Lichtschranke und Motor

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Guten Tag,

ich wollte fragen ob irgendjemand mir bei meiner Projektprüfung helfen könnte: Ich will eine Drehbrücke bauen die durch einen Elektromotor sich um 90° dreht und durch eine Lichtschranke ausgelöst wird. Nun wollte ich fragen:

  • Wie ich es schaffe, dass der Motor sich nur um 90° dreht?
  • Wie es geht damit sich der Motor dreht wenn die Lichtschranke unterbrochen wird?
  • Was ich alles für Bauteile benötige?
  • Ob irgendjemand einen Schaltplan dafür hat?
  • Ob oder wie es programmiert werden muss?
  • Oder ob es auch Lichtschranken gibt die schon auf den Motor angepasst sind?

Es wäre sehr nett wenn mir jemand helfen könnte.
mfg Alex

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Hallo Alex

Ich will eine Drehbrücke bauen die durch einen Elektromotor sich um 90° dreht und durch eine Lichtschranke ausgelöst wird.

Ich gehe mal davon aus, dass es sich um ein Modell handeln soll und Du mit Kleinspannung (24V= oder weniger) arbeiten willst.

  • Wie ich es schaffe, dass der Motor sich nur um 90° dreht?

Ganz einfach, indem Du ihn einschaltest und am Ende der Drehbewegung wieder abschaltest.

Aber jetzt mal ernst:
Du benötigst einen Getriebenotor, der an der Welle so etwa 0,05 U/min macht. Diesen verbindest Du mit dem Brückenträger über eine Rutschkupplung, welche Du relativ einfach mit einem vom Motor angetriebenen Magneten sowie einer mit der Drehachse der Brücke verbundenen Stahlplatte aufbauen kannst. Du lässt dann den Brückenträger, um ihn exakt zu positionieren, in seinen beiden Endlagen gegen einen Anschlag fahren und schaltest die Drehbewegung über in den Endpositionen montierte Mikroschalter ab.

  • Wie es geht damit sich der Motor dreht wenn die Lichtschranke unterbrochen wird?
  • Was ich alles für Bauteile benötige?

Um diese Fragen beantwortet zu bekommen, müsstest Du erst mal eine genaue Funktionsbeschreibung der Brücke liefern:

Die Brücke führt ja 2 Bewegungen aus, nämlich öffnen und schließen.

  • Wie sieht der mechanische Aufbau der Brücke aus?
  • Bei welchem äußeren Ereignis soll die Brücke geöffnet werden?
  • Bei welchem äußeren Ereignis soll die Brücke geschlossen werden?

Lass Dich ruhig mal ein bisschen darüber aus, was Du Dir da eigentlich vorstellst.

  • Ob irgendjemand einen Schaltplan dafür hat?
  • Ob oder wie es programmiert werden muss?

Dafür müsstest Du erst mal Vorgaben über die Art der Steuerung machen:

  • willst Du sie als Relaissteuerung aufbauen
  • oder als elektronische Steuerung mit diskreten Bauelementen
  • oder mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung, und wenn ja - welche schwebt Dir da vor?

-Oder ob es auch Lichtschranken gibt die schon auf den Motor angepasst sind?

Du denkst da an einen kompletten elektromagnetischen Baustein? Ich denke: eher nicht.

Es wäre sehr nett wenn mir jemand helfen könnte.

Aber Du bist Dir im klaren darüber, dass die Hauptarbeit bei Dir liegt?

Gruß merimies

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Du benötigst einen Getriebenotor, der an der Welle so etwa
0,05 U/min macht.

Womit eine Drehung um 90° dann etwa 5 Minuten Dauert…
Etwas hoch gegriffen deine Untersetzung :wink:

Beim Rest würde ich erst mal zustimme, allerdings wäre es noch interessant ob die Brücke um 360° drehbar sein soll oder ob dir 90° hin- und herdrehbar reichen, ob das ganze per elektronik gesteuert werden soll, ob du eine „rein meschnische“ Schaltung willst, ob du evtl einen Schrittmotor nutzen könntest, und und und…

Gruß

Christian

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Hallo Christian

Womit eine Drehung um 90° dann etwa 5 Minuten Dauert…
Etwas hoch gegriffen deine Untersetzung :wink:

Mir ist dieser Punkt, nachdem ich den Artikel abgeschickt und den PC schon abgeschaltet hatte, auch aufgefallen.

Obwohl der Schwenkvorgang bei einer echten Drehbrücke durchaus in dieser Größenordnung (und darüber) liegt, sollte man ihn bei einem Modell in einem Zehntel der Zeit ausführen.

