Projekt: Pferdederby - Suche: Schrittmotor

Ich beschäftige mich momentan mit folgendem Projekt:

der Nachbau des beliebten Jahrmarktspiels "Pferdederby", das wie folgt funktionert.
-mehrere Bahnen, an deren Ende verschiedene Löcher sind, in die der Spieler eine Kugel hineinrollen muss
-wenn der Spieler ein Loch trifft, setzt er damit ein Pferd in Bewegung, welches über eine Motor-Steuerung mit Zahnriemen und Umlenkrollen vom Start ins Ziel bewegt wird
-je nachdem, in welches Loch er trifft, bewegt sich das Pferd 1,2 oder 3 Schritte vorwärts (1 Sek Motorlaufzeit, 2, 3..)

Eine erste Umsetzung dieses Spiels habe ich schon gebaut, allerdings mit verschiedenen auftretenden Problemen:
Ich habe Getriebe-Motoren verwendet, die leider (trotz gleicher Bauweise) unterschiedlich schnell laufen, was zum Versatz der "Pferde" bei gleicher Schrittweite führt.
Die Motoren laufen nach, was bei Start- und Zielkontakt u.U. zu unerwünschtem Verhalten führt.
etc.

Kurzum.. Schrittmotoren müssen her!

Nun betretete ich hier für mich komplett neues Areal und weiß, daß Schrittmotor nicht gleich Schrittmotor ist. Und Schrittmotortreiber gibt es auch wie Sand am Meer..
Ich habe mich mal probehalber mit ein bisschen Hardware eingedeckt, Datenblätter studiert und rumexperimentiert :slight_smile:

Ich arbeite mit derzeit folgenden Bauteilen und habe bestimmte Rahmenbedingungen (die Ihr mir aber gerne wieder auszureden versuchen dürft):

-Der allseits beliebte Arduino UNO
-das Adafruit Motorshield V2
(techn. Daten kurz: f. Motoren 4,5-13,5V / 1.2A(3A Spitze) pro Motor / I2C-Kommunikation => stackbar für mehrere Motoren)
die I2C-Kontrolle ist mir hierbei besonders wichtig, um die anderen Pins freizuhalten.
-12VDC Spannungsversorgung (im Moment noch bis zu 7A) zur zusätzlichen Ansteuerung von LED-Clustern und Sound-Verstärkung
-ich experimentiere zur Zeit mit diesem Schrittmotor 17hs13-0404s1 (Technische Daten kurz zusammengefasst: 12V, 0.4A, 26Ncm)

Nun aber mal langsam zu meiner Frage :slight_smile:

Bin noch in der Dummy-Phase und habe bereits jetzt die Befürchtung, daß der Motor "zu schwach" ist (ist zu leicht von Hand zu bremsen) und evtl. Schritte verliert.
Ich betreibe ihn im double-Modus für maximales Drehmoment mit ca. 50Umin.
Microsteps kommen an sich nicht in Frage, da ich nicht mit Übersetzungen oder Getriebe arbeiten möchte.

Kann mir jemand einen Motor empfehlen, der das Motorshield noch ein bisschen besser auslastet (dieser braucht ja nur 0.4A) ... also so bis 1.2A und (wenn möglich) auch mit 12V arbeitet?

Im Grunde sind mir Spannungen auch unter 12V recht, lässt sich ja regeln... hauptsache ein Drehmoment von um die 40Ncm wäre drin.

Ich werde einfach aus vielen Angaben zu Schrittmotoren nicht schlau...
...da gibts welche mit 12V, 1.8A und viel weniger Drehmoment..
...der nächste hat viel mehr Drehmoment, arbeitet aber mit 5V.. braucht allerdings bei 900U/min schon wieder 24V..?

Auch den Hinweis zu einem Ratgeber/Literatur/Weblink zum Thema "den richtigen Schrittmotor finden" oder die technischen Angaben richtig interpretieren nehme ich gerne an :wink:

Und wer bis hierhin gelesen hat: ich danke für die Aufmerksamkeit :slight_smile:

Ich finde die Motore maßlos überdimensioniert da ich annehme daß das Pferdchen einige cm hoch sind und die Bahn 20 bis 30 cm lang ist.
Ein 28BYJ-48 + Treiberplatine ULN2003 reicht meiner Meinung.

Zu den Getriebemotoren:
Wenn Du einen Sensor nimmst daß Du weißt wieviele Umdrehungen der Motor mach kannst Du ihn im richtigen Zeitpunkt abschalten und so immer gleichlange Schritte machen. Ein Optischer sensor an der Motorachse reicht.

