Motorumbau Singer 6xx G auf BLDC-Motor

[Golden Panoramic]

Wie meinte Peterle mal zu mir? "Du liebst Deine Singer." Tue ich auch nach wie vor, aber eine Sache vermisse ich gegenüber der neuzeitlichen Bernina meiner Frau ein wenig: mehr Wumms bei niedrigen Drehzahlen. Wenn es mal an so vier bis acht Lagen Drell oder Jeansstoff  in der Nähe einer Naht geht, braucht die alte Dame halt doch beherztes Zutreten und Anlauf, wo die Bernina mit ihrem modernen Motor einfach seelenruhig weiterläuft... wer die Drehmomentkennline eines Universalmotors kennt, weiß auch warum.

 

Daher überlege ich, wie ich den alten Universalmotor gegen einen neuen elektronisch kommutierten 24V-Motor mit vergleichbaren Werten beim Nenndrehmoment austauschen kann, was bei der recht speziellen Form des alten Singer-Motors (der bei der 6xx ja keinen Riemen, sondern eine Antriebsschnecke hat...) darauf hinauslaufen dürfte, daß ich den Motor zerlegen und Gehäuse sowie ggf. Teile des Innenlebens weiterbenutzen muß. Ziel ist auf jeden Fall, an der Maschine möglichst wenig zu verändern - idealerweise soll alles so bleiben, daß man bei Bedarf einfach wieder den originalen Motor reinsteckt, die Birne vom Nählicht wieder gegen eine mit 220V austauscht - und fertig, Ursprungszustand wieder hergestellt.

 

Daher ein paar Fragen an die anderen Singer-Bastler:

• hat jemand (auch bei einer anderen alten Nähmaschine) so einen Umbau schon mal gemacht?
• Besteht Interesse, daß ich den Umbau dokumentiere und hier einstelle?
• hat eventuell jemand einen defekten Motor für die 600er-Serie rumliegen, den er mir überlassen könnte? Gehäuse und oberes Motorwellenlager müßten noch in Ordnung sein. Ich würde ungern einen einwandfrei funktionierenden Motor dafür auseinanderrupfen, auch wenn ich zwei davon hier habe...

[Technikus]

Mit so etwas gehe ich seit Jahren schwanger - für eine elektrisch zerbröselnde  Pfaff 360, da sollte es aber einfach ein anderer Motor sein und - wennsel, dennsel - auch Nadel oben/unten Automatik. Nehme gerne am Diskurs teil.

[Golden Panoramic]

Netter Zufall - ich hab gerade die (neuwertige!!) Pfaff 362 da, die eine Freundin vor einer Weile geschossen hat. Das Ölharz ist so langsam gelöst, als nächstes kommen die Kondensatoren im Anlasser und für die Stopmatic dran.

 

Aber ja, eine Nadel oben/unten-Automatik wäre durchaus nett. Das wäre für mich aber erst Schritt zwei - wenn man mal den Motor soweit hat, daß da eine Treiberelektronik in der Maschine steckt und im Fußpedal nur noch ein Widerstand ist, der von einer zweiten Elektronik ausgewertet und in ein Steuersignal für den Treiber umgewandelt wird, dann ist das Aufbohren zur Erfassung der Nadelposition "nur noch" ein Anpassen dieser zweiten Elektronik und die Montage von zwei kleinen Sensoren an der Kurbelwelle. Wenn Teil eins mal läuft, hab ich das bei Gelegenheit auch vor... am besten indem das entsprechende Fußpedal von Bernina genutzt wird; dann muß man die alte Maschine nicht mit reingebastelten Bedienelementen für die Nadel verschandeln.

