Elektronische Leitspindel

HeinzHerbert
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von HeinzHerbert » Do 18. Jan 2018, 16:27

Nicolas hat geschrieben:Quelloffen habe ich noch keinen gesehen. Ich kenne nur einen, den man kaufen kann. Und kaufen kann jeder.
Das hat mich zu der Annahme verleitet. Vielleicht kannst du am Ende des Projektes ja dennoch Code, Schaltplan und BoM zur Verfügung stellen...

Grüße
Georg
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Nicolas
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Do 18. Jan 2018, 16:43

HeinzHerbert hat geschrieben:
Nicolas hat geschrieben:Quelloffen habe ich noch keinen gesehen. Ich kenne nur einen, den man kaufen kann. Und kaufen kann jeder.
Dann ist das mißverständlich. Ich habe nach Anregungen gesucht - und da stehen natürlich Open-Source-Projekte auf Platz 1.
HeinzHerbert hat geschrieben: Das hat mich zu der Annahme verleitet. Vielleicht kannst du am Ende des Projektes ja dennoch Code, Schaltplan und BoM zur Verfügung stellen...
Ich kann es nicht ausschließen. Aber versprechen noch weniger. Für mich ist das ein reines Lern- und Vergnügungsprojekt. So wie für andere der Bau eines schicken Messers.
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von HeinzHerbert » Do 18. Jan 2018, 16:48

... dann schick's mir am Ende wenigstens per PN ;-)
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Fr 19. Jan 2018, 09:18

Wie ich schon im letzten Status-Update (http://forum.zerspanungsbude.net/viewto ... 09#p389609) geschrieben habe, steht als nächstes ein Stück Software auf dem Plan, an das ich vorher nie gedacht hätte. Da ich das Herumprobieren mit Schrittmotoren mit unbekannten Parametern satt habe, ist nebenbei ein kleiner Schrittmotor-Prüfstand (Pendelprüfstand) entstanden, um die Drehzahl-Drehmoment-Kurve aufnehmen zu können.
Pendelmaschine_576.jpg
Die Kraftmesser (ich habe hier vier verschiedene Größen) sind geliehen und noch in Kilopond. Für die Umrechnung in Newton werde ich allerdings in Anbetracht der restlichen Genauigkeit mit der Näherung 1 Kp = 10 N auskommen.
Pendelmaschine_Detail_576.jpg
Die Bremstrommel ist in einem einzigen - großen - Wälzlager gelagert. Für die kleinen NEMA-17-Motoren sollte das ausreichen. Der Bremsschuh ist einer meiner Finger, Bremsbelag ein abgeschnittener Finger eines Lederhandschuhs.

Der Stützarm ist aus Plexiglas, weil dieses gerade da war.

Die ersten Tests liefen vielversprechend, allerdings könnte der Stützhebel doch noch ein wenig Dämpfung vertragen. Gibt es Stoßdämpfer für Modellautos deren Anschaffungskosten nicht den Wert meiner Drehbank überschreiten? Werde ich bei Gelegenheit suchen. Ansonsten sind die Dämpfer in den Handgriffen vom Auto eine Möglichkeit.


Die elektronische Hardware der elektronischen Leitspindel ist für diesen Prüfstand nahezu perfekt: Motorstrom und Mikroschritt-Teilungsfaktor werden im Schrittmotortreiber per Software eingestellt und ersterer von diesem auch ziemlich genau eingehalten. Das vereinfacht vieles.

Zweitens bedeutet das aber: Ich muß neue Firmware schreiben. Denn naturgemäß sind die Parameter, die man bei einer elektronischen Leitspindel einmal einstellt und nie wieder ändert, genau die Parameter, die man bei einem Schrittmotorprüfstand schnell ändern will.

