DC-Motor Selbstbau für Schwingschiff - Maschinen

[Klaus aus A]

Hallo Lang- und Schwingschiffer

Hier möchte ich meinen selbst gebastelten "Rucksackmotor" zeigen.
Die Lösung ist weit weg von professionellen Lösungen und dient nur dazu gelegentlich historische Maschinchen adäquat anzutreiben, damit sie zeigen was sie können.

An Schwingschiffchen- und Langschiffchen Maschinen laufen meiner Erfahrung nach die 230V AC Nachrüstmotoren nicht befriedigend. Vor allen sind sie zu schnell, haben zu wenig Durchzug und lassen sich schlecht kontrollieren.

Aus einem anderen Hobbybereich kannte ich DC-Motoren, die bei etwa gleicher Größe viel mehr Drehmoment bei niedrigen Touren bringen und bei sehr niedrigen Spannungen anlaufen. Darüber hinaus ist die Stromaufnahme erstaunlich gering und sie sind leise. Die Motoren drehen unbelastet nicht unkontrolliert hoch und hängen gut am Gas.
D.h. die Drehzahl ist proportional zur Betriebsspannung.


Motor:

Der Motor ist ein professioneller DC-Motor mit Permanentmagneten. Die Motoren werden manchmal als Servomotoren bezeichnet, obwohl sie erst zu Servomotoren werden, wenn ein Sensor dran ist und eine Elektronik vorhanden ist die einen Soll - ist Vergleich macht und nachsteuert.
Ich habe den hinteren Achsausgang mit der Schlitzscheibe und der Gabellichtschranke abgesägt,
weil ich festgestellt habe, daß eine Regelung nicht erforderlich ist.

Damit bleibt eine gewisse Lastabhängigkeit, die ich aber als angenehm empfinde, weil ich damit immernoch etwas Feedback bekomme wenn der Motor sich anstrengt.
Bei einem echten Servomotor würde automatisch nachgeregelt bis zum Anschlag.

Mein Motor ist vom Flohmarkt und hat 3,50 Euro gekostet. Er ist vermutlich aus einem "Digital" Computerbandlaufwerk.
Leider kosten vergleichbare Motoren bei Ebay meistens über 30 Euro (Dunker, Bühler ...) 100 Euro sind nicht selten.

Ich messe folgende groben Daten:

Durchmesser: 58 mm
Länge ohne Achse: 121 mm
Stromaufnahme im Leerlauf bei 24V: 130mA !!!
Stromaufnahme unter Volllast bei 24V: ca 2.5A
Stromaufnahme, Blockiert bei 5V: ca 1A
Stromaufnahme, Blockiert bei 24V: ca 5A
Anlaufspannung: ca 2V (ab 5V reicht das Drehmoment zum Nähen)


Motorhalterung:

als Referenz diente eine TUR2 Halterung. Die Halterung wurde etwas großzügiger aus einem 4 mm Alublech geschnitten.
In diesem Fall mit der Hand und einer Ständerbohrmaschine bearbeitet . (Das geht auch, wenn man Zeit hat)
Der Alu - Ausleger dient gleichzeitig als Befestigung und Kühlkörper für den Transistor. Die Kühlung ist aber im normalen Betrieb kaum notwendig, da der Motor vergleichsweise extrem wenig Strom aufnimmt. Nur für den Fall, daß die Maschine längere Zeit blockiert

Netzteil:

Der Strombedarf liegt bei Vollast (der in der Praxis nicht vorkommt) bei 2.5 A.
Damit sind Laptop - Netzteile besonders gut geeignet, kosten nichts oder liegen überall herum.
Praktisch jedes Netzteil, das min. 3 A bringt eignet sich.

Für die Schwingschiffchenmaschinen sind 24V sogar schon etwas reichlich.
Ich habe ein Universal- Laptopnetzteil von Hama verwendet (12V bis 24V in 1V Stufen, 5A).
Eine günstige Einstellung bei Schwingschiffchen liegt bei 12 bis 18 V.
24 V reichen um eine Maschine mit CB Greifer anzutreiben.
Für Schnellnäher ist diese Lösung zu langsam.

Anlasser:

Der Anlasser muß einen echten Widerstandssteller haben. Elektronische gehen gar nicht.
Kohleplättchen gehen sehr schlecht, weil die Spannung zu gering ist. (führt hier zu weit)

Die Hälfte aller alten Anlasser haben einen gewickelten Widerstand und eignen sich damit im Prinzip.
Wenn aber schon der Aufwand getrieben wird sollte der Anlasser feinfühlig und gleichmäßig über den ganzen Bereich arbeiten. Das machen wiederum aus meiner Erfahrung nur wenige gut.
Ich habe den viel gescholtenen YDK verwendet - der ist nämlich besser als sein Ruf.
Ebenfalls gut reagiert der helle rechteckige von Pfaff (aber leider eine ergonomische Fehlkonstruktion) und ein älterer hellgrauer, pedalförmiger aus Blech von Pfaff (mein Lieblingsanlasser)
Die Anlasser haben einen Anfangswiderstand von 500 bis 1000 Ohm.

