Das Wettringer Modellbauforum

Servus Martin,

Mathe zu nächtlicher Stunde - wenn das mal gut geht...
Ich müsste jetzt mal die Zähne zählen, um die jeweiligen Untersetzungen zu bekommen. Das ist aber gehörig fummelig bei den winzigen Zähnen.
Deswegen machen wir es rückwärts:
So nen Servo macht 60° Servoarmweg in etwa 0,2 Sekunden. Also 1,2 Sekunden für eine ganze Umdrehung. Vermutlich sogar schneller, da ein Großteil der Zeit für den Anlauf drauf geht.
Jetzt hab ich eine 1:4-Stufe rausgeschmissen - ergibt also 0,3 Sekunden pro Spindelumdrehung.
Das Ruderachszahnrad hat 20 Zähne - ergibt eine Ruder-Vollumdrehung in 20 x 0,3 Sekunden = 6 Sekunden.
Wenn ich nun mal von +/- 60 Grad Ruderausschlag und +/4 Stellungen ausgehe, dann erhalte ich 15° Ruderausschlag pro Tastendruck auf der Fernbedienung.
Und solch ein Schritt dauert dann 15°/360° x 6 Sekunden = 0,25 Sekunden.
Wenn also alles in der Rechnung stimmt, dann bewegt sich das Ruder pro gewünschter Stufe in einer Viertelsekunde. Oder halt bis Vollausschlag in 1 Sekunde.

Graue Theorie - sobald ich das Getriebe fertig aufgebaut hab wird als erstes der Motor angeschlossen - danach sind wir schlauer.
Der Verlierer zahl nen Bier!

Gruß,
Johannes

Nachtrag:
Deine Rechnung stimmt übrigens: 10.000 U/min am Motor / 4 / 4 / 4 / 4 / 20 = 1,953 U/min an der Ruderachse
Das ist fünfmal so hoch wie in meiner Rückwärtsüberlegung. Kann theoretisch nur bedeuten, dass der kleine Motor 50.000 U/min macht. (???)
We'll see...

Hallo zum Horrortrip - der Kombination aus Zahnarzt und Mathe...,
Mir hat der Einwand von Martin keine Ruhe gelassen und so hab ich mal ne Makroaufnahme der Zahnräder gemacht, feste Zähne gezählt und dann ein bisschen gerechnet:

Bauteile:
Motorritzel: 9 Zähne
Untersetzungsritzel 1: Primär 33 Zähne, Sekundär 8 Zähne (entfällt beim Schlepper)
Untersetzungsritzel 2: Primär 33 Zähne, Sekundär 10 Zähne
Untersetzungsritzel 3: Primär 33 Zähne, Sekundär 9 Zähne
Untersetzungsritzel 4: Primär 33 Zähne, Sekundär 9 Zähne
Schnecken-Antriebsritzel: 21 Zähne
Ruderachsritzel: 20 Zähne

Servo:
Untersetzung 1: 9/33
Untersetzung 2: 8/33
Untersetzung 3: 10/33
Untersetzung 4: 9/33
Untersetzung 5: 9/21
Gesamt: Untersetzung = (9/33) x (8/33) x (10/33) x (9/33) x (9/21) = 58.320 / 24.904.341 = 1 zu 427
Bei 10.000 U/min => 23,41 U/min = 0,39 U/s => 2,56 s für 1 Umdrehung der Servoachse bzw. 427 ms für 60° Servorarmbewegung
Bei 20.000 U/min => 46,83 U/min = 0,78 U/s => 1,28 s für 1 Umdrehung der Servoachse bzw. 214 ms für 60° Servorarmbewegung

Schlepper:
Untersetzung 1: 9/33
Untersetzung 2: 10/33
Untersetzung 3: 9/33
Untersetzung 4: 9/21
Untersetzung 5: 1/20
Gesamt: Untersetzung = (9/33) x (10/33) x (9/33) x (9/21) x (1/20) = 7.290 / 15.093.540 = 1 zu 2070,44
Bei 10.000 U/min => 4,83 U/min an der Ruderachse = 0,0805 U/s an der Ruderachse => 12,42 s für eine Umdrehung der Ruderachse bzw. 2,07 s für 60° Ruderbewegung
Bei 20.000 U/min => 9,66 U/min an der Ruderachse = 0,1610 U/s an der Ruderachse => 6,21 s für eine Umdrehung der Ruderachse bzw. 1,03 s für 60° Ruderbewegung

Fazit:
a) Vermutlich dreht der Servomotor höher als 10.000 U/min
b) Stimmt die Tempoangabe des Servos, so wäre die Ruderbewegung mit 1 Sekunde für Vollausschlag (also 60°) akzeptabel - stimmt sie nicht, dann: Houston - wir haben ein Problem!