Ob ein Schrittmotor sinnvoll ist, hängt auch ein wenig vom Maßstab des Modells ab. Bei einer Ausführung im Modellbahnmaßstab finde ich einen Schrittmotor etwas großkotzig.

Ansonsten bin ich ebenfalls gespannt auf die weiteren Ausführungen unseres Brückenkonstrukteurs Alex

merimies

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Danke für die schnellen Antworten.

Ich gehe mal davon aus, dass es sich um ein Modell handeln
soll und Du mit Kleinspannung (24V= oder weniger) arbeiten
willst.

Genau es soll ein Modell werden und ich will mit Kleinspannung arbeiten.

Aber jetzt mal ernst:
Du benötigst einen Getriebenotor, der an der Welle so etwa
0,05 U/min macht. Diesen verbindest Du mit dem Brückenträger
über eine Rutschkupplung, welche Du relativ einfach mit einem
vom Motor angetriebenen Magneten sowie einer mit der Drehachse
der Brücke verbundenen Stahlplatte aufbauen kannst.

Wird die Rutschkupplung nur durch Magnetismus befestigt? Du lässt

dann den Brückenträger, um ihn exakt zu positionieren, in
seinen beiden Endlagen gegen einen Anschlag fahren und
schaltest die Drehbewegung über in den Endpositionen montierte
Mikroschalter ab.

Unterbrechen die dann einfach den Stromkreis oder?

  • Wie es geht damit sich der Motor dreht wenn die Lichtschranke unterbrochen wird?
  • Was ich alles für Bauteile benötige?

Um diese Fragen beantwortet zu bekommen, müsstest Du erst mal
eine genaue Funktionsbeschreibung der Brücke liefern:

Die Brücke führt ja 2 Bewegungen aus, nämlich öffnen und
schließen.

  • Wie sieht der mechanische Aufbau der Brücke aus?
  • Bei welchem äußeren Ereignis soll die Brücke geöffnet
    werden?
  • Bei welchem äußeren Ereignis soll die Brücke geschlossen
    werden?

Hier mal ein Bild wie die Brücke ungefähr aussehen soll:

http://www.bildwoerterbuch.com/images/all/drehbrueck…

Ca. 30cm vor der Brücke soll die Lichtschranke angebracht werden.
Wenn dann ein Gegenstand sie unterbricht sollte die Brücke anfangen sich um 90° zu drehen. Und dann dachte ich an einen Zeitschalter der die Brücke wieder schließt.

  • Ob irgendjemand einen Schaltplan dafür hat?
  • Ob oder wie es programmiert werden muss?

Dafür müsstest Du erst mal Vorgaben über die Art der Steuerung
machen:

  • willst Du sie als Relaissteuerung aufbauen
  • oder als elektronische Steuerung mit diskreten Bauelementen
  • oder mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung, und wenn
    ja - welche schwebt Dir da vor?

Ich denke mein Lehrer möchte, dass ich eine Steuerung nehme mit Bauelemente um den Schwirigkeitsgrad zu steigern. Aber ich denke ich nehme das Einfachere, da der Schwirigkeitsgrad eh schon höher als bei den anderen Mitschülern ist.
Was denkt du/ihr was am einfachsten ist?

Es wäre sehr nett wenn mir jemand helfen könnte.

Aber Du bist Dir im klaren darüber, dass die Hauptarbeit bei
Dir liegt?

Ja bin ich, ich wollte nur das mich jemand unterstütz weil wir im Unterricht eigentlich nicht viel darüber gemacht haben und ich Bauteile nehme, wie die Lichtschranke, mit denen ich noch nichts gemacht habe.

Gruß Alex

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Hallo Alex

Hier mal ein Bild wie die Brücke ungefähr aussehen soll:
http://www.bildwoerterbuch.com/images/all/drehbrueck…

Ca. 30cm vor der Brücke soll die Lichtschranke angebracht werden.
Wenn dann ein Gegenstand sie unterbricht sollte die Brücke anfangen sich um 90° zu drehen. Und dann dachte ich an einen Zeitschalter der die Brücke wieder schließt.

Da hast Du Dir ja was vorgenommen.
Du bist Dir im Klaren darüber, dass die Anfertigung so eines Modells – auch wenn Du es stark vereinfachst – einiges an feinmechanischem Geschick erfordert? Und da Du als Schüler wohl kaum Zugang zu einer Drehbank hast, gehört dazu auch ein enormes Improvisationstalent, um mit zusammengesuchten Bauteilen die Brückenmechanik zusammenzubasteln.

