Steuerung für Servomotoren

  • Hallo.


    Nach langen Jahren, wo die Astronomie zu kurz gekommen ist, melde ich mich nun hier im Forum wieder zurück.


    Mein letztes Montierungs-Selbstbauprojekt ist nun bereits 10 Jahre her, verrichtet aber immer noch problemlos ihren Dienst. Dennoch kommt der Wunsch auf noch ein Stück besser zu werden, wobei ich nun eure Hilfe brauche:


    Die neue Montierung soll über Servomotoren angesteuert werden, da sie hauptsächlich für den stationären Sternwarteneinsatz konzipiert werden soll. Es gibt keine Achsklemmungen mehr und das Schwenken läuft nur über die Motoren, was höhere GOTO-Geschwindigkeiten wünschenswert macht.
    Mit Hilfe eines Brakeout Boards und einer CNC-Steuerung (Mach3) bekomme ich die Servos auch mit dem PC angesteuert.


    Aber wie bekomme ich das nun mit einer Astronomiesoftware wie CDC & Co. angesteuert? Theoretisch brauche ich eine digitale Montierungssteuerung, die mit dem Board kommunizieren kann. Gibt es z.B. dafür einen Ascom-Treiber oder ähnliches?


    Die andere Variante wäre eine "fertige" Steuerung einsetzen, ohne das Brakeout Board.
    Beim Durchforsten des Internets bin ich auf die Teenastro-Steuerung aufmerksam geworden. Da wurde auch eine Servo-Version angekündigt, konnte aber keine näheren Infos dazu finden.
    Gibt es bereits fertige Servo-Steuerungen, die wie z.B. die FS2 bei den Steppern frei konfigurierbar sind?


    Wäre schön, wenn sich die Steuerungstechniker hier unter uns einmal zu Wort melden könnten.


    Aber bitte erst einmal keine Diskussion über "Warum denn keine Schrittmotoren" lostreten. Die modernen Servos haben eine wahnsinns Performanz und werden immer bezahlbarer.


    Danke für eure Mithilfe!


    Gruß
    Wolfgang

  • Hallo Wolfgang,
    Prinzipiell ist dein Wunsch realisierbar der Einsatz von Servomotoren macht aber auch den Einsatz von Lagegeber z.B. Inkrementalgeber oder Sinus-Cosinus-Geber erforderlich was die ganze Sache verteuert und komplexer macht.
    Frage nur welchen Vorteil erhoffst du dir durch den Einsatz von Servomotoren? Die Performance allein begründet den Mehraufwand nicht.
    Grüße Mahdi

  • hi!
    FreeGo2 kann servomotoren. den vorteil von servos sehe ich auch nur bedingt - wie schnell willst du sein, was ist deine untersetzung?
    teenastro (oder für experimentierfreudige mein TSC) schaffen mittlerweile bei höheren spannungen ganz ordentliche geschwindigkeiten - ich hab aus einer eq6 grad so 1100x siderealgeschwiendigkeit rausgemergelt, da quengeln allerdings schon die zahnriemen ...


    lg wolfi

  • Hallo ihr zwei!
    Danke für die Antworten.


    Die Freego2 werde ich mir näher anschauen!


    Wie gesagt, bei den Servomotoren hat sich in den letzten Jahren viel getan, auch beim Preis.
    Zum Einsatz kommt ein Integrierter AC Servo, der den Lageregler intern verbaut hat. Vereinfacht gesagt muss man nur Richtung und Geschwindigkeit über ein Steursignal (Frequenz) vorgeben. Den Rest übernimmt der PID-Regler im Inneren. Ich brauche keinen Leistungsteil in meiner Steuerung.


