Positionsregelung eines Aktuators

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Autor
Positionsregelung eines Aktuators

    







BID = 937480

paul_04

Gerade angekommen


Beiträge: 4
Wohnort: Der wilde Osten
 

  


Hallo liebes Elektronikforum!

Dies ist mein erster Post hier, deswegen eine kurze Vorstellung: Ich bin grade Dipl.-Ing geworden, wohl einer der letzten da das ein Auslaufmodell ist ;). Allerdings ist meine Fachrichtung Maschinenbau. Mit Elektronik habe ich schon immer gerne gebastelt und im Studium auch die Grundlagen gelernt, aber mir fehlt tiefgehendes know-how.

Das Projekt ist die Positionsregelung eines Landeklappenaktuators für ein Ultraleichtflugzeug. Der Aktuator wird derzeit mit einem Schalter (eigentlich Taster) mit den zwei Stellungen "einfahren" und "ausfahren" betätigt. Der Aktuator ist folgendes Modell: http://www.linak.de/produkte/linearantriebe.aspx?product=LA12 und zwar die "P" Variante der Ansteuerung und mit 12V. "P" bedeutet ein Potentiometer als Positionsfeedback, so wie ich es verstehe ist das ein Spannungssignal.

Das Ziel ist, statt der kontinuierlichen Positionierung, einen Wahlschalter für 3 oder 4 diskrete Positionen zu haben. Dies soll mit möglichst einfachen Mitteln geschehen. Mit einem Microcontroller stelle ich es mir gradezu einfach vor, allerdings hätte ich gerne eine noch simplere analoge Lösung, hauptsächlich wegen der Zuverlässigkeit.

Meine erste Frage ist, ob es eine Platine mit solcher Funktion (beispielsweise von Conrad) bereits zu kaufen gibt.
Die zweite Frage wäre, ob ihr es für mit überschaubarem Aufwand machbar haltet, eine solche Schaltung selber aufzubauen. Und die dritte Frage wäre, ob ihr da einige Schlagwörter für mich zum Googlen habt (..regelung oder so)

Vielen Dank schon mal im Voraus, ich hoffe ich muss nur auf die richtige Fährte gebracht werden und komme dann weiter

Gruß,
Paul

BID = 937490

Ltof

Inventar



Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg

 

  

Im Prinzip genau das Gleiche wie früher die Ansteuerung von Antennenrotoren für Radioempfang für mehrere Stationstasten. Da gab es wirklich simple, analoge Schaltungen. Manche Radioempfänger hatten sogar Schaltausgänge für Antennenrotoren, um ihm mitzuteilen, welche Stationstaste gerade gewählt ist. Die Sollposition wurde separat mit mehreren Potis im Rotorantrieb eingestellt. Mein alter Saba 9250 (Baujahr ca. 1979) hat so einen Ausgang.

Such mal in diese Richtung nach Anregungen, vielleicht auch bei den Amateurfunkern.

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 937517

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Mit einem Microcontroller stelle ich es mir gradezu einfach vor, allerdings hätte ich gerne eine noch simplere analoge Lösung, hauptsächlich wegen der Zuverlässigkeit.
Allzu simpel sollte das aber nicht sein.
Was passiert z.B., wenn eine Seite klemmt, was bei Stromausfall?
Wie sieht es mit der Zulassung vom LBA aus?
Möglicherweise ist dann doch die althergebrachte Lösung mit Seilzügen die zuverlässigere und auch die leichtere.

P.S.:
Hast du die OUV mit im Boot?


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 10 Sep 2014 20:59 ]

BID = 937567

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
Zur Homepage von dl2jas


Zitat :
Ltof hat am 10 Sep 2014 17:52 geschrieben :

...Such mal in diese Richtung nach Anregungen, vielleicht auch bei den Amateurfunkern...


Ltof denkt vermutlich an mich.

Früher, als Digitaltechnik noch große Platinen mit 74xx und 40xx bedeutete, haben wir Funkamateure Steuerungen für Antennenrotoren meist rein analog aufgebaut.
Das Prinzip ging ganz einfach. Direkt an der Rotorachse Antennenmast befand sich ein Poti und in der Station am Steuerkasten befand sich ein Poti, in beiden Fällen einfache Spannungsteiler. Beide Spannungswerte wurden mittels Komparator verglichen, der Rotor lief so lange, bis Soll und Ist übereinstimmte.
Das ist jetzt etwas vereinfacht dargestellt, nur ein ganz einfacher Komparator war es nicht.

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 937571

paul_04

Gerade angekommen


Beiträge: 4
Wohnort: Der wilde Osten

Vielen Dank für die Antworten!

genau so wie Dl2JAS es beschreibt hatte ich mir die Schaltung vorgestellt. Das eine Poti hat der Aktuator integriert und das andere Bedient der Pilot dann (nur dass es nur 3 Einstellungen hat). Nach so einem Schlagwort wie Komparator hatte ich gesucht! Danke!

Perl, ich bin glücklicherweise in gutem Kontakt mit dem Hersteller des Flugzeugs. Der ist evtl. daran interessiert, da so eine Lösung öfter nachgefragt wird. Er würde es dann ausgiebig testen und u.Umst. Zulassen.

Kritisch wäre bei den Landeklappen eigentlich nur der Fall eines ungewünschten spontanen Ausfahrens bei zu hoher Geschwindigkeit, da das die Klappen zerstören könnte. Ungewünschtes Einfahren kann (sag ich mal etwas vereinfachend) unangenehm sein, aber der Pilot müsste es eigentlich erkennen und die Landung abbrechen. Wenn ein- oder Ausfahren nicht mehr funktionieren, ist das weniger kritisch, da man auch ohne Landeklappen sicher an den Boden kommt.