 

Aber erstmal zum Motor. Mein bisheriger Stand ist wie folgt:

• die "einfache" Lösung (Ansteuern des originalen Motors durch eine PWM-Steuerung) schließe ich für mich aus, weil die Wicklungsisolation der alten Motoren für sowas nicht gemacht ist. Außerdem ist die Verbesserung nicht so hoch wie bei einem Komplettersatz.
• Mit der Untersetzung meiner Singer zwischen Motor und Kurbelwelle von 7:1 landet man bei einer anvisierten Höchstgeschwindigkeit von 700 Stichen pro Minute (langsamer geht immer, schneller würde ich der alten Mechanik nicht zumuten wollen) bei 4900 Touren für den Motor. Schrittmotoren wie bei den heutigen Geräten kann man daher bei den alten Maschinen vergessen, für den üblichen Schrittmotor ist bei 1000, spätestens 1500 Umdrehungen pro Minute Schluß. Daher bin ich beim BLDC-Motor gelandet - hohe Leistungsdichte und die Drehzahl paßt zu dem, was ich suche.
• Das Motorgehäuse der Singer hat außen 60x74mm, innen so 48-50mm Minimalmaß. Da muß der Motor reinpassen.
• leistungsmäßig wollte ich die 65W beibehalten, die der originale Motor hat. Mit einem BLDC-Motor sollte man da genug Reserven haben... mal sehen, ob ich mit der Annahme richtig liege.
• für eine zuverlässige Regelung auch bei geringen Drehzahlen will ich weiterhin Hallsensoren am Motor haben

 

Basierend auf diesen Überlegungen habe ich mir mal den DF45 von Nanotec in der 65W-Version besorgt - davon hat in der Bucht jemand einige billig angeboten; normalerweise kostet der Motor um die 70€.

 

Grobes Konzept für Steuerung und Aufbau:

 

- Motor in das originale Gehäuse eingesetzt; Anschlußbuchsen durch was eigenes, 3D-gedrucktes mit identischer Gehäusegeometrie ersetzen, um üblen Irrtümern (falsches Pedal gegriffen) vorzubeugen.

- Spannungsversorgung: 24V/10A-Universalnetzteil

- Steuerelektronik für den Motor: Der China-Controller "WS55-180" macht einen ziemlich guten Eindruck - nach dem, was man so im Netz findet. Und mit eitwas Glück kriege ich ihn ohne Kühlkörper (wofür hat man eine Nähmaschine mit Alugehäuse? ) gerade so in der Singer untergebracht.

- Anlasser: die Steuerelektronik hat einen 0-10V-Eingang, mit dem man den Motor - soweit bisher herausgefunden; das muß ich erst noch selber testen - von 0-100% regeln kann. Die Bernina-Anlasser sind entlastet offen, regeln dann beim Durchtreten von grob 5 kOhm auf etwa 2,5 kOhm und dann recht schlagartig auf 0 Ohm für Vollgas (gemessen an dem der B380 meiner Frau). Ziel wäre, eine Adapterelektronik zusammenzubasteln, die aus 24V und diesem Pedal dann ein 0-10V-Signal ausgibt... und wie das gehen könnte, da grübele ich aktuell gerade drüber.

 

(nicht vorhandene Formatierung im letzten Teil bitte ich zu entschuldigen - die Formatierungsbuttons im Foreneditor haben mittendrin mal wieder beschlossen, daß sie mich nicht mehr mögen...)

 

 

Bearbeitet 20. Juni 2020 von Golden Panoramic

[Golden Panoramic]

Kleines Update:

 

Ich habe - natürlich etwas spät - die Gelegenheit bekommen, die Drehzahl der Kurbelwelle meiner 631G mal mit einem kalibrierten Drehzahlprüfer zu messen... bei voll durchgetretenem Pedal erreicht die Maschine mit dem Pedalschalter in Stufe 1 gute 1000 Stiche, in Stufe 2 waren es knapp 1150 Stiche!  

Diese Werte dürften für sämtliche Singer der 600er-Serie gelten, da die sich alle denselben 65W-Motor teilen - jedenfalls solange sie gut gewartet und geschmiert sind. 

 

Meine vorherige Schätzung mit 600-700 Stichen war also ganz ordentlich daneben... allerdings vermute ich, daß ich diese Drehzahlen so gut wie nie nutze. Bis der Bediener sich gewappnet und die Maschine so weit hochgelaufen ist, ist entweder die Naht längst zu Ende oder ich muß den Stoff zurechtrücken; einzige Ausnahme sind vielleicht die Zierstiche... falls es doch stören sollte, wäre der Nanotec DB42M01 mit 7800 Umdrehungen im Leerlauf eine mögliche Alternative, die aber dann ein 48V-Netzteil voraussetzt und 16% weniger Drehmoment hat. Diese Modelle gibt es je nach Bedarf auch mit noch deutlich höheren Drehzahlen, falls also jemand zufällig einen kleinen Fräsmotor mit so um die 14000 Umdrehungen bei Nennlast sucht...

