Moin!

Ich bin schon lange fasziniert von möglichst kleinen und absurden Fahrzeugen, die sich tatsächlich bewegen können und nicht nur als Deko rumstehen. Im Maßstab 1:87 / H0e ist das durchaus eine Herausforderung, besonders wenn es an so Geräte wie Draisinen geht, da das Angebot an kommerziell erhältlichen Antrieben eher dünn ist. -> Etwas mehr dazu HIER.
Nach einem kleinen Austausch mit @Modeller gestern habe ich mich abends nochmal auf die Suche gemacht und mal in meiner Teile-Schublade nach kleinen Motoren gesucht. Ich hatte mal eine Kiste voll Teile aus alten Handys – inkl. der Vibrations-Motoren – aber die hat scheinbar den Umzug nicht überlebt und wurde entsorgt

Gefunden hab ich allerdings trotzdem ein paar spannende Sachen, die aber erstmal mehr Fragen aufwerfen als Antworten bringen :D


Der kleinere der beiden DC Motoren stammt aus einem 4.3g Servo, die Quelle von dem etwas längeren weiß ich nicht mehr. Die werden wohl beide mit 3V laufen, max. 6V. Mit einem entsprechenden Niedervolt-Decoder wäre das kein Problem. Deutlich spannender hingegen sind die beiden winzigen Schrittmotoren, vor allem dieser hier:


Der größere stammt aus einer Digitalkamera, den kleinen hab ich mal bei eBay gefunden, für 50 Stück habe ich damals 10€ bezahlt.
Erstmal unabhängig von der möglichen Leistung, die das Ding wohl haben kann bei der Größe ist das Hauptproblem die Ansteuerung. Schrittmotoren brauchen vier sequenzielle Impulse um sich zu drehen, zB von einem H-Bridge Treiber. Die gäbe es auch in winzig klein, die letzte Hürde bleibt dann die Umwandlung des PWM-Digitalsignals in ein Format, dass der Treiber versteht. Hier fangen meine Wissenslücken an:

Wie genau sieht der Motor-Output von einem normalen Digitaldecoder aus? Ohne es mal mit nem Oszilloskop geprüft zu haben würde ich sagen, ca. 16V Gleichspannung mit PWM Impulsen für die Geschwindigkeit, und beim Rückwärtsgang mit umgekehrter Polung. Passt das?

Mein Elektronik- / Schaltungs-Wissen reicht leider nicht ganz aus um sowas komplett Analog zu lösen, ich würde vermutlich zunächst versuchen, das mit einem Microcontroller zu lösen. Der bekommt das Motorsignal und wandelt es in ein Stepper-taugliches um.

Next Steps:
Ich werde die Tage mal ein paar Tests machen.
- Den Mikro-Motor mit einem Arduino und normalen Stepper-Driver zum Laufen bekommen und testen, was da an Leistung raus kommt (ob sich die Mühe überhaupt lohnt)
- Versuchen, das Motorsignal ausm Decoder sicher und halbwegs genau in den Arduino zu bekommen – oder eine Lösung ohne Microcontroller zu finden
(Alternativ könnte man vermutlich auch das DCC Signal vom Gleis direkt in den Arduino füttern und einfach einen eigenen Decoder programmieren, dann braucht man nur eine Platine und spart sich das hin- und herkonvertieren. Allerdings wird das mit der Programmierung der Lok zB über ne MS2 dann deutlich komplizierter als mir lieb ist. Für mich würde es aber ausreichen, Lok-Adresse und Fahreigenschaften einmal am Rechner auf den Microcontroller zu brennen und dann ist das Ding fertig).

Wenn beides erfolgreich war, muss die resultierende Schaltung nur noch auf eine Platine von ca. 100mm² passen, und wir haben den wohl kleinsten digitaltauglichen Antrieb :D

Ich würde mich freuen, noch weitere spannende Ideen und Anregungen von euch zu hören, und vor allem die Einschätzung von den technisch versierteren. Ich bin eher Team ausprobieren und gucken was wird

Finn

Ich hab direkt nochmal etwas geforscht und folgendes gefunden: Arduino DCC Lokdecoder.