Schaltbild:

Das Schaltbild ist extrem einfach, sonst würde ich es nicht vorstellen.
Es besteht lediglich aus einem Leistungstransistor und einem 15 bis 22 Ohm Widerstand.
Der Transistor ist einer der gängigsten Typen. Es geht aber wahrscheinlich mit jedem anderen NPN -Transistor der mit 10A spezifiziert ist. Ich habe genommen was beim Rütteln der Bastelkiste nach oben kam.

Für Sicherheitsfanatiker habe ich eine Sicherung eingezeichnet. Eine selbstrückstellende "Polyfuse". (wie früher beim Märklin - Trafo). Das Laptop - Netzteil hat aber bereits eine Strombegrenzung und i.d.R. eine thermische Abschaltung.

Wenn man am Netzteil nicht herummodifiziert, was ich strengstens empfehle (nicht mal am Stecker), ist die ganze Anordnung von der elektrischen Seite völlig ungefährlich und unkritisch.

Schlussbemerkung:

Die Schaltung ist in einer halben Stunde provisorisch aufgebaut: Ein Transistor an dem direkt der 15 Ohm Widerstand an-gelötet wird. Der Rest besteht daraus einen Ausleger anzufertigen oder einen der herumliegt mit passenden Bohrungen für den Motor zu versehen. Der schwierigste Punkt könnte sein eine Riemenrolle auf die Motorachse anzupassen. Das habe ich auf der Drehbank in 3 Min.gemacht.

Der Rest sind Kabel.

Nachdem ich mein Provisorium ein paar Tage benutzt habe und nicht mehr drauf verzichten konnte, habe ich ihm noch etwas Kosmetik zukommen lassen (Stecker, Kabel, Lack)

Es gibt schon eine Variante mit Motorbremse. Da sind zwei Transistoren und ein Relais drin.


Bitte nicht mit respektloser Kritik sparen!

Jetzt Bilder:

[Klaus aus A]

Hier noch das Schaltbild

[dieter kohl]

muss sagen, das gefällt mir

natürlich sind im Versuchs-Stadium noch kleine mängel ...

aber das wird schon

[Klaus aus A]

Hallo Dieter,

gib mir bitte ein paar Stichworte zu den Mängeln.

Grüße
Klaus

[dieter kohl]

ob der Schaltplan noch geändert werden muss, wird sich erst beim versuch ergeben
bisher scheint das alles ok zu sein

daß stromführende teile isoliert und abgedeckt werden müssen, brauch ich wohl nicht extra sagen

verwendest du als antriebsriemen Keilriemen oder hast du da was anderes dran ?

[Klaus aus A]

Hallo Dieter,

die Resonanz auf das Teil ist praktisch Null.
Ich will deshalb nur kurz darauf antworten.

Abdeckung Stromführender Teile:

Wo hast Du da offenliegende, stromführende Teile gesehen?

Im vierten Bild ist eine schwarze Abdeckung zu sehen.
Ich füge noch mal ein Bild von hinten an wo es deutlicher zu sehen ist.
Leider sieht man da, daß der Lack durch das viele An- und Abschrauben schon ramponiert ist. Der Lack ist überhaupt der größe Schwachpunkt. Ich muß mich mal bei Adler104 beraten lassen, der das offensichtlich öfter und professioneller macht als ich.

Also da ist alles dicht. ich mußte aber mal díe Elektronik ohne Abdeckung zeigen damit man glaubt, daß es so einfach und klein ist.

Schaltung:

Das ist jetzt etwas heikel auszudrücken, wo ich in jedes Fettnäpfchen trete.

Die Schaltung ist eigentlich der Kern der Idee!
Es sind nur zwei Bauelemente beteiligt. Wenn Du sie änderst ist es nicht mehr meine Schaltung.

Ich nehme an, daß Du daran denkst, den Widerstand statt am Kollektor an Minus zu machen.
Rein Theoretisch ginge das. Der Widerstandswert müsste dann aber 100 mal höher sein und normale Pedale würden nicht mehr passen.

Daß man ein gewöhnliches Pedal ohne Umbau nehmen kann, war aber ein unverzichtbares Designziel.
Außerdem ist es ideal wenn noch ein gewisser Strom (ca 50mA) durch das Pedal fließt. An dem Widerstand (15 Ohm) fällt nur ca. 0.7V ab, und zwar egal wie das Pedal steht. Da wird nichts warm. Der Strom durch das Pedal bleibt ebenfalls nahezu konstant bei 50 ... 100mA über den ganzen Weg. Das reicht um die Kontakte sauber zu halten, belastet aber das Pedal überhaupt nicht.

Die Schaltung, wie sie ist, hat noch ein paar andere Vorteile. Das führt hier aber zu weit.
Ich füge nochmal die Schaltung, etwas anders gezeichnet, an. es war mir wichtig daß man erkennt, daß sie extrem einfach ist.

Das ganze ist auch keine Bauanleitung sondern ein Vorschlag, wie man's machen könnte bzw. wie ich es gemacht habe.
Schade, daß es noch kein Video gibt mit dem man das Resultat demonstrieren kann.