Wird die Rutschkupplung nur durch Magnetismus befestigt?

Genau!
Ich dachte an einen Magnet, ähnlich wie dieser:
http://www.magnet-shop.net/Scheibenmagnete-mit-Senku…
oder dieser:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503542

Der Magnet wird auf der antreibenden Achse befestigt und unter den Brückenträger wird eine Unterlegscheibe geklebt (UHU plus), welche im Außendurchmesser etwas größer ist als der Magnet. Du musst dann nur noch eine irgendwie geartete Zentrierung vorsehen, welche verhindert, dass der Brückenträger sich auf dem Magneten seitlich verschiebt…

… schaltest die Drehbewegung über in den Endpositionen montierte Mikroschalter ab.

Unterbrechen die dann einfach den Stromkreis oder?

Nun, etwas mehr Aufwand musst Du schon treiben, schließlich musst Du für den Motor eine Wendesteuerung für Rechts- und Linkslauf bauen.

Ich denke mein Lehrer möchte, dass ich eine Steuerung nehme mit Bauelemente um den Schwierigkeitsgrad zu steigern. Aber ich denke ich nehme das Einfachere, da der Schwierigkeitsgrad eh schon höher als bei den anderen Mitschülern ist.
Was denkt du/ihr was am einfachsten ist?

Das kommt auf Deine elektrotechnischen Kenntnisse an.

Da Du in Deinem Ursprungsposting die Frage gestellt hast, „Ob oder wie es programmiert werden muss?“, stelle ich hier jetzt die Gegenfrage: verfügst Du denn über ein Steuergerät, welches Du programmieren kannst? Wenn ja, würde ich das vorziehen, aber wenn nein, würde ich das Ganze als Relaissteuerung aufbauen. Für die Zeit (die Zeiten) würde ich elektronische Timermodule einsetzen, welche es als Bausätze gibt, z.B. dieses:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=191280

… und ich Bauteile nehme, wie die Lichtschranke, mit denen ich noch nichts gemacht habe.

Du hast da zwei Möglichkeiten:

Gruß merimies

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Hallo merimies

Du bist Dir im Klaren darüber, dass die Anfertigung so eines
Modells – auch wenn Du es stark vereinfachst – einiges an
feinmechanischem Geschick erfordert? Und da Du als Schüler
wohl kaum Zugang zu einer Drehbank hast, gehört dazu auch ein
enormes Improvisationstalent, um mit zusammengesuchten
Bauteilen die Brückenmechanik zusammenzubasteln.

Also ich habe Zugang zu einer Drehbank und generell der Aufbau der Brückenmechanik dürfte kein Problem sein. Nur der Aufbau der Elektronik dürfe mich etwas ins Schleudern bringen.

Der Magnet wird auf der antreibenden Achse befestigt und unter
den Brückenträger wird eine Unterlegscheibe geklebt (UHU
plus), welche im Außendurchmesser etwas größer ist als der
Magnet. Du musst dann nur noch eine irgendwie geartete
Zentrierung vorsehen, welche verhindert, dass der
Brückenträger sich auf dem Magneten seitlich verschiebt…

Könnte ich dann nicht gleiche eine gleichgroße Unterlegscheibe nehmen?

Nun, etwas mehr Aufwand musst Du schon treiben, schließlich
musst Du für den Motor eine Wendesteuerung für Rechts- und
Linkslauf bauen.

Okay, ich versteh zwar was du meinst aber der Aufbau wird mir zu schaffen machen, da ich keine Ahnung von jeglichen Steuerungen habe.
Gibt es solche Wendesteuerungen auch in Bausätzen oder schon ganz fertig?

Das kommt auf Deine elektrotechnischen Kenntnisse an.

Da Du in Deinem Ursprungsposting die Frage gestellt hast, „Ob
oder wie es programmiert werden muss?“, stelle ich hier jetzt
die Gegenfrage: verfügst Du denn über ein Steuergerät, welches
Du programmieren kannst? Wenn ja, würde ich das vorziehen,
aber wenn nein, würde ich das Ganze als Relaissteuerung
aufbauen. Für die Zeit (die Zeiten) würde ich elektronische
Timermodule einsetzen, welche es als Bausätze gibt, z.B.
dieses:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=191280

Ich glaub es gibt welche auf den Rechnern der Schule, die sind aber zu alt und funktionieren oft nicht richtig. Also würde ich eher die Relaissteuerung, wie du geschrieben hast, nehmen.

Danke, ich denke ich werde die Fertige nehmen.