Gruß,
Johannes

Hi Dieter,

das würd ich ja liebend gerne machen tuen wenn nicht das Ganze noch eine Baustelle wäre und ich ja erst einmal fertig bauern tuen muss bis ich sehe, was ich wieder runterreißen tuen darf...
Wenn Martin mit seinen Bedenken recht hat und die Geschichte zu langsam läuft, dann kann ich das Konzept kipppen und mir was für eine Getriebestufe weniger überlegen.
Mit dann 3 statt 4 Untersetzungen kann ich aber nicht den Trick mit jeweils 2 Untersetzungen auf einer Achse nutzen - im Moment wüsste ich nicht, wohin ich das dritte Zanrad packen würde...

Bald sind wir schlauer - zur Not leg ich Hochspannung an, dann läuft der Motor mit Turbinendrehzahl

Gruß und genieß den Sonnenschein,
Johannes

Herzlich willkommen zur Fortsetzung der Ruderansteuerungs-Installation.
In meiner Kindheit gabs Sonntags die schöne Stummfilm-Sendung "zugeschaut und mitgebaut". Manchmal, so wie heute, ist mir mehr nach wegschauen und ja nichts anrühren.

Hier zunächst einmal die Teile des Getriebes für die Ruderanlenkung:

Und nun haltet Euch fest: In dem U-förmigen Getriebegehäuse links oben im Bild stecken in Summe ca. 4 Stunden Tüfteln. Das Bauen war dabei das kleinste Thema.
Ich hab mich entschieden die vertikalen Halter für die Zahnradachsen nicht direkt auf die Montageplatte achtern im Schlepper zu kleben, sondern zunächst eine Art Modul zu bauen, welches in sich bereits eine gewisse Festigkeit mitbringt:
Zusammengebaut sieht das Getriebe dann so aus.

Leider habe ich beim Kürzen der Schnecke die Kontur ein wenig versaut. Ich werde versuchen das wieder etwas zu säubern - ansonsten muss ich halt noch einmal eine neue Schnecke bestellen.
Nachdem ich das Getriebe eingeklebt hatte, folgte noch der Einbau des Positions-Potentiometers. Es ist eingefasst von einem kleinen Rahmen mit der Idee diesen mit Polystyrolpampe zu füllen.

Zum Testen habe ich mal provisorisch die Servoelektronik angeschlossen und mit Servo-Tester und Akku-Pack zusammengesteckt:

Nun zum Status:
Erfreulich: Vom Grundprinzip funktioniert das Ganze - macht mich schon mal reichlich happy.
Das Verstelltempo ist exakt so wie in der Berechnung prognostiziert, allerdings bei 4,8 Volt statt der späteren 3,7 Volt. Eine Umdrehung an der Ruderachse dauert ca. 6 Sekunden - somit braucht der Rudervollausschlag 1 Sekunde.

Tja - und dann zu den verbleibenden Problemen:
Als erstes harkt das Getriebe noch ab und an. Ich hatte mal rasch die Zahnräder gesäubert und ausgeblasen. Vermutlich hängen einzelne Zähne zuweilen an den benachbarten Zahnrädern fest. Hier werde ich zwei Dinge probieren. Einmal kann ich von dem zweiten verfügbaren Servo den Zahnradsatz nehmen - und zum anderen habe ich hier hauchdünne Unterlegscheiben mit 1,3 mm Innenloch liegen, damit werde ich probieren die Zahnrad-Sandwiches so auszugleichen, dass die Zahnflanken zueinenader Luft haben.
Das zweite Problem betrifft den Mitnehmer vom Positions-Poti. Dieser eiert / wackelt, so dass sich eine ziemlich große Hysterese ergibt. Ich hab ihn beim Zusammenfügen von Antriebszahnrad, Achse und Stift irgendwie verhuddelt. Hier besteht die Möglichkeit aus dem Vergleichsbauteil des zweiten Servos eine bessere Lösung zu finden. Hab auch schon eine Idee.
Problem Nummer 3 betrifft die Lautstärke. Der ganze Ruder-Antrieb macht ziemlich höllisch Lärm. Hier hoffe ich über eine Ladung Fett zumindest etwas Verbesserung hinzubekommen.
Insgesamt glaubt man nicht, wie irre schwach das verwendete Motörchen ist. Bereits ein Hauch Reibung blockiert den Motor beim Anlaufen. Dadurch, dass alles so winzig klein ist, führend bereits minimale Toleranzen zu großen Einflüssen.

