Der kleine Servo

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Marco
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Der kleine Servo

#1 Beitrag von Marco »

Nach den ersten Kontakt mit Haushaltsnähmaschinen spukte es mir sogleich im Kopf herum. Die Anlassermotoren zeigen ja immer diesselbe Charakteristik. Erst bewegt man viel vom Pedal und es passiert nichts. Weiter brummt es erst, bis sich der Motor zaghaft dreht. Und bei einem "scharfen" Pedal nach nicht viel mehr Pedalweg gibt es dann Vollgas. Nenene, das geht doch besser.

Die Motoren liegen mit ihrer Aufnahmeleistung bei ca. 40W - 120W. Davon die Lampe ab und multipliziert mit dem Wirkungsgrad bleibt weniger übrig, als es sich der Laie denkt. Ein 90W Motor (YM-261C-9) bringt in Ruhe 157 mNm auf. Dafür muss man allerdings das Pedal ordentlich durchtreten. Ein kurzer Blick zu den Roboterbauern und was die so benutzen. Ein Stepper eher nicht, aber ein BLDC müsste doch passen. Im NEMA17-Format etwas kleiner als der gewöhnliche Motor. Vom Chinesen mit Stützpunkt in Deutschland als Gesamtpaket. Bestehend aus Motor, Netzteil und Treiber. Erfreulicherweise ist das Kleinspannung und braucht keinen Schutzleiter.

gesamt.jpg


Da muss ich ja nur noch den Motor dranbasteln und ein Pedal umbauen. Damit die Riemenscheibe gut greift habe ich in die Motorwelle eine Kule geschliffen.

motor.jpg


Für die Arbeiten habe ich 2.5mm Alu verwendet. Sägen, bohren und senken. Links für einen Universalhalter mit 1.2er Stahl als Abstand für den Kragen (U-Scheiben gehen genauso). Und rechts spezifisch für eine Pfaff 9; als Variation mal mit Schälbohrer. Zwei M4-Mutter auf der Rückseite halten die Adapter auf den Motorhaltern.

werkzeug.jpg


Im linken Fall hätte ich im nachhinein lieber Stahl genommen. Da kann man das Gewinde direkt schneiden.

alu.jpg


Der Motor des Pulley hat ja eine 6mm Welle. Der NEMA17 kommt jedoch mit 5mm daher. Glücklicherweise gibt es im Baumarkt Messingrohre, die laut Auszeichung eigentlicht gut passen. Aber Präzision geht anders. Mit dünnen amorphen Metallstreifen aus einem Warensicherungsetikett eiert es nicht ganz so.

pulley.jpg


Bleibt als letztes Teilproblem das Pedal. Hier kann ich mich als Elektroniker austoben. So wollte ich flexibel sein und habe einen uC verwendet. Der Sensor besteht aus einem Aktor eines alten Videorekorders. Und die Schaltung misst dessen Induktivität und gibt eine Gleichspannung von 0 ... 3.8V aus. Am Treiber kann man die Sensivität einstellen. Hierbei habe ich als Ziel 1100 Upm @ 3.8V auf der Armwelle angestrebt. Und der uC, damit das Pedal logarithmisch wird. Erfreulicherweise brauchte ich hier gar nichts zu machen. Der Sensor ist wohlwollend nichtlinear. Ein einfaches Poti sollte auch gut funktionieren.

pedal.jpg


Im Beispiel an meiner Anker RZ näht es sich erhebich besser als mit den Anlassermotoren. Kein Brummen, großes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen und relativ langsames Nähen möglich. Eine Schwäche des Treibers ist, dass er für ganz langsam etwas ruckt. Dummerweise immer noch im Prototypen-Stadium. Mit Steckern wäre schöner. Das ganze ist ein 24V-System und so hat die Maschine eine Karavan-LED-Lampe. Auch hier ordentlich Licht gegenüber der Alten Glühbirne.

applikation.jpg


Für weiter Basteleien brauch ich ein Sensor auf der Armwelle. Nadelstopp unten würde das Nähen weiter fördern. Aber auch so schon genügend Gewinn. Und die Grundidee des Rucksackmaschinenparks: Ein Motor und den je nach Maschine rundreichen.

Gruß
Marco
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Re: Der kleine Servo

#2 Beitrag von js_hsm »

Den Sensor für die Nadelposition habe ich über einen Hallsensor am und einen Magneten im Handrad realisiert.
Allerdings für 0.55KW Motor smile
FU_Sensor_Nadelposition.jpg
Den verstellbaren Halter für den Hallsensor hab ich mit dem 3D Drucker gemacht.

Gruß Achim
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Re: Der kleine Servo

#3 Beitrag von js_hsm »

Sensorhalter.jpg
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Marco
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Re: Der kleine Servo

#4 Beitrag von Marco »

Am Handrad ist bautechnisch sehr einfach. Funktioniert aber nur bei meiner Schwingschiffchen ;-). Denn dort wird das HR starr gekoppelt. Bei den gewöhnlichen HH-Maschinen älteren Datums kann das HR aber irgendwo in Bezug zur Armwelle stehen. Zudem hat es Schlupf.

Da wäre die magnetische Abtastung eines Metallzahnrades, sofern vorhanden, eher geeignet. Dazu noch einen absoluten Punkt. Das erfordert wiederum eine kleine Platine. Da kann ich auch gleich eine Helligkeitssteuerung mit einbauen. Anstelle des Knopfes ein Poti.