    Ich hatte noch zwei Servos hier rumliegen und habe an der Kalibrierung des Reglers experimentiert. Das Ergebnis war ein absolut vibrationsfreier und ruhiger Lauf bis auf ca. 0,4 U/min runter (noch langsamer war das Drehmoment deutlich reduziert).
    Das würde eine Untersetzung von locker 1:1000 möglich machen, eher noch geringer, was ich aber nicht anstrebe.
    Einen so ruhigen Lauf bekomme ich bei meiner FS2 und Nanotec Motoren trotz Mikroschritt nicht hin und habe es auch noch bei keiner anderen Schrittmotormontierung gesehen.


    Vor Kurzem hörte ich von einer neuen Generation mit einem selbst kalibrierenden PID-Regler, der sich in gewissen Vorgaben selbst einstellt.
    Von den ersten Tests war ich sehr angetan! Der Regler arbeitet so gut, sodass dynamische Schwingungen (aufs Drehmoment) deutlich minimiert werden. Ich erhoffe mir dadurch eine Reduzierung von Schwingungen durch Wind, Berührungen und Co. Dies setzt aber keinen selbsthemmenden Antrieb voraus. D.h. kein Schneckengetriebe.


    Meine große Hürde ist das "Ans Laufen bekommen" der Motoren (Steuerung) weil ich mich mit dem Programmieren und Softwareanbindungen nicht besonders auskenne. Wenn sich die Motoren iwann drehen, kann ich den Stahlbau (Getriebe und Lagerung) nach den Motoren auslegen. Das ist dann kein Problem mehr.


    VG Wolfgang

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Wolle11287</i>
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    Meine große Hürde ist das "Ans Laufen bekommen" der Motoren (Steuerung) weil ich mich mit dem Programmieren und Softwareanbindungen nicht besonders auskenne. Wenn sich die Motoren iwann drehen, kann ich den Stahlbau (Getriebe und Lagerung) nach den Motoren auslegen. Das ist dann kein Problem mehr.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    servus!


    keine frage, servos haben ihre vorteile, schrittmotoren haben ihre vorteiel, beide haben ihre daseinsberechtigung. die diskussion, was jetzt besser ist, kann man 1:1 auf die diskussion beatles oder stones, hunde oder katzen etc. übertragen.


    punkt ist halt, dass der motor nicht spielentscheidend ist, sondern wie gut die steuerung deine ansprüche erfüllt. da gibts halt das freego2 projekt (romke und ewout sind sehr nette jungs, sprechen gut deutsch und werden am att vertreten sein, und es gibt die sitech steuerung, die auch sehr gut sein soll. mehr kenn ich nicht, was nix heissen mag.


    lg wolfi

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Wolle11287</i>
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    Zum Einsatz kommt ein Integrierter AC Servo, der den Lageregler intern verbaut hat. Vereinfacht gesagt muss man nur Richtung und Geschwindigkeit über ein Steursignal (Frequenz) vorgeben. Den Rest übernimmt der PID-Regler im Inneren. Ich brauche keinen Leistungsteil in meiner Steuerung.
    ...
    VG Wolfgang
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Wolfgang,


    ich bin auch gerade dabei mich in das Thema (non-Astro) einzulesen. Was Du da schreibst hört sich sehr interessant an, könntest Du vielleicht eine Typenbezeichnung o.Ä. geben, welcher Servo das ist?


    Gruß,
    Jürgen

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Birki</i>
    <br />punkt ist halt, dass der motor nicht spielentscheidend ist, sondern wie gut die steuerung deine ansprüche erfüllt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Das ist genau richtig! Ich will mit den Motoren experimentieren und mein Grundlagenwissen erweitern. Wenn sich dann irgendwann die Motoren als "würdig erweisen", weil sie sich anständig, astronomisch ansteuern lassen, wird mit Sicherheit eine Montierung draus. [:)]


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Birki</i>
    <br />da gibts halt das freego2 projekt (romke und ewout sind sehr nette jungs, sprechen gut deutsch und werden am att vertreten sein, und es gibt die sitech steuerung, die auch sehr gut sein soll. mehr kenn ich nicht, was nix heissen mag.