Keilriemen:

Das ist der interessanteste Teil für mich.
Ich wollte schon mal einen Thread aufmachen mit der Bitte um Empfehlungen.

Für das 5. Bild oben habe ich dem Motor mal an eine große Singer 66 gemacht damit man sieht, daß er auch woanders dran passt als an die kleine Mundlos77 und an die alte Langschiffchenmaschine.

Bis jetzt nehme ich was gerade rumliegt und in der Länge halbwegs passt. An der Singer auf dem Bild ist mehr zufällig der rote Rundriemen, der eigendlich für eine Uhrmacherdrehbank verkauft wird. Mittlerweile sehe ich diesen Riementyp gelegendlich auch für Nähmaschinen angeboten.

Der Riemen wird als Meterware angeboten. Man schneidet ihn auf Länge, bringt die Enden zum Schmelzen und drückt sie zusammen. Ich schneide noch den Wulst rundherum ab, der sich dabei bildet.
Meiner Meinung nach sind die Riemen gut, sehen aber wegen der Farbe sch .. lecht aus.

Ich habe aus alten Maschinen hellbraune Keilriemen die ebenfalls gut gehen und nicht zu steif sind.
Probelme habe ich mit schwarzen Keilriemen weil ich sie für zu steif halte.
Schlecht finde ich auch manche faserverstärkten Riemen die ich in alteren Japanischen Maschinen gefunden habe.
Diese übertragen mechanisch gut, sind aber so unelastisch, daß sie den Brumm von AC- Motoren auf die Maschinengehäuse übertragen, insbesondere wenn sie (zu) straff gespannt sind. Die Maschinen werden dann unangenehm laut.

Die bunten, gekerbten Keilriemen die derzeit im Internet oft angeboten werden kenne ich leider noch gar nicht.
Sorry, daß ich die richtige Keilriemen - Terminologie nicht drauf habe.

Wenn man von der Verwendung im Hobbybereich ausgeht, was wäre Deine persönliche Empfehlung?
Und wo könnte man sich mal einen Satz beschaffen?

Danke, daß Du mir als einziger Gelegenheit gegeben hast noch mal auf Details einzugehen.

Klaus

[Lanora]

die Resonanz auf das Teil ist praktisch Null.
Ich will deshalb nur kurz darauf antworten.

och ich hab schon sehr interessiert mitgelesen.......aber da ich von Elektronik mal so gar keine Ahnung habe.... bleibe ich lieber still und staune

[adler104]

habe auch gelesen aber ich habe keine Fragen - tolle Lösung!!!

[det]

Hallo Klaus,

die Resonanz auf das Teil ist praktisch Null.

nein, hast du die Resonanzschwingungen nicht vernommen?
Gestern z.B. als ich auf einen kleinen DC-Motor schaute und überlegte, ob er mit 1,2 A auch schon für einen Nähmaschinenantrieb a la 'Klaus aus A' ausreichen würde.

Tolle Lösung, gefällt mir.

Vielleicht kannst du ja mal ein Video in Dropbox o.ä. hochladen und verlinken.

Grüße
Detlef

[Klaus aus A]

Danke an Alle!
Ich finde es sehr freundlich, daß ihr mir geantwortet habt!
(@Lanora Zu deinen Kleidern sage ich vielleicht woanders was. Zur Zeit bin ich darüber noch sprachlos.)

Ich habe jetzt doch noch ein Beispiel auf einer Plattform gefunden, die ich bisher nicht kannte.
Die Lösung, die da im Video vorgeführt wurde, entspricht ziemlich genau dem, was ich ursprünglich als Fernziel mal vorhatte und bei meiner Vorstellung im "Neuvorstellungs" - Thread als Ziel schon mal geäussert habe.

Genaugenommen bin ich durch die Arduino - (Single Chip Prozessoren) Foren getingelt, da dort praktisch alles mit Prozessoren gesteuert wird, vor Allem auch Motoren. Aber leider interessiert sich da keiner für Nähmaschinen obwohl eine Nähmaschine ein ideales Objekt ist um Computergesteuert zu werden. - Nein ich bin nicht rückfällig geworden! -

Mit der Programmierung von Arduinos habe ich etwas Erfahrung und weis was sie leisten. Diejenigen, die sich damit beschäftigen wissen wovon ich rede und das sind viele da es in den letzten zwei Jahen eine richtige Welle weltweit darum gab.

Ich habe jetzt im Text ein paar Schlüsselbegriffe genannt und hoffe, daß sich diejenigen , die in diesem Forum schon mal was in der Richtung gemacht haben, melden.

Also ich finde das Video klasse. Nur die Maschine ist zu neu.

http://www.dailymotion.com/video/x2yoqj ... rofit_tech

Wenn dieses Projekt durch ist, könnte man mal einen Stickplotter für eine, sagen wir mal Singer 15-88, bauen.
Das ist einfacher als man denkt. Plotter für Stifte haben wir doch schon vor 30 Jahren für unser Apple II und VC64 gebaut.

Den ersten Schritt dazu habe ich heute schon getan. Ich habe mich in den Besitz eines Singer 15-88 - Klons (Adler52) gebracht.


Grüße

Klaus