Also - insgesamt zufrieden, dass die Grundidee voll funktioniert. Aber es ist noch einige Feinarbeit erforderlich, bis das System betriebssicher zur Zufriedenheit läuft. Allen, die mal etwas Vergleichbares ausprobieren wollen, kann ich nur mit auf den Weg geben: Penibelste Arbeitsweise und absolut ordentliches Werkzeug sind absolutes Minimum. Und dazu braucht es wirklich Muße und Erfahrung in manuellen Bearbeitungen mit kleiner als ein Zehntel Millimeter Genauigkeit.

Dies war der Bericht zur heutigen Session. Ich hoffe es macht Euch noch immer etwas Freude und wir sehen uns bald wieder.
Habt einen schönen Sonntag!

Gruß,
Johannes

Ein herzliches Hallo zum Ausklang des Wochenendes,
in Anlehnung an Michael Ende zieht sich meine aktuelle Baustelle wie Kaugummi.
Heute gibt es zwar keine Bilder, aber wenigstens ein Update zum Stand der Dinge:

Der Erfolg:
Zunächst hatte ich die Getriebezahnräder der ersten Achse ausgebaut und beidseitig nass geschliffen. Dazu dann noch die Zähne leicht angefast, damit die Zahnecken auf keinen Fall beim jeweils gegenüberliegenden Zahnrad einharken. Zusätzlich habe ich dann noch die Kanten des Getriebehalters leicht gefast.
Anschließend folgte ein neuerlicher Testlauf mit der Erkenntnis, dass das Getriebe noch immer ab und an harkte, also nicht anlief. Daraufhin erneut die Achse ausgebaut und den nackten Motor getestet - und siehe da: Der Motor hatte nen Knall! Ich hatte die Bauteile ja aus einem defekten Micro-Servo entnommen, welches immer nur um eine feste Position zitterte und dachte, die Elektronik wäre die Ursache.
Nun ja - also aus dem zweiten Servo den Motor genommen, meinen schönen Motorhalter aufgeschlitzt und den intakten Antrieb eingesetzt. Damit läuft die Kombination Motor plus Getriebe einwandfrei.

Die Ernüchterung Teil 1:
Alles wieder stückweise zusammengesetzt und siehe da: Ab und an funktioniert es, aber in mindestens der Hälfte aller Fälle brummt das System nur und läuft nicht an.
Woran liegts? Also: Das Positions-Potentiometer ist relativ schwergängig und erfordert über den Antrieb eine ordentliche Kraft um bewegt zu werden. Die Servo-Elektronik basiert vermutlich auf einem konventionellen PID-Regler (Proportional-Integral-Diffenrenzial). Ihr müsst Euch das so vorstellen: Die Elektronik vergleicht den aktuellen Positionswert mit dem Zielwert. Die Differenz wird verstärkt und führt zu einem Strom für den Servomotor.
Das bedeutet aber auch, dass bei geringen Abweichungen der Ansteuerstrom für den Motor relativ klein ist. Und eben dieser kleine Strom reicht dann nicht aus alle Reibungseffekte zu überwinden.
Zudem ist etwas ärgerlich, dass das Poti nur einen kleinen Teil des Arbeitsbereiches (+/-60 Grad) nutzt. Damit führt selbst minimales Spiel in der Übersetzung von der Ruderachse auf das Potizahnrad zu einer deutlichen Hysterese.