 

Mittlerweile ist auch der Mofa-Lieferservice mit der Steuerelektronik vom großen roten Kaufhaus aus dem fernen Osten unterwegs (und einer zweiten für gut zehn Euro, der ich nicht so recht über den Weg traue, die aber perfekt in die Maschine passen würde - falls sie denn funktioniert) - irgendwann Ende Juli dürfte es hier dann weitergehen.

[Technikus]

Hi,

 

ich hatte mich bisher auf die Einfachen der 600er Serie kapriziert, die zwar nichts können, deren erste mich aber dadurch faszinierte, wie ungemein locker-leicht sie läuft (war eine Spende für den Handarbeitstreff). Das ist, denke ich, eine Vorläuferin der 677, in Industriegrau (nie mehr gesehen),  mit leicht anderen Bedienelementen (weniger Plastik) und einem anderen (gaspedalförmigen) Anlasser - die Nummer hab ich nicht präsent, da das Handbuch der 677 passte. Der Stecker ist gleich.

 

Die nächste ist (m)eine 676G, die noch ein paar Nutzstiche aufweist und nicht ganz so frei läuft. Die letzte war eine echte 677, die in einer Garage gelagert und völlig festgefressen war. Auch die hab ich hingekriegt, aber sie ist erstaunlicherweise besonders laut und am wenigsten Freilauf-willig. Die hab ich an einen anderen Nähtreff als unkaputtbare Maschine weitergegeben, da dort fast eine Serienproduktion von Jeanstaschen lief und mir zu viele "Plastikmaschinen" im Einsatz waren. Ob alle Genannten noch dieses Schichtpressstoff-Schneckenrad haben oder eine schon eines aus Kunststoff, ist mir gerade nicht klar.

 

Alle haben volles Zubehör (der Vorteil des im Anschiebetisch integrierten Zubehörfaches) und können den Kettenstich. Die beiden letzten kamen mit dem breiteren Singer-Anlasser, den ich auch von einer 700er her kenne. Leider war bisher nirgendwo ein Schalter dran, auch nicht bei neueren Maschinen, die mir im Repaircafé unterkamen. Was bewirkt der elektrisch? Denkbar wäre für mich eine Diode oder ein zusätzlicher Widerstand im Strompfad. Die Diode könnte man ja nachrüsten...

 

Alle Maschinen haben den Apollo-Greifer mit Metall-Spulenhalter - ich weiß gar nicht, ob da auch das Plastik-Pendant reinpassen würde? Bei meiner 676 hab ich am Greifer ein wenig gefräst, da mir sonst der Greiferabstand nicht klein genug zu justieren war, ohne dass die Nadel am Greiferboden touchiert wurde. Im Zubehör waren noch Nadeln ohne Hohlkehle gewesen. Bei den anderen hab ich das, zugegeben, gar nicht so genau kontrolliert, denn sie nähen ja anständig...

[jettaweg]

eine günstige Variante wäre eine Ansteuerung des Universalmotors mit 200-230 Volt Gleichstrom;

dazu bedarf es einer kleinen Elektronik (gibts für ca. 5 - 10 Euros) und eines neuen(oder angepassten) Pedals,

in dem der 20 Kohm durch einen 100 Kohm Schiebepoti mit gleichen Abmessungen ersetzt wird (hab ich noch welche da);

der 3-polige Drehpoti der Elektronik fliegt raus und wird durch den 3-poligen Schiebepoti ersetzt

bzw. wird dort stattdessen das 3-adrige Kabel des Pedals angelötet

damit hat auch ein Universalmotor -und das schon aus dem Stand- annähernd soviel Drehmoment

wie ein vergleichbarer Gleichstrommotor (mit annähernder oder identischer Leistungsaufnahme);

nur muss dann für diese Elektronik irgendwo hinten an der Maschine ein Platz für die Box gefunden werden...

[Golden Panoramic]

 

Zitat

 

ich hatte mich bisher auf die Einfachen der 600er Serie kapriziert...

