nicht schön,wenn die Bühne beim Einschalten eigenwillige Bewegungen vollzieht.

zu 4/5: Die 800mA Motorstrom sollte der Treiber dauerhaft liefern können. Stell doch mal Links zu deinem Motor und zum Shield ein.
Die Links: https://www.omc-stepperonline.com/de/nem...riebe.html
und:
https://www.ebay.de/itm/L293D-Motor-Trei...2749.l2649

Komisch ist allerdings, daß ein anderer Anbieter pro Kanal 2A angibt.

Viele Grüße,

Andreass
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06.02.2019, 15:00
Beitrag #4
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Andreas,
Name hat gestimmt Wink

Ich habe mir jetzt mal das Datenblatt des Motors angeschaut. Die geben als Umkehrspiel <= 1Grad an ( unbelastet ). Das dürfte für deine Drehscheibe auf jeden Fall zu viel sein, um es zu ignorieren. Das musst Du bei der Ansteuerung berücksichtigen.

Der Motor und der Treiber passen auf jeden Fall nicht zusammen. In deinem Shield ist der L293D eingebaut, das ist die schwächere Variante des L293. Der kann nur 600mA. Die 'normale' Ausführung kann 1A, und 2A kurzzeitig ( daher vielleicht die Angabe von 2A des anderen Anbieters ).

Die Angaben zum Motor in deinem Link sind auch widersprüchlich. Im Angebotstext sind andere Werte für Strom/Spulenwiderstand angegeben ( 0,8-1A/6,8Ohm) als im Datenblatt (1A/3,2Ohm) . Nach Datenblatt brauchst Du einen Treiber mit Stromsteuerung für 1A, da ist der L293 vollkommen ungeeignet.

Das mit der Dauerversorgung des Arduino ist keine Lösung. Irgendwann hast Du immer mal einen Neustart. Du brauchst auf jeden Fall einen Referenzpunkt. Ohne geht es bei einem Schrittmotor nicht. Grundsätzlich könnte ich mir noch vorstellen mehrere Referenzpunkte einzubauen ( einen zwischen jedem Gleisabgang ). Dann würdest Du bei jeder Bewegung von einem Gleis zum anderen mindestens einen Referenzpunkt überfahren, und wüsstest dann wo Du bist. D.h. Du bettest das 'Referenzpunktfahren' in deine normale Bühnenbewegung ein. Problem nach dem Einschalten: bei der ersten Fahrt weist Du nicht, welche Drehrichtung der kürzeste Weg zum Ziel ist.
Im Gegensatz zu einem normalen DC-Motor hat der Schrittmotor auch noch den Nachteil, dass er ständig Strom braucht - auch im Stillstand. Man kann ihn zwar im Stillstand dann auch abschalten wenn das Haltemoment reicht ( wovon ich bei einer Drehscheibe ausgehe ), aber dann bist Du nicht sicher, dass er beim Einschalten wieder exakt die gleiche Schrittposition hat. Auch wenn es nur 1 Schritt ist, kann sich das im Laufe der Zeit addieren. Insofern ist es auch von Vorteil, wenn er sich zwischendurch bei den Bewegungen wieder 'justiert'.
Hat deine Drehscheibe eine Arretierung bei den jeweiligen Gleisabgängen?

Gruß, Franz-Peter
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06.02.2019, 19:44
Beitrag #5
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Guten Abend Franz-Peter,

Die geben als Umkehrspiel <= 1Grad an ( unbelastet )
Das bedeutet dann wohl, daß der Stop unterschiedliche Positionen haben muß, je nachdem ob ich von links oder von rechts anfahre.

Im Angebotstext sind andere Werte für Strom/Spulenwiderstand angegeben ( 0,8-1A/6,8Ohm) als im Datenblatt (1A/3,2Ohm).
Da ich hier, wo ich zur Zeit arbeite und wohne, nicht zuhause bin, und somit meine vertraute Werkstatt über 700km entfernt ist, werde ich ein günstiges DMM besorgen und die Spulen ohmsch durchmessen.

Nach Datenblatt brauchst Du einen Treiber mit Stromsteuerung für 1A, da ist der L293 vollkommen ungeeignet.
Welcher wäre denn geeignet? Original Arduino mit 2A?

Das mit der Dauerversorgung des Arduino ist keine Lösung.
Das mit den Referenzpunkten leuchtet mir ein. Ich habe hier ja keinen Positioner. Das wäre aber nicht schlecht.