Die Ernüchterung Teil 2:
Die Übersetzung von der Schnecke auf das Ruderachszahnrad läuft nicht wirklich perfekt. Im bin mir jetzt nicht ganz sicher, ob möglicherweise die leichten Oberflächenbeschädigungen in der Schnecke eine Ursache sind. Ein wenig scheint auch die Messinghülse des Ruderachszahnrads auf dem Ruderkoker-Alurohr zu fressen.

Lösungsoption 1:
Eine Idee besteht darin, die Servoelektronik komplett rauszuschmeißen und stattdessen eine eigene Mikrocontrollerschaltung zu nutzen. Diese würde den Motor in beide Richtungen grundsätzlich mit maximalem Strom ansteuern. Unverändert käme das Positionspotentiometer zum Einsatz.
Für die Regelungstechniker unter Euch: Im Grunde genommen ist das nichts anderes, als eine extreme Erhöhung des P-Faktors im Regler.
Einziger Nachteil: Ich muss halt die Schaltung dafür bauen und die Software schreiben - diese Dinge hab ich aber sicher im Griff.

Lösungsoption 2:
Idee Nummer zwei würde bedeuten das Positionspotentiometer komplett rauszuschmeißen und stattdessen kleine Lichtschranken einzusetzen. In diesem Fall käme eine kleine Lochscheibe oben auf das Ruderachszahnrad drauf, über das die Position erkannt werden kann.
Erster Nachteil dieser Variante: Eine eigene Mikrocontrollerschaltung in Hardware und Software von Nöten plus die Fertigung besagter Lochscheibe nebst Positionierung der Lichtschranken, die verhältnismäßig groß sind.
Und dann brauchts auch noch ne Strategie um die Mittelposition zu erkennen und zu weite Ruderausschläge zu verhindern.

Fazit:
"Wenn Du nicht mehr weiter weißt, dann bilde einen Arbeitskreis."
Statt dieser Weisheit aus Großkonzernen entscheide ich mich für die näherliegende Lösung: ich geh ins Bett...

Dies mal zum aktuellen Stand. Kommt nicht allzu oft vor, dass ich den Kampfgeist verlier - aber im Moment bin ich doch ein wenig konsterniert. Ich glaub in Sachen Feinmechanik die Grenzen der eigenen Möglichkeiten erreicht zu haben...

Euch allen einen schönen Wochenanfang und Gruß,
Johannes

Guten Morgen Dieter,

ein ganz herzliches Dankeschön für Dein Mitdenken und die viele Arbeit, die Du Dir mit der tollen Aufbereitung machst!
Deine Unterstützung ist nicht nur in der Sache selbst wirklich hilfreich - noch mehr schenkt es schlichtweg Motivation. Und genau die brauchts im Augenblick.

Zunächst: Alle Bewegungsfunktionen bei ferngesteuerten Modellen basieren auf analogen Lageregelungen, egal ob Dreh- oder Linearbewegung. Man kann also innerhalb der jeweiligen Endausschläge jede Position explizit anfahren.
Bei RC-Spielzeugmodellen ist dies anders. Dort wird sehr oft nur die Endposition angefahren. Bestes Beispiel: RC-Spielzeugautos: Zwei Elektromagneten bewegen die Lenkung auf voll links oder voll rechts und eine Feder übernimmt die Mittelstellung auf Geradeaus.

Dein Ansatz enthält, wie Du ja auch schon teilweise sagst, zwei große Vorteile:
a) Es ist eine Steuerung, keine Regelung. Damit ist es deutlich einfacher (keine Positionserfassung / Rückmeldung etc.)
b) Es reduziert die gesamte Mechank auf das absolute Minimum, sprich auf ein bewegtes Teil (die Ruderachse)

Dieses Konzept führt nun zu folgenden Herausforderungen:
a) Ich brauche möglichst klein bauende Elektromagneten, die ein starkes Magnetfeld liefern ohne allzu viel Strom zu fressen
b) Ich muss den Krempel im gegebenen Bauraum unterbringen können - speziell bei den Vollausschlagspositionen wirds eng

Zu a) werde ich mal im Lager stöbern. Ich habe noch tonnenweise alte Relais (die haben ja alle genau so eine Spule), vielleicht kann etwas als Teilespender dienen.
Zu b) wäre es hilfreich einen möglichst großen Hebelarm an der Ruderachse anzubringen, um die erforderlich Magnetkraft runter zu bringen - Je länger jedoch der Arm, umso mehr ist die Rumpfwand im Weg

Ich hatte sogar mal einen Moment überlegt Deinen Ansatz dahingehend abzuwandeln, dass man eine mechanische Ratsche ergänzt. Z. B. eine Art Mitnehmerstift, der das Ruder immer eine Position weiter taktet. Aber dann hab ich wieder so nen Haufen Mikromechanik wie zuvor.