 

Singer hat da ein vollkommen undurchsichtiges Durcheinander mit den Gerätenummern betrieben... guck Dir nur mal Deine 676g und meine erste eigene (eine 634g) an - bis auf die Blendenfarbe, das Anschlagblech beim Unterfadenaufspuler und einer Plastikkappe auf dem Stichlängensteller sind die mechanisch identisch. Wenn ich raten darf, würde ich noch tippen, daß vermutlich bei Deiner die untere Freiarmabdeckung und die obere Fadenführung aus Plastik statt Aluguss sind, das wars dann aber. Auch meine 670g, der ich meinen Forennamen verdanke, unterscheidet sich neben winzigen Detailverbesserungen (die Spitze vom Umlaufgreifer z.B. sieht minimal anders aus) von meiner 631g nur durch eine andere Farbgebung, die oben erwähnten Plastikteile statt Metall und eine simple Einfädelhilfe... 

 

Zitat

Ob alle Genannten noch dieses Schichtpressstoff-Schneckenrad haben oder eine schon eines aus Kunststoff, ist mir gerade nicht klar.

 

Für alle bis auf die 677g würde ich sagen: ja, die haben das gefräste Rad aus Novotex oder was ähnlichem. Und alle sollten denselben Motor haben - den hat Singer meines Wissens erst im Laufe der 700er-Serie abgelöst.

 

Zitat

Die beiden letzten kamen mit dem breiteren Singer-Anlasser, den ich auch von einer 700er her kenne. Leider war bisher nirgendwo ein Schalter dran, auch nicht bei neueren Maschinen, die mir im Repaircafé unterkamen. Was bewirkt der elektrisch? Denkbar wäre für mich eine Diode oder ein zusätzlicher Widerstand im Strompfad. Die Diode könnte man ja nachrüsten...

 

Ja, mehr tut der nicht. Ich gucke nach, was genau der einschleift und editiere diesen Beitrag dann nochmal.

 

Edit: gut vermutet, der Schalter brückt im geschlossenen Zustand "MAX" eine P600-Gleichrichterdiode im Stromkreis, durch die der Strom zum Motor sonst durch muß.

 

Zitat

 

Alle Maschinen haben den Apollo-Greifer mit Metall-Spulenhalter - ich weiß gar nicht, ob da auch das Plastik-Pendant reinpassen würde?

 

Nein, die Apollo-Plastikspulenhalter dürften da nicht passen. Die sind für ganz andere Maschinen gemacht, bei denen unter anderem die Haltenasen der Spulenkapseln ganz anders aussehen. Aber wenn man den Greifer regelmäßig ölt, hält der ewig... und wie ich in der Verwandschaft gelernt habe, übersteht er selbst dann Jahrzehnte regelmäßiger Nutzung im Haushalt, wenn man eine Ölkanne nur als seltsames Dekorationsobjekt betrachtet...

 

Zitat

Bei meiner 676 hab ich am Greifer ein wenig gefräst, da mir sonst der Greiferabstand nicht klein genug zu justieren war, ohne dass die Nadel am Greiferboden touchiert wurde. Im Zubehör waren noch Nadeln ohne Hohlkehle gewesen. Bei den anderen hab ich das, zugegeben, gar nicht so genau kontrolliert, denn sie nähen ja anständig...

... genau das hab ich bei der 631 auch hinter mir. Irgendwo muß hier noch ein Foreneintrag dazu herumliegen... würde mich nicht wundern, wenn wir damals schon mal miteinander dazu geschrieben haben 

 

Auf jeden Fall müßte man bei all den genannten Maschinen den Motor dann so umbauen können, wie ich das hier vorhabe.

 

@Jettaweg: Danke für den Tip. Daß der verbaute Universalmotor in der Lage ist, Gleichstrom zu verdauen, war mir zwar klar - aber daß sich die Kennlinie dermaßen ändert, wäre mir neu. Ansonsten ist mein Gedanke zwar deutlich aufwendiger, bringt aber dafür die Option einer Erweiterung auf eine Nadelpositionserkennung mit... hm beides hat was für sich.

Ich habe zwar die Teile jetzt schon bestellt und werde das zunächst so wie geplant probieren - aber mal sehen, vielleicht teste ich danach Deine Variante an meinem "Ersatzteillager" (der 670g).

