Hallo,
hat jemand schon mal einen Aufbau für Servo-Pneumatik gebaut?
Also eine kontinuierliche Ansteuerung.
Viele Grüße
Florian
Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Forumsregeln
Bitte beachte die Forumsregeln!
Bitte beachte die Forumsregeln!
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo Florian,
also einen Pneumatik-Zylinder mit Wegmess-System und einem Proportional-Regelventil.
Da wirst Du die Ehre haben hier mit Fischertechnik so ein System als Erster dieses realisieren zu dürfen.
Zu kaufen gibbet die Dinger, z. B. von Festo, bestimmt.
also einen Pneumatik-Zylinder mit Wegmess-System und einem Proportional-Regelventil.
Da wirst Du die Ehre haben hier mit Fischertechnik so ein System als Erster dieses realisieren zu dürfen.
Zu kaufen gibbet die Dinger, z. B. von Festo, bestimmt.
-
steffalk
- ft:pedia-Herausgeber
- Beiträge: 1955
- Registriert: 01 Nov 2010, 16:41
- Wohnort: Karlsruhe
- Kontaktdaten:
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Tach auch!
Naja, das geht aber vielleicht schon:
* Den Zylinder beidseitig mit Druckluft in einer bestimmten Position "einklemmen" geht ja. Dazu braucht man nur Druckluft auf der einen und eine Abluftdrossel auf der anderen Seite. Das bekommt man mit Schlauch-Logik-Ventilen alles hin (siehe die Pneumatik-Beiträge in der ft:pedia, man suche in https://ftcommunity.de/ftpedia/overview/ nach "Druckluftsteuerungen").
* Fehlt ja nur noch die Längenmessung, um den Regelkreis zu schließen. Das kann über ein vom Zylinder über Zahnstange gedrehtes Potentiometer sein. Das Soll-Stellglied könnte ein zweites Poti sein, an dem man die Wunschposition einstellt. Damit könnte ein Electronics-Modul als Komparator wirken und über eine Dreipunktregelung Luft links, rechts oder nirgends rein bzw. raus zu lassen. Siehe auch unter "Dreipunktregelung" in der ft:pedia https://ftcommunity.de/ftpedia/2019/201 ... df#page=32
Und wahrscheinlich gibt es noch eine ganze Reihe mehrerer Möglichkeiten.
Gruß und viel Spaß,
Stefan
Naja, das geht aber vielleicht schon:
* Den Zylinder beidseitig mit Druckluft in einer bestimmten Position "einklemmen" geht ja. Dazu braucht man nur Druckluft auf der einen und eine Abluftdrossel auf der anderen Seite. Das bekommt man mit Schlauch-Logik-Ventilen alles hin (siehe die Pneumatik-Beiträge in der ft:pedia, man suche in https://ftcommunity.de/ftpedia/overview/ nach "Druckluftsteuerungen").
* Fehlt ja nur noch die Längenmessung, um den Regelkreis zu schließen. Das kann über ein vom Zylinder über Zahnstange gedrehtes Potentiometer sein. Das Soll-Stellglied könnte ein zweites Poti sein, an dem man die Wunschposition einstellt. Damit könnte ein Electronics-Modul als Komparator wirken und über eine Dreipunktregelung Luft links, rechts oder nirgends rein bzw. raus zu lassen. Siehe auch unter "Dreipunktregelung" in der ft:pedia https://ftcommunity.de/ftpedia/2019/201 ... df#page=32
Und wahrscheinlich gibt es noch eine ganze Reihe mehrerer Möglichkeiten.
Gruß und viel Spaß,
Stefan
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo zusammen,
was die Längenmessung angeht hatte ich für dieses Projekt mal verschiedene Optionen ins Auge gefasst und teils auch angetestet. Gegenüber dem von Stefan vorgeschlagen Potentiometer würde ich reibungsfreie Varianten bevorzugen, neben den üblichen Drehgeber-Verdächtigen habe ich noch Time-of-Flight, konkret ein VL6180X Modul, angetestet, das auch bei einem Poti anwendbar wäre und im Test hinreichend genau im mm-Bereich war, wenn ich mich richtig erinnere.