In jedem Fall werde ich Minimum ein paar Versuche machen, um zu sehen, ob sich Dein Konzept (von mir) darstellen lässt. Falls es klappt, gibt es in jedem Fall zwei bis sieben Bierchen Erfolgsprovision für Dich!

Nochmals Danke und Gruß,
Johannes

Servus Martin,

auch an Dich einen herzlichen Dank für Deinen Eintrag, insbesondere die aufmunternden Worte!
Nehme ich alle Versuchsträger bislang zusammen, dann hatte ich exakt 2 Probleme mit diesen China-Produkten: 1 verreckter Motor und 1 Prinzipfehler bei den Schlitten der Linear-Servos. Alles andere sind bedauerlicherweise eigene Probleme.

Fassen wir noch einmal zusammen:

Das Konzept mit dem Linearservo ganz nahe an der Ruderachse funktionierte von der Überlegung her. Ich hätte nur 17 Euro ausgeben müssen und ein nahezu baugleiches Linearservo von Spektrum einsetzen müssen. Die arbeiten zu Tausenden in den Mikro-Helis. Da war ich aber zu knüsselig. Vor allem aber war mir der erzielbare Ruderausschlag zu gering.

Das Konzept mit Getriebe + Schnecke + Ruderachs-Positionserfassung funktioniert voll und ganz im Prinzip. Ich habe alle Teile ordentlich unterbringen können. Die Regelung läuft.
Was nicht funktioniert, ist die Zuverlässigkeit.

Alles lässt sich im Grunde genommen auf die ernüchternde Erkenntnis reduzieren, dass ich gegenwärtig nicht in der Lage bin in den erforderlichen Toleranzen und Genauigkeiten die Teile zu fertigen / zu mointieren. Dadurch ergeben sich Reibungen, die in Summe vor allem beim Anlauf ein zu hohes Losbrechmoment bedeuten.
Hart gesprochen hätte ich auch die Innereien einer "Grand Complication" (Edel-Uhr für 100.000 Euro) verwenden können - es hätte genauso wenig gefunzt. Das Problem liegt nicht in China - es liegt auf meinem Basteltisch oder in meinen Wurschtfingern.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass Du mit Deiner feinmechanischen Fertigungserfahrung plus so einer netten Drehbank das Ding bereits am Laufen hättest. Und das frustet viel mehr, als die Ausrede "China-Produkt-Qualität".

Viele Grüße,
Jo.

Hallo Denny,

auch an Dich ein Dankeschön fürs Mithirnen!
Bei the wei - your Änglisch is väri impressiff!

Zitat von »hasi«

Ein selbstgebautes derart filigranes Bauteil ist nun mal leider niemals 100%

Hier muss ich direkt mal vehement wirdersprechen. Zur Erinnerung: da sitzen in den Bergen (genannt Schweiz) ein Haufen Cracks, die in Handarbeit höchst filigrane und absolut zuverlässige Chronografen bauen. Als Einzelmuster am Labortisch. Es geht also durchaus...

Das Getriebe selbst läuft ja mittlerweile wirklich gescheit. Man fühlt keinerlei Reibung und auch das Harken habe ich durch das leichte Anfasen der Zahnflanken wegbekommen.
Den Ansatz mit zusätzlichen Unterlegscheiben hatte ich ja ins Auge gefasst. Das Problem freilich: Meine kleinsten Scheiben, die ich hier liegen habe, haben einen Lochdurchmesser von 1,3 mm. Die Achsen sind 1,0 mm. Diese Scheiben, auch wenn man sie kaum mit der Pinzette greifen kann, sind aber dennoch 0,3 mm dick. Sprich in Summe werden die Zahnradpäckchen bei mehreren Scheiben dann gleich mal 1 mm dicker - und dieser Platz fehlt mir.
Viel schlimmer aber: Der Außendurchmesser meiner Unterlegscheiben ist größer als der Kerndurchmesser der kleinen Zahräder, so dass die Scheiben gar nichts bringen würden. Ich bräuchte also nochmals deutlich kleinere...