Bearbeitet 25. Juni 2020 von Golden Panoramic

[Golden Panoramic]

@Technikus: kleines Update - nachdem ich festgestellt habe, daß es einfacher und billiger ist, gleich einen Arduino zum Auslesen des Pedals und Ansteuern des Motorcontrollers zu nehmen statt sich irgendwas passives zu basteln, kommt die Nadelposition gleich mit rein. Ich habe hier mittlerweile ein Bernina-Pedal und einen Arduino Nano Every am Laufen, der mir brav beim Gasgeben ein Steuersignal für den Motorcontroller ausgibt, dabei zwei per Fußpedal umschaltbare Digitaleingänge überwacht und den Motor nach dem Loslassen des Pedals langsam bis zur eingestellten Position weiterlaufen läßt. Als Sensoren werde ich mir zwei Reedschalter in die Maschine packen, die die Stellung eines kleinen auf die Kurbelwelle geklebten Magneten auslesen.

[Technikus]

Das liest sich sehr vernünftig. Nachdem die Chinesen sogar schon μCs einsetzen, um einen Dreh-Encoder durch ein billiges Poti zu ersetzen... Oder um einen μC, der das auch selbst könnte, abzuschalten (anstelle eines Transistors und um verschiedene Timeouts per Lötbrücken wählen zu können - was das ursprüngliche Design mangels freier Ports nicht mehr herzugeben scheint).

 

Mach vielleicht noch einen dritten Switch an den Fußlifter, um, wenn man ihn "überhebt", die Nadel auf jeden Fall hochzufahren (alte Pfaff Stopmatic). Dann kannst Du die Nadel während komplizierterer Näharbeiten zum Richtungswechsel immer unten lassen und musst nicht dauernd hin und her schalten, um den Stoff rauszunehmen. Oder Du nimmst als K.O.-Kriterium die Rücktransport-Stellung des Stichlängenhebels (Vernähen einfach, doppelt)? Einzelstich-Schaltung zum Heften nicht vergessen! ;-) ...

[Golden Panoramic]

Das mit dem Zusatzschalter ist eine nette Idee, aber das Bernina-Anlasserpedal hat nur zwei Leitungen zur Maschine... das wird alles nur über den eingebauten Regelwiderstand und ohne einen einzigen Schalter im Pedal umgesetzt, in dem Ding steckt echt nix sonst drin. Daher halte ich mich notgedrungen 1:1 an die Logik, nach der Bernina das umgesetzt hat:

- Standardeinstellung nach dem Anmachen ist "Nadel hält immer im oberen Totpunkt an" (sozusagen die Stopmatic bei jedem Mal Pedal loslassen)

- Durch Überheben (guter Begriff nebenbei) des Pedals schaltet man das dann um auf "Nadel hält immer am unteren Totpunkt an"

- Wenn man das Pedal überhebt, wenn die Nadel im oberen Totpunkt ist, fährt sie automatisch runter zum unteren Totpunkt und umgekehrt. Wenn sie das Ziel erreicht hat, bleibt sie stehen, sofern man nicht inzwischen wieder Gas gegeben hat.

 

Vorhin war auch der Motorcontroller in der Post, so daß es so langsam ans Eingemachte geht - mal sehen, was das Motörchen so kann :-)

 

Eine Einzelstichfunktion könnte man damit ebenfalls völlig problemlos realisieren, sogar ohne jede Softwareanpassung: man müßte nur einen Taster an die Maschine dranbasteln, der kurz die Stromzufuhr zu den Reedkontakten an der Kurbelwelle der Maschine unterbricht, wenn man ihn drückt. Oder man macht das doch per Software, dann kann man das Tempo getrennt festlegen. Die Funktion vermisse ich aber nicht (mal kurz das Pedal antippen hat genau denselben Effekt wegen der Nadelpositionssteuerung), und den Taster krieg ich bei der Singer nicht elegant an den Maschinenkopf dran ;-) 

Bearbeitet 14. Juli 2020 von Golden Panoramic

[Technikus]

Ja, da vergaß ich in meiner Begeisterung, was man alles programmieren kann, dass man es ja immer noch mit einem Haufen Metall zu tun hat, dessen Ästhetik man auch nicht unbedingt zerstören will. Aber ein kleines Missverständnis scheint der "Fußlifter" erzeugt zu haben: Ich meinte den Hebel für die Stoffdrückerstange, der sich wohl bei den meisten Maschinen über den oberen Rastpunkt hinaus heben lässt, um dickeres Material unters Füßchen zu bekommen. Das meinte ich mit überheben.