Für diskrete Ansteuerungspunkte in einem ähnlichen Projekt habe ich mir gerade diese Reed-Sensoren gemacht.
Eine Alternative zu Stefans genialer Regelung per Schlauchknick könnte noch eine Drosselung per Servo sein, wie ich sie im Mini-Servo-System mal (mehr schlecht als recht) gemacht habe, oder auch die Servo-Steuerung des Handventils.
vg
Jan
was die Längenmessung angeht hatte ich für dieses Projekt mal verschiedene Optionen ins Auge gefasst und teils auch angetestet. Gegenüber dem von Stefan vorgeschlagen Potentiometer würde ich reibungsfreie Varianten bevorzugen, neben den üblichen Drehgeber-Verdächtigen habe ich noch Time-of-Flight, konkret ein VL6180X Modul, angetestet, das auch bei einem Poti anwendbar wäre und im Test hinreichend genau im mm-Bereich war, wenn ich mich richtig erinnere.
Für diskrete Ansteuerungspunkte in einem ähnlichen Projekt habe ich mir gerade diese Reed-Sensoren gemacht.
Eine Alternative zu Stefans genialer Regelung per Schlauchknick könnte noch eine Drosselung per Servo sein, wie ich sie im Mini-Servo-System mal (mehr schlecht als recht) gemacht habe, oder auch die Servo-Steuerung des Handventils.
vg
Jan
Meine 3D-Designs für fischertechnik: www.printables.com/social/202816-juh www.thingiverse.com/juh
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo,
da die Fischertechnik-Pneumatik-Zylinder ja nicht gerade "riesig" sind wäre eine Wegmesseung mittels
kapazitiven oder induktiven Sensor sicherlich gut geeignet. Induktiv ähnlich dem Tauchanker-Verfahren in
einer Spule und kapazitiv auch nicht viel anders..., eine verschiebbare Platte statt dem Tauchanker
und "Platten" statt Spule. Dazu eventuell ein bischen entsprechende Elektronik.
Induktiv hatte ich mir mal so einen Sensor analog gebaut mit Messweg ca 20 mm und Anzeige auf einem
Zeigerinstrument Funktionierte ganz gut. Sind bestimmt schon mindestens 25 Jahre her. Sensor und Doku
leider mittlwerweile nicht mehr auffindbar.
Inspieriert wurde ich damals durch eine Lageerkennung der alten Märklin-Blechweichen. Hatten ja
keinen Schalter oder sonst etwas. Blieb also ohne Umbau oder der Beschädigung
der Weiche nur die Stellung der Anker in den Spulen zu detektieren. Zufällig funktionierte es auch analog mit
der Änderung der Induktivität und mit ein bischen Elektronik die Anzeige auf einem analogen Messwerk.
Nachtrag:
Habe gerade 5 alte Ordner von damals durchgeblättert, keine Infos über den selbstgebauten Induktiv-Wegmesser
mehr zu finden.
Oh jee, bei der Sichtung der alten Unterlagen wurde die damalige Hobbyzeit aktuell kurz ins Gedächtnis zurück gerufen.
da die Fischertechnik-Pneumatik-Zylinder ja nicht gerade "riesig" sind wäre eine Wegmesseung mittels
kapazitiven oder induktiven Sensor sicherlich gut geeignet. Induktiv ähnlich dem Tauchanker-Verfahren in
einer Spule und kapazitiv auch nicht viel anders..., eine verschiebbare Platte statt dem Tauchanker
und "Platten" statt Spule. Dazu eventuell ein bischen entsprechende Elektronik.
Induktiv hatte ich mir mal so einen Sensor analog gebaut mit Messweg ca 20 mm und Anzeige auf einem
Zeigerinstrument Funktionierte ganz gut. Sind bestimmt schon mindestens 25 Jahre her. Sensor und Doku
leider mittlwerweile nicht mehr auffindbar.