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Hallo Alex

Hier mal ein Bild wie die Brücke ungefähr aussehen soll:
http://www.bildwoerterbuch.com/images/all/drehbrueck…

Und hier mal ein Bild, wie ich mir die Brückenmechanik vorstelle:
http://images2.bilder-speicher.de/show-image_org-100…

Um eine Steuerung zu entwerfen, muss man sich erst mal darüber klar werden, wie die Maschine, welche man steuern will, im Einzelnen aussieht.

Die Drehachse bildet mit dem Magneten, den beiden Abstandshülsen, der Schaltfahne und dem Antriebszahnrad eine verschraubte Einheit, welche im Brückenpfeiler drehbar gelagert ist.
Als Magnet habe ich diesen eingeplant:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503542

Der Drehbrückenträger mit der damit verklebten Stahlscheibe wird drehbar auf die Drehachse gesteckt und vom Magneten mitgenommen.

Der Drehwinkel der Brücke (90°) wird durch zwei Anschläge auf dem Brückenpfeiler begrenzt, an denen der fest mit dem Drehbrückenträger verbundene Anschlagbolzen anschlägt.

Der Antrieb ist unter die Grundplatte verlegt. Ich habe als Kraftübertragungselement ein Zahnrad gewählt, welches im Modellbau üblich und daher leicht erhältlich ist. Die Konstruktion für den Motor überlasse ich Deiner Phantasie.

Der Drehwinkel der Drehachse wird auf 100° bis 120° eingestellt, damit der Brückenträger sicher über die Anschläge auf dem Brückenpfeiler positioniert wird. Das geschieht über zwei Mikroschalter,
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=704636
welche von der Schaltfahne in der jeweiligen Endstellung betätigt werden. Die Form der Schaltfahne kannst Du nach Bedarf wählen, ich würde sie als Exzenter ausführen.

Schau Dir die Mechanik mal an, ob Du sie realisieren kannst oder ob Du noch eigene Vorstellungen hast.

Die den Plan der Steuerung bekommst Du dann im nächsten Akt.

Gruß merimies

9

Hallo merimies

Und hier mal ein Bild, wie ich mir die Brückenmechanik
vorstelle:
http://images2.bilder-speicher.de/show-image_org-100…

Wow. Hast du die Zeichnung etwa gemacht?
Die Mechanik könnte ich eigentlich realisieren aber ich habe noch ein paar Fragen dazu:

  • Für was sind die Abstandshülsen gut?
  • Gibt es solche Drehlager?

Um eine Steuerung zu entwerfen, muss man sich erst mal darüber
klar werden, wie die Maschine, welche man steuern will, im
Einzelnen aussieht.

Deine Idee ist klasse, ich denke so werde ich es machen.

Die Drehachse bildet mit dem Magneten, den beiden
Abstandshülsen, der Schaltfahne und dem Antriebszahnrad eine
verschraubte Einheit, welche im Brückenpfeiler drehbar
gelagert ist.
Als Magnet habe ich diesen eingeplant:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=503542

Ist der Magnet nicht etwas zu klein(22,5x11mm)?

Der Drehbrückenträger mit der damit verklebten Stahlscheibe
wird drehbar auf die Drehachse gesteckt und vom Magneten
mitgenommen.

Reicht die Kraft des Magneten aus um den Brückenträger zu bewegen? Oder könnte es sein, dass der Magnet sich dreht den Brückenträger aber nicht mitnimmt?

Der Drehwinkel der Brücke (90°) wird durch zwei Anschläge auf
dem Brückenpfeiler begrenzt, an denen der fest mit dem
Drehbrückenträger verbundene Anschlagbolzen anschlägt.

Wäre es nicht einfacher wenn der Anschlagsblozen fest mit dem Pfeiler verbunden ist oder ist es anders besser wegen einer Sache die mir nicht auffällt?

Der Antrieb ist unter die Grundplatte verlegt. Ich habe als
Kraftübertragungselement ein Zahnrad gewählt, welches im
Modellbau üblich und daher leicht erhältlich ist. Die
Konstruktion für den Motor überlasse ich Deiner Phantasie.

  • Ist es besser ein größeres Zahnrad zu benutzen oder ein kleineres Zahnrad? Oder kommt es darauf an wie man es übersetzt?

Der Drehwinkel der Drehachse wird auf 100° bis 120°
eingestellt, damit der Brückenträger sicher über die Anschläge
auf dem Brückenpfeiler positioniert wird. Das geschieht über
zwei Mikroschalter,
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=704636
welche von der Schaltfahne in der jeweiligen Endstellung
betätigt werden. Die Form der Schaltfahne kannst Du nach
Bedarf wählen, ich würde sie als Exzenter ausführen.