Ob Metall (Messing) oder Polyamid ist relativ schnurz. Polyamid ist weit verbreitet für Kleinstgetriebe, da es ein Stück weit selbstschmierend ist und zudem leiser läuft als Metall. Metallzahnräder kommen erst dann zum Einsatz, wenn viel Drehmoment gefragt ist - meist bei den hinteren Getriebestufen. Vor allem aber: was helfen mir Metallzahnräder, wenn ich diese genauso "krumm" einbaue, wie die jetzigen?

Aber wichtig zum Verständnis: In der Kette von Motor - Getriebe - Schnecke - Ruderachszahnrad - Potentiometer-Zahnrad läuft es bis zur Schnecke mittlerweile wirklich sauber. Erst dahinter wirds marode.
Einmal traue ich meiner Schnecke nicht mehr so ganz, nachdem ich sie leicht versaut habe durch die Vergewaltigung beim Einspannen. Als nächstes ist die Lagerung der Hülse auf der Ruderachse nicht vertrauenserweckend. Usw.

Was ich freilich merke: Mit jedem neuen Versuch wächst die Erfahrung. Würde ich den ganzen Kram rausreißen und nochmals komplett neu aufbauen, dann wäre es sicherlich wieder ein kleines Stückchen exakter.
Viele, viele "Hätti wäri's" - hab ja noch was Zeit zum Grübeln bis zur nächsten Bau-Session.

Gruß,
Johannes

Hallo Herr Kammerfeger,

mit Riesenspanung schaue ich ab sofort auf Deine "Dunkelkammer-Schätzchen".
Prinzipiell ist die einzige Vorgabe: Ich habe eine senkrecht stehende Achse mit 1,5 mm Durchmesser, an der das Ruder befestigt ist. Diese Achse muss ich mechanisch um etwa +/-80° bewegen. Der Bauraum ist miserabel klein und das Gewicht der Lösung sollte möglichst gering sein. Alles andere ist frei.

Du kannst mir also z. B. einen kleinen Tamilen bersorgen, den ich da rein setze und der auf Zuruf das Ruder bewegt.

Der Grund für die aktuelle Lösung mit Getriebe und Schnecke liegt darin, dass diese extrem kleinen Motoren eine enorm hohe Drehzal bei zugleich sehr geringer Kraft aufweisen. Man muss es also mächtig untersetzen.
Und da ich den Motor nicht senkrecht ins Boot gepackt bekomme, brauche ich halt eine Schnecke um die Drehbewegung um 90° umzusetzen, so dass der Motor liegen kann.

Glaub mir: ich bin riesig aufgeschlossen für jede Art von Vorschlägen oder besser noch Sofort-Lösungen. Bin auch bereit in Naturalien (Bier...) und Liebesediensten den Erfolg zu honorieren.

Und nun lass mal hören...

Gruß,
Johannes

Hallo Dieter,

nochmals zu Deinem Ansatz:
Ja - man kann direkt das Magnetfeld über den Strom regeln (magnetische Feldstärke einer Spule ist proportional zum Strom).
Aber...: Das Magnetfeld nimmt über Entfernung massiv ab. Aus genau diesem Grund versucht man in allen Elektromotoren etc. die Luftspalte zwischen Stator und Rotor so klein wie nur möglich zu machen.
Soll heißen: es gibt null Chance über einen ca. 10 mm entfernten Magnet den Ruderarm ein Stück weit heranzuziehen.