Inspieriert wurde ich damals durch eine Lageerkennung der alten Märklin-Blechweichen. Hatten ja
keinen Schalter oder sonst etwas. Blieb also ohne Umbau oder der Beschädigung
der Weiche nur die Stellung der Anker in den Spulen zu detektieren. Zufällig funktionierte es auch analog mit
der Änderung der Induktivität und mit ein bischen Elektronik die Anzeige auf einem analogen Messwerk.
Nachtrag:
Habe gerade 5 alte Ordner von damals durchgeblättert, keine Infos über den selbstgebauten Induktiv-Wegmesser
mehr zu finden.
Oh jee, bei der Sichtung der alten Unterlagen wurde die damalige Hobbyzeit aktuell kurz ins Gedächtnis zurück gerufen.
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Habe dieses ältere Thema wieder aufgegriffen und es ist mir jetzt eine einfache Servo-pneumatische 2-Punkt-Regelung (Proof-of-Concept) geglückt:
Der Kompressor versorgt einen Tank 1, dessen Druck über ein Drosselventil eingestellt werden kann. Der Tank ist mit zwei elektromechanischen Wechselventilen verbunden, die beide geschaltet werden können. Der Ausgänge dieser Wechselventile sind mit den beiden Enden des Kolbens verbunden. Die Rückführungsleitungen der Wechselventile sind mit einem zweiten Tank 2 verbunden, dessen Druck ebenfalls über ein Drosselventil eingestellt werden kann. Der Abstand des Kolbens wird mit einem optischen Sharp-Distanzsensor gemessen. Die Regelung habe ich mit einem Arduino realisiert. Die Ventile steuere ich elektrisch über ULN2003 an (jeweils 2 Kanäle parallel).
Der gemessene Abstandswert wird mit einem Sollwert verglichen. Ist er kleiner, wird das Ventil für den Kolbenteil, der dem Sensor zugewandt ist geöffnet und das andere Ventil geschlossen (bzw. die entsprechende Kammer mit Tank 2 verbunden) . Dadurch bewegt sich der Kolben weg vom Sensor. Ist der Abstandswert größer, wird die Druckrichtung umgekehrt und der Kolben bewegt sich auf den Sensor zu. Ist der Abstandswert gleich dem Sollwert innerhalb einer Fehlerschranke eps (5 ADC counts) , werden beide Ventile geschlossen bis wieder eine Abweichung größer als eps auftritt und die Regelung wieder anspringt.
Da der Kolben sehr klein ist, ist die Druckwirkung groß und es kommt zu Oszillationen des Kolbens um den Sollwert. Durch die Drosselventile kann ich die Druckverhältnisse so einstellen, dass sich ein oszillationsfreies Regelverhalten einstellt.
Bessere Ergebnisse könnte man mit Proportionalventilen erreichen. Dazu gibt es bereits Ansätze mit Quetsch-Drosselventilen (z.B. in Stefan's Serie zu Druckluftsteuerungen in der ft-Pedia) , die man verfolgen könnte. Evtl. sollten die Drosseln auch in die Zuleitungen der Kolben. Das habe ich allerdings noch nicht ausprobiert.
- SP1.JPG (68.32 KiB) 960 mal betrachtet
Der gemessene Abstandswert wird mit einem Sollwert verglichen. Ist er kleiner, wird das Ventil für den Kolbenteil, der dem Sensor zugewandt ist geöffnet und das andere Ventil geschlossen (bzw. die entsprechende Kammer mit Tank 2 verbunden) . Dadurch bewegt sich der Kolben weg vom Sensor. Ist der Abstandswert größer, wird die Druckrichtung umgekehrt und der Kolben bewegt sich auf den Sensor zu. Ist der Abstandswert gleich dem Sollwert innerhalb einer Fehlerschranke eps (5 ADC counts) , werden beide Ventile geschlossen bis wieder eine Abweichung größer als eps auftritt und die Regelung wieder anspringt.