Okay, verstanden =).

Schau Dir die Mechanik mal an, ob Du sie realisieren kannst
oder ob Du noch eigene Vorstellungen hast.

Wow ich hätte nie gedacht, dass mir einer sogut helfen könnte. Danke!

Gruß Alex

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Hallo Alex

Und hier mal ein Bild, wie ich mir die Brückenmechanik vorstelle:
http://images2.bilder-speicher.de/show-image_org-100…

Wow. Hast du die Zeichnung etwa gemacht?

Nein, natürlich nicht. Dafür ist mein Kater Simba zuständig. Der macht das nachts, wenn anständige Menschen schlafen.

  • Für was sind die Abstandshülsen gut?

Du musst doch irgendwie den Magneten, die Schaltfahne sowie das Zahnrad an den richtigen Stellen auf der Drehachse befestigen. Das geht mit den Abstandshülsen und der Mutter. Da die Bohrung im Magneten 5mm Ø hat, bietet sich für die Drehachse ein M5-Gewinde an und für die Abstandshülsen MS-Rohr 6 x5,1 aus dem Baumarkt.

  • Gibt es solche Drehlager?

Du kommst doch an eine Drehbank.

Ist der Magnet nicht etwas zu klein(22,5x11mm)?
Reicht die Kraft des Magneten aus um den Brückenträger zu bewegen? Oder könnte es sein, dass der Magnet sich dreht den Brückenträger aber nicht mitnimmt?

Nein.
Gegen Kippen wird der Brückenträger durch die Drehachse gesichert, welche ja ein Stück in diesen hineinragt und für die Übertragung des Drehmoments reicht die Magnetkraft allemal. Ich habe mal für die Inszenierung des Theaterstücks „Enigma“ einen funktionstüchtigen Leuchtturm im Maßstab 1:20 gebaut. Dessen Drehblende ist ebenfalls nur über einen solchen Magneten mit dem Antrieb gekoppelt

Der Drehwinkel der Brücke (90°) wird durch zwei Anschläge auf dem Brückenpfeiler begrenzt, an denen der fest mit dem Drehbrückenträger verbundene Anschlagbolzen anschlägt.

Wäre es nicht einfacher wenn der Anschlagbolzen fest mit dem Pfeiler verbunden ist oder ist es anders besser wegen einer Sache die mir nicht auffällt?

Das liegt letztendlich in Deiner Zuständigkeit als bauleitender Konstrukteur. Der Anschlag am Mittelpfeiler begrenzt sinnvollerweise nur die Drehbewegung beim Öffnen der Brücke. Die Drehbewegung beim Schließen der Brücke wird am sinnvollsten durch einen Anschlag am äußersten Ende des Brückenträgers begrenzt (exaktere Positionierung)

Der Antrieb ist unter die Grundplatte verlegt. Ich habe als Kraftübertragungselement ein Zahnrad gewählt, welches im Modellbau üblich und daher leicht erhältlich ist. Die Konstruktion für den Motor überlasse ich Deiner Phantasie.

  • Ist es besser ein größeres Zahnrad zu benutzen oder ein kleineres Zahnrad? Oder kommt es darauf an wie man es übersetzt?

Ich habe bei der Drehblende meines Leuchtturms einen kleinen Getriebemotor benutzt, welcher an der Abtriebswelle 6 Umdrehungen pro Minute macht. Auf diese Welle habe ich ein Ritzel mit 10 Zähnen Modul 0,5 montiert. Das Zahnrad auf der Drehwelle hat 60 Zähne Modul 0,5 .
Das heißt, dass die Drehwelle eine Umdrehung pro Minute macht. Mit dieser Kombination würde Deine Brücke fürs Öffnen und Schließen je 15 Sekunden benötigen.

Du siehst, die Zahnräder auf Motor und Drehachse bestimmen in Verbindung mit der Drehzahl des Motors die Geschwindigkeit der Brücke.

Die Zahnräder habe ich aus der Modellbauabteilung beiConrad bezogen.

Und hier ist jetzt die versprochene Schaltung für den Drehantrieb. Und bevor Du fragst – die hat Katze Lizzy, meine Elektronikexpertin, entworfen.

http://images3.bilder-speicher.de/show-image_org-100…

Ich schlage vor, wenn Du weitere Fragen zu dem Thema hast, wickeln wir das über E-Mail ab.

Gruß merimies

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Hallo merimies,

ich hab dir alle weitern Fragen über e-mail zugeschickt.

Gruß Alex