Hat deine Drehscheibe eine Arretierung bei den jeweiligen Gleisabgängen?
Leider nein. Wäre aber eine sportliche Aufgabe über eine Lösung nachzudenken. Allerdings würde das so weit führen, daß es eher Sinn machen würde eine Drehscheibe komplett neu zu konstruieren. Aber über ein funktionierendes Form-Sperrsignal auf der Bühne bin ich schon am Grübeln.

Viele Grüße, immer wieder gerne.
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06.02.2019, 22:03
Beitrag #6
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Andreas
(06.02.2019 19:44)goehrde53 schrieb:  Die geben als Umkehrspiel <= 1Grad an ( unbelastet )
Das bedeutet dann wohl, daß der Stop unterschiedliche Positionen haben muß, je nachdem ob ich von links oder von rechts anfahre.
So würde ich das auch sehen.

(06.02.2019 19:44)goehrde53 schrieb:  werde ich ein günstiges DMM besorgen und die Spulen ohmsch durchmessen.
Pass aber auf, dass Du eins erwischt, dass so kleine Widerstände messen kann.

(06.02.2019 19:44)goehrde53 schrieb:  Welcher wäre denn geeignet? Original Arduino mit 2A?
Was meinst Du mit 'Original Arduino 2A' ?. Geeignet wäre z.B. der Chip DRV8825 oder a4988. Die gibts verbaut auf kleinen Platinchen.

(06.02.2019 19:44)goehrde53 schrieb:  Hat deine Drehscheibe eine Arretierung bei den jeweiligen Gleisabgängen?
Leider nein.
Dann muss die Positionierung entsprechend genauer sein. Die Arretierung könnte sonst die letzten zehntel mm sicherstellen.

Gruß, Franz-Peter
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07.02.2019, 09:50
Beitrag #7
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Franz-Peter,
vielen Dank für Deine Info.

[/quote]Was meinst Du mit 'Original Arduino 2A' ?
Ich meinte eigentlich den Motor Shield von Arduino der mit 2A angegeben ist. Nun habe ich aber kapiert, daß Du den Chip meintest.
Da habe ich jetzt in den unendlichen Weiten des WWW Folgendes gefunden:
https://de.rs-online.com/web/p/products/9064656/?grossPrice=Y&cm_mmc=DE-PLA-DS3A-_-google-_-CSS_DE_DE_Halbleiter-_-Entwicklungskits%7CEntwicklungskits_Power_Management-_-PRODUCT_GROUP&matchtype=&pla-529536573514&gclid=CjwKCAiAqOriBRAfEiwAEb9oXYEAbgB3zlsjyiXYDAkCxEhJpeLXTUtQbQmBJ1lhLLWofw​lw0E010hoCLTgQAvD_BwE&gclsrc=aw.ds
[color=#0000CD]Basiert auf dem Powerstep01, kann Strom- und Spg. steuern und hat 10A Ausgänge. Empfehlenswert?
Viele Grüße,
Andreas
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07.02.2019, 12:14 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.02.2019 12:27 von MicroBahner.)
Beitrag #8
RE: Anzahl Schritte mit UNO R3
Hallo Andreas,
in dem Arduino Motorshield ist im Prinzip der gleiche Chip drin wie in dem vorher von dir verlinkten ( L298 statt L293 ), nur dass er etwas mehr Strom abkann. Der kann aber auch keinen Stepper stromgesteuert betreiben. Diese Chips sind eher für die Ansteuerung von DC-Motoren gedacht.
Der jetzt von dir verlinkte Treiber ist für deine Zwecke aber sehr überdimensioniert. Außerdem ist der auch von der Bauform her für eine andere Prozessor Serie gedacht ( Nucleo mit STM32 ).

Such doch einfach mal nach dem Chipnamen DRV8825 oder a4988. Die werden vielfach in 3D-Druckern verwendet und es gibt auch viele Info's zu den Bausteinen im Internet. Es gibt schön kompakte Module wie z.B. dieses. Die beiden Chips sind sehr ähnlich, der a4988 ist wohl die etwas ältere Variante, für dich aber auch ausreichend.
Es gibt auch Shields für den Arduino, wo 4 von den Modulen draufpassen ( eben für die 3D Drucker ). Das brauchst Du aber nicht, dir reicht ja einer.

Gruß, Franz-Peter
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