Da der Kolben sehr klein ist, ist die Druckwirkung groß und es kommt zu Oszillationen des Kolbens um den Sollwert. Durch die Drosselventile kann ich die Druckverhältnisse so einstellen, dass sich ein oszillationsfreies Regelverhalten einstellt.
Bessere Ergebnisse könnte man mit Proportionalventilen erreichen. Dazu gibt es bereits Ansätze mit Quetsch-Drosselventilen (z.B. in Stefan's Serie zu Druckluftsteuerungen in der ft-Pedia) , die man verfolgen könnte. Evtl. sollten die Drosseln auch in die Zuleitungen der Kolben. Das habe ich allerdings noch nicht ausprobiert.
-
steffalk
- ft:pedia-Herausgeber
- Beiträge: 1955
- Registriert: 01 Nov 2010, 16:41
- Wohnort: Karlsruhe
- Kontaktdaten:
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Tach auch!
Wenn Du da 3/2-Wegeventile hast, bei denen Du alle drei Anschlüsse "beschlauchen" kannst - was hast Du denn da für Ventile?
Gruß,
Stefan
Wenn Du da 3/2-Wegeventile hast, bei denen Du alle drei Anschlüsse "beschlauchen" kannst - was hast Du denn da für Ventile?
Gruß,
Stefan
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo Stefan,
ich habe 2 "FFM 3/2-Wege Magnetventil stromlos geschlossen. 6,8 - 9 V" vom Fischerfriendsman.
viele Grüße
Florian
ich habe 2 "FFM 3/2-Wege Magnetventil stromlos geschlossen. 6,8 - 9 V" vom Fischerfriendsman.
viele Grüße
Florian
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Die Kolben sind auf der Seite mit der Achsdurchführung etwas undicht.
D.h. man kann den Anschluss an dieser Seite des Kolbens als Ablass-Drosselventil verwenden. Das hat bei mir an Stelle der Quetschdrossel auch ganz gut funktioniert.
D.h. man kann den Anschluss an dieser Seite des Kolbens als Ablass-Drosselventil verwenden. Das hat bei mir an Stelle der Quetschdrossel auch ganz gut funktioniert.
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Um einen längeren Hub zu erzeugen kann man auch 2 Pneumatikzylinder pneumatisch parallel und mechanisch hintereinander schalten.
Für typische Liftarm-Anwendungen kann der Winkel des Arms mit einem Winkelencoder gemessen und für die Regelung verwendet werden:
Mein Setup hierzu ist zwar nicht schön, funktioniert aber. Ein besseres Schlauch und Kabelmanagement ist hier angebracht.
Die "Schaltung" hier mal aufgedröselt sozusagen als Suchbild fotografiert:
Der Kompressor befüllt den Tank (rechter Tank) für den Liftarm. Beide Pneumatikventile sind an diesen Tank angeschlossen. Der Druck im Tank wird mit dem blauen Drosselventil unten eingestellt. Bei geschlossenen Ventilen würde der Kompressor immer weiter Luft in den Tank pressen. Durch die Drossel stellt sich dann ein Gleichgewichtsdruck ein. Man könnte natürlich den Kompressor bei Erreichen des Solldrucks abschalten, so wie in einem Modell des Pneumatik-Baukastens vorgeschlagen.
Das Pneumatikventil für den Hub ist rechts unten. Das Ventil fürs Absenken oben. Die Rückläufe der Ventile gehen in den Gegentank (linker Tank), dessen Ausgang mit einem weiteren Schlauch-Quetsch-Drosselventil oben versehen ist.
In der Software gibt es jetzt eine kleine Änderung: Die Ansteuerung der Ventile erfolgt in der Control-loop des Arduinos jeweils nur für 20ms.
Der Hubzylinder wird dann sozusagen stoßweise befüllt. Das macht sich in dem Modell in einem coolen Effekt als dezentes Rattern bemerkbar.