Die meisten Arduino-Decoder sind nicht für Loks sondern für Zubehör, Servos, Signale etc., dieser hier ist für eine Lok gedacht.
Ich denke, Schaltplan und Code sollten sich durchaus anpassen lassen, um statt des normalen DC Motors einen Schrittmotor anzusteuern. Damit wäre ein eigener Schrittmotor-Lokdecoder scheinbar die einfachere Lösung, nun muss ich aber erstmal testen ob das überhaupt was taugt, oder ob die Idee einfach Schrott ist :D

Der Motor-Ausgang von Lokdekodern liefert ein einfaches PWM-Signal mittels einer einfachen H-Brücke. Schrittmotoren lassen sich damit nicht steuern. Schrittmotoren brauchen für einen weichen Lauf nicht umsonst spezielle Treiber, die TMCxxxx wie man sie aus 3D-Druckern kennt enthalten zwei H-Brücken und können die Motoren mit einer annähernd sinusförmigen Spannung butterweich und leise ansteuern. Dann braucht man nur noch einen Dekoder der Schrittmotortreiber ansteuern kann, und das auch noch ausreichend schnell. Dabei im Hinterkopf haben das Schrittmotoren bezogen auf ihre Größe weit weniger belastbar sind als normale DC-Motoren oder gar Brushless-Motoren, der Wirkungsgrad ist vergleichsweise unterirdisch.

der gemeine (modelbahn) Motor ist mit einer sog. H brücke zufrieden .... die gibt es als IC mit diversen Ansteuerungen ( SPI I²C pwm ... )
Ein Schrittmotor ist aber anders aufgebaut und wird aber anders angesteuert. ( siehe z.B. im RC Modellbau "Regler für bürstenlose Motoren " )
Gut und ausführlich beschrieben z.B. hier https://de.wikipedia.org/wiki/Schrittmotor
Diese Motoren werden aber in zahlreichen Anwendungen genutzt und deshalb gibt es auch dafür passende IC's
z.b von TI ...https://www.ti.com/de-de/motor-drivers/s...=12.01%3B25&;
oder auch
https://www.onsemi.com/products/motor-co...X5PYnNvbGV0ZX4=
oder auch gerne
https://www.reichelt.de/schrittmotortrei...tml?PROVID=2788

Die knotet man an den µC und der Rest ist ( nicht immer einfache ) Software.
Es gibt bei Schrittmotoren jenach Anwendung Herausforderungen ( z.b. Schrittverluste ) die ein tieferes Einarbeiten in das Thema erfordern .... wäre aber ein eigener Faden vom Umfang

Nicht zuvergessen das es natürlich bei Adafruit entsprechend Treiber und SW treiber gibt , zum erstmal rum spielen.

Danke ihr zwei!

Der Unterschied zwischen nem "normalen" Motor und nem Schrittmotor (und der entsprechenden Ansteuerung) ist mir bekannt. Wesentlich spannender finde ich diese zwei Punkte hier:

Zitat von finnglink im Beitrag #1

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Wie genau sieht der Motor-Output von einem normalen Digitaldecoder aus? Ohne es mal mit nem Oszilloskop geprüft zu haben würde ich sagen, ca. 16V Gleichspannung mit PWM Impulsen für die Geschwindigkeit, und beim Rückwärtsgang mit umgekehrter Polung. Passt das?

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Zitat von finnglink im Beitrag #1

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nur noch auf eine Platine von ca. 100mm²

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Zitat von Stahlblauberlin im Beitrag #3

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Dabei im Hinterkopf haben das Schrittmotoren bezogen auf ihre Größe weit weniger belastbar sind als normale DC-Motoren oder gar Brushless-Motoren, der Wirkungsgrad ist vergleichsweise unterirdisch.

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Zitat von ERI_BE im Beitrag #4

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Nicht zuvergessen das es natürlich bei Adafruit entsprechend Treiber und SW treiber gibt , zum erstmal rum spielen.