Gruß
Marco

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Re: Der kleine Servo

#5 Beitrag von js_hsm »

An der Typical ist es starr montiert (separater Spuler)
Ein Blick unter den Decken (ist doch abzunehmen ?) sollte eine passende Stelle zeigen wink
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Re: Der kleine Servo

#6 Beitrag von Flickflak »

Danke für den Beitrag, Marco. Ich stimme Ihrer Beschreibung sehr zu, dass die Geschwindigkeitsregelung, die die meisten Nähmaschinen haben, tatsächlich viel besser gemacht werden kann. Ich hoffe, Sie haben auch die Videos gesehen, die ich gemacht habe, um zu versuchen, dieses regelung zu verbessern. Ich bin sicher, dass noch mehr Verbesserungen möglich sind und es ist schön, weitere Versuche in diese Richtung zu sehen.

Ja, ich denke auch, dass diese Schrittmotoren hier einsetzbar sein müssen, und die sind irgendwann zu sehr günstigen Preisen zu bekommen.

Ich habe vor einiger Zeit etwas über das Pedal und die Ergonomie geschrieben:
https://www.naehmaschinentechnik-forum. ... =33&t=9898

Wichtig beim Pedal ist, dass die Feder den erforderlichen Druck des Fußes von minimaler auf maximale Geschwindigkeit deutlich verändert. Die Bewegung des Pedals ist weniger wichtig.

Ich habe versucht, ein Video zu erstellen, indem ich Funktionen gezeigt habe:

1) Langsamer Start auf niedrige Geschwindigkeit.
2) Anzeige der niedrigsten Geschwindigkeit.
3) Erhöhen Sie die Geschwindigkeit allmählich bis zur Höchstgeschwindigkeit.
4) Kleine Bewegungen der Maschine durch kleine Tritte auf das Pedal.
5) Reaktion der Maschine auf Laständerungen bei niedriger Drehzahl.

https://youtu.be/uTB8DnyYAlA

Ich habe keinen Sensor für die Nadelposition eingebaut. Es kann leicht unterschiedliche Einstellungen zur Notwendigkeit geben.

Von YouTube habe ich übrigens eine kleine Sammlung verschiedener Videos zum Thema gemacht:
https://www.youtube.com/playlist?list=P ... GBhlPJA2SF

Ich hoffe, Sie machen ein Video von der Funktionsweise Ihrer Maschine, damit wir anderen das Ergebnis Ihrer Bemühungen sehen können.
Pfaff 30, Pfaff 11, Köhler VS, Gritzner 1, Vesta ?, Singer 201k, Singer 66k, Singer 48k
Singer 237, Bernina 910, Husqvarna Viking 6010
Youtube channel: https://www.youtube.com/channel/UCtdxan ... /playlists

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Re: Der kleine Servo

#7 Beitrag von 3607 »

Marco hat geschrieben: Dienstag 21. Dezember 2021, 00:03 Und die Grundidee des Rucksackmaschinenparks: Ein Motor und den je nach Maschine rundreichen.

Gruß
Marco
...und wenn du den Motor unter den Tisch schraubst, brauchst du nur noch : Riemen runter, Maschine wechseln, Riemen drauf, weiter beerchug beerchug beerchug

Hab ich so, allerdings mit einem käuflichen Chinaservo.

Was das Ruckeln im unteren Drehzahlbereich angeht: Mehr Untersetzung im Riementrieb und die Enddrehzahl vom Motor dafür hoch....

Grüße aus Sachsen, Jürgen

Marco
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Re: Der kleine Servo

#8 Beitrag von Marco »

Habe den Regler gerade nochmal untersucht. Beim Ruckeln kommt es zum teilweisen Leerlauf. Dies ist bei Drehzahlen kleiner 2.5 U/Sekunde am Motor der Fall. Mit der Untersetzung Motor-Handrad von ca. 1:3 ruckelt es bei weniger als 0.8 Stichen/Sekunde. Damit kann man leben.

Allerdings hat die Steuerung über den gesamten Drehzahlbereich ein leichtes Jittern. Sieht man am Oszi und hört man als zusätzliches Geräusch im Motorsound. Da werde ich mal einen anderen Regler beschaffen und testen.

Für die Idee "Mehr Untersetzung" kann ich ja auf eine motorisierte Anker umsatteln. Durch das innere Vorgelege läuft Motor:Handrad mit ca. 6.5:1. Das bringt satte 1.1 Nm auf der Armwelle. Ähnlich wie bei den Plastikteilen. Dort sieht man ja auch immer eine fitzelige Scheibe am Motor mit Zahnriemen auf Handrad.

Schraubergrüße

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Re: Der kleine Servo

#9 Beitrag von js_hsm »

Das Problem sind i.d.R. die Impuls-/Drehzahlgeber in den Motoren. Bei sehr niedrigen Drehzahlen liefern die nicht genug Impulse für den PID Regler.
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Re: Der kleine Servo

#10 Beitrag von js_hsm »

Marco hat geschrieben: Dienstag 21. Dezember 2021, 00:03 sich der Laie denkt. Ein 90W Motor (YM-261C-9) bringt in Ruhe 157 mNm auf. Dafür muss man allerdings das Pedal ordentlich durchtreten. Ein kurzer Blick zu den Roboterbauern und was die so benutzen. Ein Stepper eher nicht, aber ein BLDC müsste doch passen. Im NEMA17-Format etwas kleiner als der gewöhnliche Motor. Vom Chinesen mit Stützpunkt in Deutschland als Gesamtpaket. Bestehend aus Motor, Netzteil und Treiber. Erfreulicherweise ist das Kleinspannung und braucht keinen Schutzleiter.
Gruß
Marco
Hallo Marco,

kannst Du mir die Beschreibung der Ansteuerung dieser Endstufe mailen ?
ich hab nur die gefunden dodgy
ACT_BLCD_Driver.jpg
ACT_BLCD_Driver_2.jpg
PN, dann sende ich meine Mailadresse.

Danke vorab
Achim
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