Grüße Uwe

Ach so.. diese Rahmenbedingung fehlt ja noch:

die Bahn ist fast 2m lang, Zahnriemen und Tierchen sollte ich mal wiegen, aber schätze so um 500-800g?

Bisher hatten die Getriebemotoren ca. 35Ncm Drehmoment und waren (bis auf ihre unterschiedliche Leistung trotz gleicher Bauweise) an sich genau richtig.

Die Sache mit dem optischen Sensor: klingt gut, aber dann brauch ich wieder zusätzliche Pins, die ich nicht frei habe. Verbunden mit mechanischem Mehraufwand..

Halte also noch immer am Schrittmotor fest :slight_smile:

Hi

Da Das eine Schaubude sein wird, würde ich eher auf Hall-Sensor und Magnet als auf Optik gehen.
Die Idee ist aber nicht schlecht, die Motordrehungen zu Zählen.
Dabei müssen die Motoren 'nur' halbwegs gleich schnell laufen, wenn zwei Kontrahenten aber laufend 3er werfen - also schneller, als der Motor das jeweilige Pferd bewegt, hast Du wieder Probleme mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit.
Das würden Stepper aushebeln.

Denke ebenfalls, daß ein 28BYJ-48 ausreichend stark sein müsste - die Dinger kosten fast Nichts - Da kann man Sich Mal ein Test-Stepper ordern.

'Mehr Pins' gibt's mit einem Port-Expander - Das ist also kein Grund :wink:

MfG

MfG

Wie schnell sollen sich die Pferdchen denn für einen Schritt bewegen?
Grüße Uwe

Circa 10 cm in 3 Sekunden…

In diesem Video sieht man das Spiel mal in Aktion :slight_smile:

Den 28BYJ-48-Getriebeschrittmotor kenne ich bereits, aber ist aufgrund der geringen Drehzahl leider nicht in meiner Planung.. Um die Geschwindigkeit der Schlitten wie bisher (und das ist mir schon zu langsam) hinzubekommen, bräuchte ich schon ein rel. großes Antriebsrad, was sich wieder negativ auf die Kraft auswirkt.

Also rechne ich nochmal durch...

bisher: DC-Getriebemotor mit 35Ncm bei 15Umin und Antriebsrad mit 26 Zähnen, 3 Sekunden pro Schritt => ca 20 Zähne pro Schritt

gewünscht: ein Schrittmotor für Antriebsrad mit 12(minimum) Zähnen, der 10 Zähne pro Sekunde macht (also ca. 50 Umin), mit ähnlicher Kraft .. also mehr als die angegebenen 26Ncm für meinen aktuellen Schrittmotor.

Evtl. reicht der vorhandene ja auch (aufgrund des halb so großen Antriebsrads müsste er ja das doppelte an Drehmoment liefern). Aber es wäre gut, wenn ich diesen "1 Stufe stärker" hätte, nur um absolut sicher zu sein.

derGeppi:
Ich arbeite mit derzeit folgenden Bauteilen und habe bestimmte Rahmenbedingungen (die Ihr mir aber gerne wieder auszureden versuchen dürft):

Da ich sowas schon mal gespielt, aber nicht gebaut habe, kann ich nur ein paar Anregungen versuchen.

derGeppi:
-Der allseits beliebte Arduino UNO

Der Mega2560 hat mehr Pins und mehr Speicher.

derGeppi:
Ich werde einfach aus vielen Angaben zu Schrittmotoren nicht schlau…
…da gibts welche mit 12V, 1.8A und viel weniger Drehmoment…
…der nächste hat viel mehr Drehmoment, arbeitet aber mit 5V… braucht allerdings bei 900U/min schon wieder 24V…?

Es gibt Spannungs- und Stromsteuerung. Ein Motor mit “12V, 1.8A” würde gut zu einer Spannungssteuerung (Adafruit-Shield) passen. In diesem Forum wird eher eine Stromsteuerung bevorzugt, weil sie mit höheren Spannungen der Induktivität entgegenwirkt und damit ein höheres Drehmoment erreicht. (Uwe kann das besser erklären!)

Ein preiswerter Treiber ist der DRV8825 mit 1,5A und Versorgungsspannung <45V. Der Motor mit “5V” Nennspannung könnte gut dazu passen. Da die 1,5A auch eine Begrenzung darstellen, kann der Treiber nicht kaputt gehen, auch wenn der Motor einen höheren Nennstrom hat. Nur das maximale Drehmoment kann dann nicht erreicht werden.