EDIT:
Hier die Aufzeichung von Soll- und Ist-Winkel einer Bewegungsfolge. Die Zeitachse ist in ms. Die Vertikalachse die Winkelposition des magnetischen Winkelsensors in counts, wobei 4096 = 360 Grad entspricht. Man erkennt, dass der Regler den Sollwert gut einhält und dass es Einschwingverhalten gibt. Die Abwärtsbewegung ist deutlich langsamer. So braucht die Bewegung von 820 auf 500 etwa 3 sekunden. Von 500 auf 800 gehts deutlich schneller.
Mich würde interessieren, ob man mit ft-Magneten und Schläuchen Servoventile bauen könnte.
Für typische Liftarm-Anwendungen kann der Winkel des Arms mit einem Winkelencoder gemessen und für die Regelung verwendet werden:
- SP4.JPG (40.14 KiB) 651 mal betrachtet
- SP2.JPG (43.61 KiB) 651 mal betrachtet
- SP3.JPG (42.22 KiB) 651 mal betrachtet
Das Pneumatikventil für den Hub ist rechts unten. Das Ventil fürs Absenken oben. Die Rückläufe der Ventile gehen in den Gegentank (linker Tank), dessen Ausgang mit einem weiteren Schlauch-Quetsch-Drosselventil oben versehen ist.
In der Software gibt es jetzt eine kleine Änderung: Die Ansteuerung der Ventile erfolgt in der Control-loop des Arduinos jeweils nur für 20ms.
Der Hubzylinder wird dann sozusagen stoßweise befüllt. Das macht sich in dem Modell in einem coolen Effekt als dezentes Rattern bemerkbar.
EDIT:
Hier die Aufzeichung von Soll- und Ist-Winkel einer Bewegungsfolge. Die Zeitachse ist in ms. Die Vertikalachse die Winkelposition des magnetischen Winkelsensors in counts, wobei 4096 = 360 Grad entspricht. Man erkennt, dass der Regler den Sollwert gut einhält und dass es Einschwingverhalten gibt. Die Abwärtsbewegung ist deutlich langsamer. So braucht die Bewegung von 820 auf 500 etwa 3 sekunden. Von 500 auf 800 gehts deutlich schneller.
- Servopneumatics.png (51.38 KiB) 573 mal betrachtet
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Die Servopneumatik ist auch geeignet, Modelle wie den Trainingsroboter anzusteuern. Und die Bewegung ist durchaus flott.
Für den unteren Arm braucht man halt 2 Druckzylinder.
Der obere Arm sollte weniger Kraft benötigen. Ob das bzgl. der Druckverhältnisse auch mit 2 oder 3 Achsen funktioniert, wäre noch zu prüfen.
Für den unteren Arm braucht man halt 2 Druckzylinder.
- SP5.JPG (67.89 KiB) 564 mal betrachtet
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo Florian,
Peter Damen alias PeterHolland hatte so was mal gemacht:
https://www.ftcommunity.de/bilderpool/b ... eling-met/
Bei einem der Bilder ist auch ein Video dabei.
Aber auch alle seine anderen "Erfindungen" Waren klasse - vom pneumatischen Muskel über den Finray (also Rochen), Festo-Greifer u.v.m.
Dein Modell ist aber auch cool.
Ein Video, bzw. das Arduino Programm würde mich sehr interessieren.
Peter Damen alias PeterHolland hatte so was mal gemacht:
https://www.ftcommunity.de/bilderpool/b ... eling-met/
Bei einem der Bilder ist auch ein Video dabei.
Aber auch alle seine anderen "Erfindungen" Waren klasse - vom pneumatischen Muskel über den Finray (also Rochen), Festo-Greifer u.v.m.
Dein Modell ist aber auch cool.
Ein Video, bzw. das Arduino Programm würde mich sehr interessieren.
Viele Grüße, Laserman
Re: Servo-Pneumatik mit Fischertechnik?
Hallo Andreas,
vielen Dank für den Link auf Peter Damen's tolles Modell. Mir erschließt sich aber nicht ganz, wie er die Steuerung aufgebaut hat. Programm bekommst Du per PN.