Ich werde jetzt mal meine Vorlesungsunterlagen rauskramen und versuchen eine Schaltung zu skizzieren.

BID = 937649

Ltof

Inventar



Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
dl2jas hat am 11 Sep 2014 06:35 geschrieben :

Ltof denkt vermutlich an mich.

Nicht an Dich speziell, sondern an alle Amateurfunker und die Schaltungsvorschläge, die sich in dem Umfeld gegebenenfalls finden lassen.

Zitat :

Beide Spannungswerte wurden mittels Komparator verglichen, der Rotor lief so lange, bis Soll und Ist übereinstimmte.

Das waren z.T. noch nicht mal richtige Komparatoren.

Eine Schaltung funktionierte ungefähr so:
Zwei durch Istwert- und Sollwertpoti "verstimmte" Halbbrücken wurden mit Wechselspannung betrieben. Dazwischen hing der Motor. Durch die Wechselspannung konnte der Motor in beide Richtungen laufen. An Details der Schaltung erinnere ich mich nicht mehr (Thyristoren könnten beteiligt gewesen sein). Nur, dass sie aus nur wenigen diskreten Teilen bestand.

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(Hanlon’s Razor)

BID = 937670

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Kritisch wäre bei den Landeklappen eigentlich nur der Fall eines ungewünschten spontanen Ausfahrens bei zu hoher Geschwindigkeit, da das die Klappen zerstören könnte.
Wenn du beim Aufbau der Schaltung nicht auch auf die EMV achtest, könnte das z.B. durch den Sender des Funkgeräts passieren.
Besonders prickelnd stelle ich es mir vor, wenn von der Störung nur eine Seite betroffen ist. Ich habe mal gehört, dass es ein schwerer und oft tödlicher Fehler ist über den stehenden Motor zu kurven...

BID = 937718

paul_04

Gerade angekommen


Beiträge: 4
Wohnort: Der wilde Osten

Also ich haben nochmal etwas weiter recherchiert und zumindest was die Schlagwörter angeht bin ich schon ganz zufrieden: Ich will eine Dreipunktregelung (Ausfahren, Einfahren, Nullstellung) mit Komparatoren realisieren.

Beziehungsweise schiele ich auf "Schmitt Trigger", da man so einen kleinen Toleranzbereich um die Nullstellung einstellen können müsste. Eine kleine bleibende Regelabweichung ist akzeptabel, damit der Aktuator bei kleinen Spannungsschwankungen nicht ständig "hin und her wackelt".

EMV könnte in der Tat ein mildes Problem sein. Damit kenne ich mich auch null aus. Das ist einer der Gründe, warum ich eine einfache Schaltung bevorzuge. Da dürfte das alles etwas leichter abzuschätzen sein, zur Not kommt noch ein Tiefpassfilter dazu. Aber dafür würde ich es gerne erstmal bauen und dann auch in echt Testen.

Die Klappen sind mechanisch gekoppelt, so dass ein differenzierter Ausschlag auszuschließen ist.


BID = 937726

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Beziehungsweise schiele ich auf "Schmitt Trigger", da man so einen kleinen Toleranzbereich um die Nullstellung einstellen können müsste.
"Fensterkomparator" wäre besser.
Als Treiber für den Motor könntest du vorab ein (Brücken-) Endstufen-IC für Autoradios *) nehmen, aber wenn die Schaltung keinen Ruhestrom verbrauchen darf, wirst du wohl selbst etwas zusammenbasteln müssen.

Man kann das sicherlich auch so machen, dass der Motor zunächst möglichst genau die gewünschte Position anfährt und sich danach eine tote Zone öffnet, damit keine Zappelei eintritt.


*) P.S.:
Z.B.: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/TDA8566.pdf



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Sep 2014 17:06 ]

BID = 937730

Ltof

Inventar



Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
paul_04 hat am 12 Sep 2014 14:56 geschrieben :

EMV könnte in der Tat ein mildes Problem sein. Damit kenne ich mich auch null aus.

Optimist!

Bei dieser Konstellation rechne mal damit, dass die EMV-gerechte Umsetzung etwa das Zehnfache an Aufwand dessen bedeutet, was für die eigentliche Funktion zusammen kommt.

An der Stelle musst Du bzw. der Hersteller des Fluggeräts einen erfahrenen Entwickler mit ins Boot holen, damit das Projekt nicht absäuft. Ansonsten werden Unsummen in EMV-Labors und für Nachbesserungen verbrannt.

Neben EMV gibt's bei sicherheitsrelevanten Systemen noch allerlei andere Anforderungen zu erfüllen. Bei Fluggeräten kenne ich mich nicht aus, aber das wird nicht viel anders als bei SIL sein.

Je mehr ich darüber nachdenke:
Eine rein mechanische Lösung ist deutlich zielführender.
(wie perl auch schon angemerkt hat)

Klappe rein, Klappe raus und eine justierbare, rastende Mittelstellung. Fertich!

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 12 Sep 2014 17:36 ]

BID = 938199

paul_04

Gerade angekommen


Beiträge: 4
Wohnort: Der wilde Osten

Nochmals danke!

Ich habe vor die Schaltung erstmal einfach auf einem breadboard aufzubauen und wenn sie soweit das tut was ich möchte, werde ich das nochmal mit meinen (ex)Studienkollegen aus dem Fachbereich ET diskutieren. Bevor vielleicht irgendwann mal ein Board entsteht..



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