Sollte der DRV8825 zu schwach sein, gibt es auch stärkere Treiber (TB6600), die dann aber auch mehr kosten.

Der DRV8825 und vergleichbare haben je einen Pin für Freigabe, Richtung und Schritt. Da alle Pferde in die selbe Richtung laufen, kannst Du alle Richtungs-Pins an einen Arduino-Ausgang anschließen. Das gilt auch für die Freigabe. Je Bahn benötigst Du am Start noch einen Referenztaster, gerne auch optisch oder mit Hallsensor.

Motor für Stromsteuerung: 2,8 V 1,68 A 4,4 kg-cm RepRap Schrittmotor

Mehr Drehmoment mit Getriebe: Bipolarer Schrittmotor mit Planetengetriebe

Alle Links dienen der Erläuterung und sind keine Kaufempfehlungen.

Spannungssteuerung contra Stromsteuerung...
...das sind genau diese bömischen Dörfer, die ich damit betrete und zu verstehen versuche :wink:

Aber learning by doing!

Ich bin schon mal sehr dankbar für die bisherigen Tipps.

Vor allem dafür, daß man ja die verschiedenen Pins für Freigabe und Richtung auf einen Pin legen kann.

Auch der TB6600-Treiber scheint mir sehr bedienerfreundlich zu sein und wird angeschafft :slight_smile:

Abschließend noch eine Frage zu meinem ersten Post:

Habe diesen und diesen Schrittmotor bei meiner Recherche noch gefunden.. Sind beide etwas stärker als mein bisherig verwendeter und sollten noch im Rahmen der Möglichkeiten des MotorshieldsV2 ansteuerbar sein, ooooder? ^^

derGeppi:
Abschließend noch eine Frage zu meinem ersten Post:

Habe diesen und diesen Schrittmotor bei meiner Recherche noch gefunden.. Sind beide etwas stärker als mein bisherig verwendeter und sollten noch im Rahmen der Möglichkeiten des MotorshieldsV2 ansteuerbar sein, ooooder? ^^

Nein und wahrscheinlich nein (unvollständige Daten im Angebot).

http://www.goetz-automation.de/Schrittmotor/Konstantspannung.htm
http://www.goetz-automation.de/Schrittmotor/Konstantstrom.htm

derGeppi:
Habe diesen und diesen Schrittmotor bei meiner Recherche noch gefunden.. Sind beide etwas stärker als mein bisherig verwendeter und sollten noch im Rahmen der Möglichkeiten des MotorshieldsV2 ansteuerbar sein, ooooder? ^^

Bitte beachte die langen Lieferzeiten aus Fernost!

Sowieso :slight_smile:

Aber zum Testen find ich diesen -in diesem Forum gerne (auch oftmals zurecht) als China-Schrott bezeichneten- Kram ganz ok. Da ist es nicht so schlimm, wenn mir beim einem schlecht durchdachten Testlauf der Kram abraucht.
Wenn ich nach der Dummy-Phase dann ans eigentliche Objekt gehe und alle nötigen Parameter kenne, darfs auch schon wieder mehr in Richtung Qualität gehen.
Aber das nur am Rande, bevor das Für und Wider von Billigkram losgeht.. :wink:

Also als Zwischenfazit: MotorshieldV2 ungeeignet, weil dieses als Schrittmotortreiber (zumindest für meine Anforderung) wegen seiner Spannungssteuerung nicht taugt?

Dann ist es ja gut, daß ich noch den o.g DRV8825 vorrätig habe. Wochenende kann kommen...

Auch von I2C-Treiber-Ansteurung nehme ich mal Abstand und werde wohl den MEGA mit seiner Pinflut zum ersten mal in Anspruch nehmen.

Danke Euch schonmal!
...vorerst.. :slight_smile:

derGeppi:
Sowieso :slight_smile:

Wenn ich unbedingt Ergebnisse sehen will, können vier Wochen schon sehr, sehr lang werden.

Als Bastler, der sein Budget im Auge behalten muß und auch mal was versemmelt, kommen mir die Billig-Angebote gerade recht. Und den Mega 2560 Pro gibt es um die Ecke nicht, zumindest noch nicht gesehen.

Beim DRV8825 bitte nicht vergessen, den maximalen Strom einzustellen.