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Moinsen,
wieder was gelernt - ich werde allerdings bei analog bleiben. Trotzdem ist der Wissensaustausch hochinteressant.
Danke euch.

Zitat von Modeller im Beitrag #6

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ich werde allerdings bei analog bleiben

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Mein Eigenbaudecoder auf Basis eines Silabs Prozessors könnte so was. Ein Decoderhersteller verwendet einen Prozessor aus dieser Familie, weil sie winzig sind. Aber viel einfacher: Schau Dir die Drehscheibensteuerung von Hardi an, die alle Komponenten enthält, die Du brauchst. Du musst nur noch den DCC-Teil und die Ansteuerung an Dein Problem anpassen.
Gruß
Henner

Hey Henner, sehr cooler Input, les ich mir mal durch!

Zitat von md95129 im Beitrag #8

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Mein Eigenbaudecoder auf Basis eines Silabs Prozessors könnte so was.

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Zitat von finnglink im Beitrag #5

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> Kann jemand das bestätigen? Ich muss mal gucken ob ich irgendwo ein Oszilloskop aufgetrieben krieg.

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Zitat von Modeller im Beitrag #6

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wieder was gelernt - ich werde allerdings bei analog bleiben.

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Zitat von finnglink im Beitrag #9

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Hey Henner, sehr cooler Input, les ich mir mal durch!

Zitat von md95129 im Beitrag #8

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Mein Eigenbaudecoder auf Basis eines Silabs Prozessors könnte so was.

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Hast du da mehr Infos zu? Nen Bericht, Bilder, GitHub?

Finn

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Zitat von md95129 im Beitrag #11

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Die Silabs Prozessoren können bis 75MHz, damit ist die Schritterzeugung kein Problem.

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Wenn man natürlich nur auf den Link klickt und dann den Uralt-Prozessor F300 von ca. 2008 findet, dann stimmt die Aussage. Neuere Prozessoren können die höheren Geschwindigkeiten und haben auch Peripherie zum Erzeugen schneller Pulsfolgen.
Inzwischen solltest Du gemerkt haben, dass ich mehr als 2 funktionierende Gehirnzellen habe...

Zitat von md95129 im Beitrag #8

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Mein Eigenbaudecoder auf Basis eines Silabs Prozessors könnte so was. Ein Decoderhersteller verwendet einen Prozessor aus dieser Familie, weil sie winzig sind. Aber viel einfacher: Schau Dir die Drehscheibensteuerung von Hardi an, die alle Komponenten enthält, die Du brauchst. Du musst nur noch den DCC-Teil und die Ansteuerung an Dein Problem anpassen.
Gruß
Henner

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Zitat von md95129 im Beitrag #8

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Ein Decoderhersteller verwendet einen Prozessor aus dieser Familie, weil sie winzig sind.

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Zitat von ERI_BE im Beitrag #14

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JA NUR noch

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Zitat von Stahlblauberlin im Beitrag #10

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Hatte ich doch schon geschrieben...

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Zitat von Stahlblauberlin im Beitrag #10

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die Räder einer 01 drehen sich bei Tempo 100 schon 252 mal pro Minute...

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Zitat von finnglink im Beitrag #15

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Und wenn Vorbild, nehmen wir lieber eine von @Modeller\'s Fahrrad-Draisinen, dann passt das locker xD

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Nun mal nicht größenwahnsinnig werden hier

Hallo,
zur Frage wer Silabs-Prozessorenen verwendet.
Märklin
Welcher Decoder ist das hier?
Volker

Zitat von md95129 im Beitrag #13

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Wenn man natürlich nur auf den Link klickt und dann den Uralt-Prozessor F300 von ca. 2008 findet, dann stimmt die Aussage. Neuere Prozessoren können die höheren Geschwindigkeiten und haben auch Peripherie zum Erzeugen schneller Pulsfolgen.

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Hallo miteinander,

Ich melde mich zurück aus der Bastelkammer – mit schlechten Neuigkeiten.

Ich denke, es hat einen Grund, warum es noch keinen Decoder für Mikro-Schrittmotoren gibt. Die Ergebnisse sind ernüchternd, mal positiv formuliert.