Dazu ne kleine Anekdote:
Vor knapp 20 Jahren arbeitete ich an elektromagnetischen Ventiltrieben für Hochleistungsverbrennungsmotoren. Dabei ersetzt man den kompletten Nockenwellentrieb bis hin zu den ventilfedern über einzelne Elektromagneten, die direkt die einzelnen Einlass- und Auslassventile betätigen. Der Sinn des Ganzen ist eine völlig frei wählbare Nockenwellenkennlinie bei jeder beliebigen Drehzahl. Man kann also selbst bei 300 U/min ein gewaltiges Drehmoment aus dem Motor holen und spart damit immens Treibstoff und Emissionen. Die Vorteile kommen durch die reduzierte Reibung bei geringen Drehzahlen und den optimierten Zylinder-Füllgrad. Lustiger Nebeneffekt: Derartige Motoren können beliebig vorwärts oder rückwärts laufen.
Wir waren seinerzeit mit einem derart umgebauten Hightech-Golf an der Tankstelle. Der Tankstellenmeister beugte sich über die Haube, hörte das immense Rasseln und Klirren und meinte "Oh weh - der Motor macht aber nicht mehr lang - da kommt ne orderntliche Reparatur auf sie zu..."
Das Problem an der ganzen Geschichte war nun Folgendes: Es ist nahezu unmöglich mit einem Elektromagneten den Ventilteller über ca. 15 bis 25 mm Entfernung mit der benötigten Kraft anzuziehen, da man ja die Gegenkraft des Brennraums überwinden muss. Hierfür wären immense Energien erforderlich. Also gingen wir den Weg und hängten das Ventil in der Bewegungsmitte über eine mechanische Hilfsfeder auf. Ein sogenanntes mechanisches Feder-Masse-System. Beim Einschalten des Motors aktivierten wir dann den Öffnungs- und den Schließmagneten in der genau richtigen Frequenz, so dass das Ventil-Feder-Masse-System in Resonanzschwingung kam. Die Ausschläge werden immer größer und irgendwann klebt das Ventil in einer Endlage. Von dieser Endlage war es dann möglich mit der Kraft des gegenüberliegenden Magneten und der gespeicherten mechanischen Federenergie die bewegung zur anderen Ventilendlage hinzubekommen.
Elektronisch hatten wir für den Öffnungs- und Schließmagneten jeweils 2 Endstufen. Eine mit "volle Power" für den Bewegungsvorgang und eine mit "geringer Power" zum Halten.

Diese ganze beschriebene Mimik frass allerdings für einen 4-Zylinder lediglich auf der Einlassseite 8 kW... Heutzutage kann man mit den modenen Neodym-Magnetmaterialien einiges besser machen.

Nochmal zurück zu Deinem Ansatz, auch wenn es etwas kompliziert klingt:
Im Grunde genommen braucht es nichts anderes, als einen aufgeschnittenen Synchronmotor (Brushless heißen die Dinger neudeutsch).
Die arbeiten genau nach dem Prinzip: Außen mehrere Wicklungen - innen ein Rotor mit hochenergetischen Neodym-Magneten. Exakt wie bei einem Schrittmotor wird der Anker (also Rotor) immer genau ein Stück weitergedreht.
Für die Ruderansteuerung bräuchte ich also ungefähr +/- 80°, also 160° von den 360° eines Motors.
Du meinst zwar, dass Deine Überlegungen laienhaft wären - in Wahrheit steckt da aber wirklich ein genialer Ansatz dahinter(!!!)

Gruß,
Johannes

Hallo und hereinspaziert zur Show,
Ihr merkt schon an der guten Laune - heute ist kein Depri-Tag!

Nur ein einziges Bild - schaut kaum anders aus als zuvor. Und doch steckt da wieder reichlich Arbeit drin:

Die Überarbeitungen:

1. Neue Schneckenwelle gefertigt, nun 0,5 mm länger
   
2. Schnecke um 1,0 mm gekürzt, Oberfläche von Riefen und Beschädigungen gesäubert
   
3. Eine Messingscheibe ergänzt (1,3 mm Innendurchmesser, 0,3 mm dick)
   
4. Verbliebenen Sockel am letzten Getriebezahnrad um 0,5 mm abgedreht
   
5. Innere Getriebegehäusewand mit neuer Ausrichtung befestigt, zuvor Achsloch der zweiten Welle um 1 Zehntel verschoben, Wellen jetzt exakt parallel
   
6. Neue Schneckenwellenabstützung ergänzt
   
7. Stablisierungswand als Verbindung zwischen beiden Schneckeneinfassungen ergänzt
   
8. Versteifungsspant zwischen äußerer Getriebewand und Rumpf ergänzt
   
9. Ruderachsritzel um 0,5 mm tiefer gesetzt, liegt jetzt exakt auf der Schneckenmittellinie
   
10. Alle Kanten und Verbindungen mit Polystyrol-Pampe verstärkt

Status:
Der Antrieb läuft mittlerweile zuverlässig in beide Richtungen, ohne ersichtliche Reibung oder zeitweiliges Blockieren. Akustisch klingt es nach Maximaldrehzahl.
Man sieht zudem, anders als vorher, keine axialen Bewegungen mehr, weder bei der Schnecke, noch bei den Zahrädern.