    Ich bin noch nicht dazu gekommen, aber ich werde sie mal kontaktieren!
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Bingoin</i>
    <br />...könntest Du vielleicht eine Typenbezeichnung o.Ä. geben, welcher Servo das ist?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Hallo Jürgen.
    Der Motor den ich nutze ist von JMC.
    https://www.jmc-motor.com/product/980.html
    Ab der Seriennummer mit 6... hat er den automatischen PID-Regler.
    Über JMC gibt es auch einige Videos bei Youtube und die Motoren sind es bei Ebay erhältlich.


    VG
    Wolfgang

  • Hallo Wolfang,
    ich hab mich die letzten Wochen auch mal eingelesen, da mich ähnliche fragen bezüglich der Genauigkeit von Steppern, Closed Loop Steppern und Servos beschäftigt haben. An sich ist es kein Problem die genanten JMC Servos anzusteuern, da sie sich wie jede andere Endstufe mit Puls/Dir Schnittstelle verhalten. Wegen der Kommunikation mit Astrosoftware, ich benutzte selber eine AstroEQ Steuerung mit EQmod, es würden aber aber genau so andere gehen wie eine Onestep, Teenastro usw wo man anstelle des Schrittmotortreibers dann direkt das Servo anschliest. Die Vorteile von Servos als 1:1 Ersatz zu Steppern habe ich auser dem genaueren Mikroschrittbetrieb und der höheren Motorleistung aber bisher nicht finden können. Zwar haben Stepper im Mikroschrittbetrieb keine sehr hohe absolute Genauigkeit von maximal 2Vollschritten je nach last, die Gleichmäßigkeit bei zb 256mikroschritten aber trozdem ziemlich gut.


    Nicht funktionieren wird aber das Vorhaben mit den JMC und einem "quasi Direktantrieb" Wind oder ähnliches auszugleichen. Dazu sind die Encoder mit 1000 Linien also 4000 Schritten Auflösung viel zu ungenau. dazu müsste der Enocoder Ring direkt auf der Achse sitzen was hochwertige Montierungen ja auch realisieren, aber ein entsprechender Encoder mit über 1Mio Schritten z.B. von Renishaw ist im 1000€ Bereich. Soweit ich das bisher sehe könnte man auch so eine Lageregelung verhältnismäsig einfach mit einem Motioncontroller zb von Trinamic realisieren und das ganze hinter den Ausgang von zb einer AstroEQ usw hängen, so dass diese nur als Step/Dir Generatoren dienen sozusagen, habe ich aber wegen der Kosten für genannte Renishaw Enocoder bisher nicht weiter verfolgt.
    Interessiert mich aber auch das Thema und ich bin sehr interessiert falls da noch jemand andere Lösungen kennt.


    Grüße Julian

  • Mir ist noch aufgefallen, ich hab das Problem mit den Encodern noch nicht zu 100% korrekt beschrieben. Theoretisch würde sich bei einer 1000:1 Übersetzung natürlich auch die Encoderauflösung von 4000 auf 4 Mio erhöhen und damit könnte man im Bereich von ca 0.2" korregieren. Das Problem an dem Ansatz soweit ich das bisher recherchiert habe ist, dass sich durch die Kraftübersetzung von 1000:1 zwar Bewegungen von der Motorseite zu dem Telskop sehr genau übertragen werden da die Kraft der Motoren extrem erhöht wird, in die andere Richtung aber durch die tausenfache Reduktion die Bewegung in der Flexibilität des Antriebs, zb den Riemen verliert. Daher bei teuren Montierungen die extrem hochauflösenden Encoder direkt auf den Achsen.
    Wenn man mit Encodern auf den Servos direkt nur einen genaueren Lauf der Motoren erreichen will könnte man unter Umständen leichte Verbesserungen erzielen, 4000 Schritte bei den JMC Servos liegen zwischen 16 und 32 Microschritt genauigkeit bei 1,8° Steppern. Wäre durchaus interessant ob man davon in der Praxis etwas merkt.


    Grüße Julian

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