Ein anderer Ansatz, wo "Servo-Pneumatik" eine neue Bedeutung erhält: Ein Servo, der einen 3-Wege-Hahn bedient, um den Druck in den Kolben umzuverteilen. Um den 3-Wege-Hahn mechanisch an den Servo zu koppeln, habe ich ein Mini-Mot-Umlenk-Getriebe verwendet. Die Breite der Aussparung entspricht in etwa der Breite des 3-Wege-Hahns.
Die Kolben sind miteinander verbunden und arbeiten gegensinnig und werden von den 2 Ausgängen des 3-Wege-Hahns gespeist. Der Hahn wird vom Kompressor mit Druck beaufschlagt. Eine Drossel sorgt dafür, dass sich der Druck abbauen kann, wenn das Ventil geschlossen ist.
Wird der Hahn auf der einen Seite geöffnet, bewegen sich die Kolben in die entsprechende Richtung. Wird er auf der anderen Seite geöffnet geht es in die andere Richtung. Mit dem Servo wird der Hahn für ca. 0.2 s aufgemacht und dann wieder geschlossen. Der Druckstoß bewirkt eine Bewegung des Kolbens um 5-7mm Richtung. Danach wird der Hahn geschlossen und der Kolben bleibt in der Stellung. Evtl. müsste man die Kolbenseite auch noch über ein Drosselventil an den Kompressor anschließen, um Druckverlust durch Leckage auszugleichen. Man könnte natürlich auch noch eine Positionsmessung und Regelung dazu bauen. Jedoch wird der Servo nur für Öffnen und Schließen des Hahns verwendet. Ich rechne damit, dass die Zweipunkt-Regelung, die man dann bräuchte, Oszillationen erzeugt oder sehr langsam ist.
Eine proportionale Flussverteilung durch den Hahn habe ich noch nicht hinbekommen.
.
vielen Dank für den Link auf Peter Damen's tolles Modell. Mir erschließt sich aber nicht ganz, wie er die Steuerung aufgebaut hat. Programm bekommst Du per PN.
Ein anderer Ansatz, wo "Servo-Pneumatik" eine neue Bedeutung erhält: Ein Servo, der einen 3-Wege-Hahn bedient, um den Druck in den Kolben umzuverteilen. Um den 3-Wege-Hahn mechanisch an den Servo zu koppeln, habe ich ein Mini-Mot-Umlenk-Getriebe verwendet. Die Breite der Aussparung entspricht in etwa der Breite des 3-Wege-Hahns.
Die Kolben sind miteinander verbunden und arbeiten gegensinnig und werden von den 2 Ausgängen des 3-Wege-Hahns gespeist. Der Hahn wird vom Kompressor mit Druck beaufschlagt. Eine Drossel sorgt dafür, dass sich der Druck abbauen kann, wenn das Ventil geschlossen ist.
Wird der Hahn auf der einen Seite geöffnet, bewegen sich die Kolben in die entsprechende Richtung. Wird er auf der anderen Seite geöffnet geht es in die andere Richtung. Mit dem Servo wird der Hahn für ca. 0.2 s aufgemacht und dann wieder geschlossen. Der Druckstoß bewirkt eine Bewegung des Kolbens um 5-7mm Richtung. Danach wird der Hahn geschlossen und der Kolben bleibt in der Stellung. Evtl. müsste man die Kolbenseite auch noch über ein Drosselventil an den Kompressor anschließen, um Druckverlust durch Leckage auszugleichen. Man könnte natürlich auch noch eine Positionsmessung und Regelung dazu bauen. Jedoch wird der Servo nur für Öffnen und Schließen des Hahns verwendet. Ich rechne damit, dass die Zweipunkt-Regelung, die man dann bräuchte, Oszillationen erzeugt oder sehr langsam ist.
Eine proportionale Flussverteilung durch den Hahn habe ich noch nicht hinbekommen.
.
- SP6.JPG (58.53 KiB) 110 mal betrachtet