Weiteres Vorgehen:
Man soll aufhören, wenn es am schönsten ist. Daher hab ich nach den erfolgreichen Probeläufen jetzt erst einmal alles zur Seite gelegt.
Aufgrund der hohen Getriebeuntersetzung und der sich daraus ergebenden langsamen Ruderbewegung ist mir eine neue Idee gekommen:
Ich werde einfach auf das ganze Brimborium mit Positionserfassung und Regelung verzichten. Das Ruder läuft einfach in die jeweilige Richtung solange, wie man die entsprechende Taste am Sender drückt.
In diesem Fall brauche ich lediglich eine zuverlässige Erkennung der Endpositionen. Der verfügbare Platz würde ausreichen um zwei verkleinerte Lichtschranken unterzubringen.
Dann muss ich nur noch die entsprechende Steuerschaltung aufbauen und die Software schreiben. Klingt im Augenblick für mich als die beste Option.

Video:
Wenn Ihr wollt, dann könnt Ihr ein hundsmiserables Video anschauen. Es tut mir wirklich leid - aber ich bin allen Ernstes nicht im Besitz einer gescheiten Video-Kamera. Also konnte ich lediglich mit der Digicam eine kurze Sequenz aufzeichnen. Aber man sieht und hört was.
<< Klick mich >>

Das war der Bericht zum heutigen Bau. Ich danke Euch noch einmal ganz herzlich für Eure ganzen Ideen und Vorschläge. Nach dem gestrigen Durchhänger war das eine enorme Hilfe um wieder Kampfgeist zu kriegen.

@ Dieter:
Ich hatte noch recht lange Deinen Vorschlag durchdacht und hierzu einiges recherchiert. Aus meiner Sicht wäre es möglich mit 7 einzelnen Elektromagneten so etwas zu realisieren - diese Spulen würden aber schrecklich klein. Der Ansatz ist im Hinterkopf gespeichert und wird bestimmt irgendwann mal in Angriff genommen.

Mit besten Grüßen,
Johannes

Hi Martin,

übernächste Woche bin ich geschäftlich in Beijing, dann könnte ich Deinen Vorschlag direkt umsetzen...
Wenn ich Dir bei zwei bis sieben Bierchen mal ein bisschen aus meinem China-Erfahrungs-Nähkästchen erzählen würde, dann griffest Du direkt zu weißem Handtuch und Dolch (auch wenn wir da jetzt ein bisschen was mit Japan durcheinanderbringen). Wäre ein endloses Gesprächsthema...

Gruß,
Johannes

@ Martin:
Richtig - die Gedanken gehen aber schon weiter...
Zu Beginn (beim Einschalten) befindet sich das Ruder ja in einer undefinierten Position. In diesem Fall würde man am besten zwei mechanische Endanschläge vorsehen und dann im Stile eine Lauflichtes zunächst die beiden äußeren Magnetspulen einschalten und dann schrittweise zum Zentrum hin takten. Damit würde man zu Beginn sozusagen das Ruder "einfangen".
Aktuell hab ich nur noch keine Vorstellung davon, wie man die Wicklungen herstellen könnte. Ich hab gestern mal eine kleine Relaispule genommen - die ist so groß wie der gesamte verfügbare Bauraum und irre schwer.
Eine Überlegung ist einen Brushless Innenläufermotor zu schlachten und nur die 160° des Wicklungspaketes zu nehmen. Das Problem dabei ist aber, dass ich ja einen Pol alle 20° bis 25° benötige. Also bräuchte ich einen Spendermotor mit richtigem Durchmesser und 7 bis 8 Polpaaren - dürfte extrem selten sein...
Schaun mir mal dann sehn wir schon!
Gruß,
Jo.