Sprich: Der nächste Schritt besteht in einer kleinen Firmware (oder besser gesagt: einem Schrittmotor-Teststand-Modus für die elektronische Leitspindel), die die folgenden wenigen Funktionen beinhaltet:
  • Geschwindigkeitssteuerung in kleinen Stufen
  • Stall-Reset: Wenn ein Taster betätigt wird, wird erneut vom Stillstand bis zur eingestellten Geschwindigkeit beschleunigt.
  • Schnelle Einstellbarkeit von Motorstrom und Mikroschritt-Teilungsverhältnis über die Bedienoberfläche
  • Motorwellentachometer
Der Aufwand verspricht also - angesichts dessen, was schon vorhanden ist - recht überschaubar zu sein.
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Sa 20. Jan 2018, 19:30

Weiter geht es mit dem Schrittmotor-Prüfstand. Schrieb ich oben, daß die Elektronik der elektronischen Leitspindel alles mitbringt, was man für einen Schrittmotor-Prüfstand braucht, habe ich ein Detail vergessen: Meine Schrittmotoren teste ich natürlich bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen. Also ist es sinnvoll, wenn diese direkt angezeigt wird. Dazu war eine kleine Modifikation meiner Test-Endstufe nötig, nämlich ein Spannungsteiler, der auf einen analogen Eingang geht:
Leiterplattenmodifikation_768.jpg
In der Teststand-Software ist die Anzeige der Versorgungsspannung auch schon drin. In der Leitspindel-Software wird sie allerdings in irgendeinem Untermenü verschwinden.

Anläßlich daß ich gestern abend dem Eintrag in meiner Doku nicht trauen wollte und die entsprechende handschriftliche Notiz nicht gefunden habe (danke an Roland, msk-rn!), war es an der Zeit, meine handschriftlichen Aufzeichnungen, die bislang in zwei Spannmappen lagerten, zu sortieren. Anschließend wurde das ganze in einen Heftordner umgesiedelt.
Viel_Papier_768.jpg
Ich kann mich gar nicht mehr erinnern, wann ich das alles geschrieben habe. :| Da ich thematisch und nicht chronologisch sortiert habe, kann ich noch nicht einmal sagen, von wann die ersten Aufzeichnungen sind. Meine ersten Software-Versuche mit Beschleunigungsrampen datieren auf den 13. Februar 2017 - also setze ich dieses Datum mal für den offiziellen Jahrestag meines Projektchens fest. :-D
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Fr 9. Feb 2018, 18:50

Die Elektronik für den Schrittmotorprüfstand stand mit dem elektronischen-Getriebe-Proof-of-concept-Aufbau ja schon fast fertig herum.
Die Mechanik dauerte immerhin fast einen ganzen Nachmittag. Die Software dagegen ist jetzt schon nach drei Wochen einsatzbereit.

Leider kann man zur Software keine schönen Bilder zeigen, deswegen hier ein Screenshot vom Schrittmotorprüfstand (Vielleicht sollte ich mal bei Gelegenheit mit Videos anfangen).
Screenshot_Pruefstandmodus.png
Screenshot_Pruefstandmodus.png (4.36 KiB) 1853 mal betrachtet
Die Features sind weitestgehend wie geplant implementiert worden:
  • Geschwindigkeitssteuerung in kleinen logarithmischen Stufen über das Handrad oder die Menüfunktion
  • Stall-Reset: Die Betätigung eines Schalters stoppt und beschleunigt den Motor erneut vom Stillstand bis zur eingestellten Geschwindigkeit, ohne daß die Geschwindigkeitseinstellung angepaßt werden muß.
  • Schnelle Einstellbarkeit und Anzeige von
    • Motorstrom
    • Mikroschritt-Teilungsverhältnis und
    • Beschleunigung
    über die Bedienoberfläche
  • Versorgungsspannung des Schrittmotortreibers und die Soll-Drehzahl des Schrittmotors wird angezeigt.
Man sieht: Die einzige Änderung zur vorherigen Planung besteht in der schnellen Einstellbarkeit der Beschleunigungsrampe. Das hat den Vorteil, daß mir der Schrittmotor-Prüfstandmodus direkt auch den Einrichtbetrieb erleichtern kann.