Problem 1 – Die Kontakte.
Die Kontakte an den Schrittmotoren sind derart winzig und instabil konstruiert, dass nach Entfernen der Flexi-Platine eigentlich nichts mehr übrig bleibt, wo Lötzinn dran haften mag.
Ich hab bei dem einen hier alle vier dran bekommen, aber nix regt sich.



Da ich danach keinen Nerv mehr auf die Kabel hatte, hab ich mir diese Konstruktion gebaut, wie sie zum Auslesen von defekten SD-Karten verwendet wird. Aber auch hier, quasi kein Erfolg.
Egal ob 5V oder 3.3V, ca. 20% der getesteten Motoren zucken oder vibrieren, wenn ich die beiden Kontakte am unteren Ende verbinde, andere pfeifen bloß. In beiden Fällen ist der Spaß allerdings direkt vorbei, sobald ich die beiden anderen Kontakte anschließe. Deuten kann ich dieses Verhalten nicht, das hab ich so noch nie gesehen. Der Großteil gibt gar keinen Mucks von sich.

Ursprünglich hatten die Motoren alle ein Flexi-PCB mit 4 Lötpads dran, das ist im Transport aber bei allen bis auf einem gebrochen oder komplett abgefallen. Der einzig Überlebende, den ich zum Testen rausgefischt hatte, habe ich versehentlich direkt am Motor gelötet und damit auch vermutlich zerstört. Hat vielleicht nen Grund, warum man 50 Stk. für 10€ bekommt...



Um einen Schaltungsfehler auszuschließen, habe ich nochmal einen von den etwas größeren Motoren getestet. Dieser läuft. Nun kommen wir allerdings zum nächsten Problem:

Problem 2 – Die Leistung.

Wie schon von euch prophezeit und von mir vermutet, ist das Drehmoment dieser Winzlinge quasi nicht vorhanden. Der etwas größere aus dem letzten Bild lässt sich mit leichtem Druck der Fingerkuppe einfach stoppen, das wäre bei den Kleineren wohl noch schlechter – würden sie laufen.


Damit lässt sich die erste Etappe eigentlich direkt abhaken, ohne noch mehr Ressourcen zu verschwenden.
Was haben wir gelernt?
- Wer billig kauft, kauft zweimal.
- Je kleiner der Motor, desto weniger beeindruckend die Leistung.
- Diese ganz winzigen Dinger sind einfach zu empfindlich, als dass man sie händisch verarbeiten kann.

Aber hier soll die Geschichte noch nicht enden.
Die Schrittmotor-Idee werde ich erstmal begraben, aber die Suche nach dem absoluten Winzantrieb geht weiter. Ich habe bereits vor ein paar Tagen einen Satz kleiner Getriebe-Motoren aus China bestellt, und meine Niedervolt-Motoren von Zimo sind auch endlich unterwegs. Mal sehen, was ich in den Tiefen des Internets noch so alles finde – vielleicht lassen sich die 6x10mm von dem Servo-Motor noch unterbieten.

Bis dahin bedanke ich mich schonmal bei eurem Input und halte euch auf dem Laufenden, wenn ich was neues finde.

Finn

Hallo Finn,
biete 8x4mm bei 4,5V und 32250U/min. Giebt es bei A....ne. Dann hab ich noch einen 9x6mm gefunden (Premium Modellbau) für den es sogar Getriebe gibt
Volker

Zitat von volkerS im Beitrag #22

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A....ne

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@Modeller dein Hinweis auf die Pager-Motoren war Gold wert.
Ich hab nun beim Ali nochmal folgendes zum testen bestellt:
Vibrationsmotoren in 3.2x12mm, 4x6.6mm mit Achsen auf beiden Seiten(!) und bin noch im Gespräch mit einem 3x5mm Modell.

Da müssen nur die Vibrations-Kappen runter und ein Zahnrad drauf (oder direkt die Räder bei der durchgehenden Achse, aber das wird bestimmt lustig schnell )

Wir hören uns im November

@finnglink

Dann viel Erfolg, bin gespannt.