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- Strippenstrolch 2.0 -
Force Feedback Stickwheel
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20.01.21 10:32 --- Marco_D 

........ Force Feedback Stickwheel ........

Guten Tag alle zusammen,

ich arbeite derzeit an einem Lenkrad, welches mit Schrittmotoren betrieben wird. Wie der Titel bereits andeutet, ist das Ziel, irgendwann auch Force Feedback implementieren zu können. Dabei ist der Input für die wirkenden Kräfte hier allerdings kein Videospiel o.ä. sondern reale physische Kräfte - dazu später mehr.

Wesentliche Bestandteile des Aufbaus sind ein NEMA34 Schrittmotor der Firma ACT Motors, ein Controller in Form eines Arduino Uno oder einer Beckhoff SPS und der Schrittmotortreiber - momentan der DM860. Dazu kommt selbstverständlich das Lenkrad und der Aufbau für das Projekt selbst. Der Aufbau ist in der unteren Abbildung zu sehen.



Nun also zu meinem Problem: Das Lenkrad soll vorerst zwei verschiedene Moden aufweisen, nämlich den gebremsten Betrieb un den ungebremsten Betrieb. Der gebremste Betrieb wäre gleichzusetzen mit der Realisierung eines Lenkrades mit Hilfe einer Feder. D.h. dass, wenn man das Lenkrad auslenkt und wieder loslässt, das Lenkrad wieder auf eine Nullposition zurückfährt. Bei dem ungebremsten Betrieb kann das Lenkrad in eine beliebige Position gefahren werden und verharrt anschließend auch in dieser.
Der ungebremste Betrieb ist kein Problem - Motor über den ENABLE Eingang des Treibers ausschalten und durch die Rotorträgheit kann ich das Lenkrad in beliebige Positionen drehen. Die Position erhalte ich über einen mit der Welle gekoppelten Poti. Ich weiß nicht genau wie hoch dieser aufgelöst ist - auf jeden Fall ist er ausreichend für das was ich mache.
Das große Problem ist eher der gebremste Betrieb bzw. das Urproblem macht den gebremsten Betrieb problematisch: Die Steuerung des Drehmomentes. Das Drehmoment des NEMA34 ist einfach zu hoch, um einerseits gegenlenken zu können und andererseits hält meine Befestigung der Lenkradwelle auf dem Motorschaft nicht starke Belastungen aus (die Lenkradwelle ist aus Plastik - in dieser ist ein Gewinde, in welches ein Gewindestift eingesetzt wird). Nun könnte man sagen "Ja okay, nimm doch einfach nen kleineren Motor..." - mache ich auch fürs erste - ich bau mir die Tage eine neue Kupplung und probiere es mit dem NEMA17. Der sollte das Lenkrad gerade noch drehen können, aber keinen sonderlich großen Widerstand beim Gegenhalten darstellen.
ABER - ich will ja irgendwann Force Feedback und dafür muss ich nunmal "Zugriff" auf das Drehmoment haben. Dafür wiederum muss ich direkten Zugriff auf die Transistoren des Schrittmotortreibers haben, da ich diese dann einzeln mit PWM Signalen versorgen könnte. Einen Dual Full Bridge Treiber für solch hohe Ströme konnte ich allerdings nicht finden. Daher nun die Frage: Wie kann ich das elegant lösen? Ist mein Ansatz überhaupt korrekt bzw. gut oder gäbe es auch vielleicht ganz andere Herangehensweisen? Kann ich mir so einen Schrittmotortreiber auch selber bauen und wenn ja, worauf muss ich achten? Mit diskreten Transistoren oder ICs?
Ich habe auch noch ein paar andere Fragen, die eigentlich mit zu diesem Thema gehören - allerdings sind die Antworten auf diese Fragen allgemein fürs Schrittmotorverständnis glaube ich sehr gut, deshalb widme ich ihnen ein eigenes Thema.

Über Diskussion und Hilfe wäre ich sehr dankbar!

Gruß
Marco

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