Die Benutzung ist schnell und komfortabel. Wenn ich ein Drehmoment bei einer bestimmten Drehzahl, Versorgungsspannung, Mikroschrittfaktor und Motorstrom vermessen will, bremse ich mit dem rechten Daumen das Schwungrad vorsichtig so lange, bis der Schrittmotor in den Stall übergeht. Mit dem rechten Zeigefinger wird dann der Stall-Recovery-Hebel betätigt, d.h. die Motorrampe zum Stillstand und wieder bis zur Nenndrehzahl durchfahren. Das geht innerhalb von Sekundenbruchteilen. Will ich die Drehzahl verstellen, mache ich das ebenfalls mit dem rechten Zeigefinger. Mit der linken Hand notiere ich in der Zwischenzeit den abgelesenen Wert. Das geht schneller, als es zu lesen ist. So bekomme ich in der Minute ca. vier bis acht Datenpunkte hin.

Endlich habe ich auch verläßliche Werte, wieviel Drehmoment zwischen Halb- und Mikroschrittbetrieb wirklich verloren gehen und ab welcher Drehzahl das Drehmoment steil abfällt. Bislang mußte ich da bei den billigen Motoren immer raten.
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » So 11. Mär 2018, 09:27

Hallo zusammen,

jetzt habe ich schon über einen Monat nichts mehr zu meinem Projektchen geschrieben. Es ist nicht tot. Auch nicht eingeschlafen. Man könnte den jetzigen Zustand eher als "Puppenstadium" bezeichnen: Im Innern gehen große Veränderungen vor sich - fast jede Quelltext-Zeile wurde in den letzten zwei Monaten angefasst oder zumindest unter die Lupe genommen. Aber von außen sieht man nichts. Und ob am Ende eine Mücke, eine Motte oder ein Schmetterling herauskommt? Lasst euch überraschen!

Viele Grüße
Nicolas
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Di 13. Mär 2018, 18:38

Momentan bin ich auf der Suche nach einer Mini-Drehe, die sich als Schreibtischmodell eignet. Ich habe festgestellt, dass es überhaupt keinen Spaß macht, mit dem kleinen Laptop-Monitor in der Werkstatt zu programmieren. Aber das scheint schwierig zu finden. Die Kleinanzeigen scheinen leergefegt.

Es gibt selbstverständlich auch noch einen Plan B und C.

Plan B besteht darin, einfach eine neue Mini-Drehe im Baumarkt zu beziehen und nach dem gemachten Projekt wieder über die Kleinanzeigen anzubieten.

Plan C besteht in einem Behelfsbüro in der Werkstatt.

Mal sehen.
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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von rafael » Di 13. Mär 2018, 20:17

Hmmmm ... ein grösserer Monitor wäre sicher günstiger als eine Mini-Drehbank und sobald es die ersten Späne gibt, willst du das vermutlich doch nicht im Büro.

Dazu kommt, dass du gleich mit den richtigen Parametern arbeiten kannst und nicht an zwei Fronten kämpfen musst.

Gruss Rafael

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Re: Elektronische Leitspindel

Beitrag von Nicolas » Mi 14. Mär 2018, 06:26

rafael hat geschrieben:Hmmmm ... ein grösserer Monitor wäre sicher günstiger als eine Mini-Drehbank [...]
Glaube ich - ehrlich gesagt - nicht. Im Gegenteil: Ich gehe davon aus, eine Mini-Drehbank für mein Projekt nutzen und danach mit relativ wenig Verlust wieder am Flohmarkt verkaufen zu können.
rafael hat geschrieben:[...] sobald es die ersten Späne gibt, willst du das vermutlich doch nicht im Büro.
Späne....höchstens Acrylglasspänchen.

Mein Büroarbeitszimmer ist eben größer als mein Bastelzimmer.
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