 

Ist allerdings fraglich, ob das bei automatisch tiefstehender Nadel ohne Kollision des Füßchens mit der Nadelbefestigung überhaupt geht. Vielleicht sollte die Nadel eh nicht ganz unten stoppen, eher davor oder danach? Müsste man mal überlegen - könnte vom Greifer abhängen, also nicht unbedingt abschaubar sein.

 

Gibt es eigentlich schon Nähmaschinen, die ein kabelloses Pedal haben? Wenn ich denke, wie lange die Batterien in einer Maus oder Tastatur halten...

 

*Duck und weg*

 

 

[Golden Panoramic]

Ah, Du meintest den Hebel vom Presserfuß oder Nähfuß (je nachdem, ob man die alte Singer-Benennung oder den heute üblichen Namen nimmt). Der ist bei der 631 nun ausgerechnet nicht über die obere Rastung anhebbar, zumindest ab Werk... meiner habe ich kurzerhand den Hebel einer 670 verpaßt, jetzt geht das da auch. Aber mit der Nadel im unteren Totpunkt hängt man in der Tag mit dem Fuß an der Nadel fest.

 

Danke aber für den Hinweis mit der Nadelposition. Eigentlich kommt die Greiferspitze erst ein Stück nach dem unteren Totpunkt in zur Nadel, aber das gucke ich mir nochmal genauer an. Die sollte weit genug aus dem Weg sein, wenn die Maschine anhält. Das ist aber "nur" eine Frage des Reedkontakthalters, für den die Singer ja recht großzügig Platz bereitstellt. Allerdings bringt mich das auf eine Idee - eventuell ist der Magnet und die Reedschalter irgendwo um den Greifer herum sogar besser aufgehoben als an der Kurbelwelle... mal gucken...

 

Kabellose Anlasserpedale hab ich noch nie gesehen, gute Frage... Wenn ich aber dran denke, daß Batterien stets im dümmsten Moment leer sind (weswegen auch am PC bei mir - wieder - alles mit Kabeln verbunden ist) und man das Kabel vom Anlasser zudem prima mißbrauchen kann, um ein unter den Tisch entflohenes Anlasserpedal zurückzuziehen, wollte ich sowas gar nicht haben. Da bin ich dann auf Deine Erweiterung meines Entwurfs gespannt 

 

Auf jeden Fall kann ich schon mal berichten, daß das Zusammenspiel von Elektronik, Anlasserpedal und Motor auf der Werkbank prächtig klappt. Daß der Motor erst ab 2V Steuerspannung am Controller losläuft, war dank des Arduinos binnen Minuten angepaßt. Nur einen kleinen Softwarefehler hab ich noch gefunden: derzeit lese ich jeden Pedalwert nur einmal aus, was bei der Pedalkennlinie ab und an bei sehr langsamen Gasgeben zu einem ungewollten Umschalten der Nadelposition führt. Das läßt sich aber problemlos beheben - und dann gehts an den Entwurf der fertigen Leiterplatte. 

 

Bedingt durch den Platz in der Singer versuche ich die auf ca. 70x45mm zu bekommen; da ist dann bis auf den Motorcontroller alles drauf - Arduino, Widerstandsnetzwerk für Anlasserpedal und Reedkontakte, PWM-auf-0-10V-Konverterplatine und ein 24V-auf-15V-Spannungswandler, so daß man am Ende neben den beiden Reedschaltern und dem Motor nur noch diese zwei Elektronikbaugruppen in die Maschine reinkriegen muß - und sich beim Motorcontroller auch nach Belieben ein anderes Modell raussuchen kann, solange das einen 0-10V-Eingang nach Industriestandard hat.

 

So allmählich nimmt die Sache etwas Form an... 

[Technikus]

Toll - leider hab ich für so etwas gerade keine Zeit und keine Werkstatt. Teils coronabedingt, teils verzettele ich mich in zu vielen Projekten, die erstmal fertig werden müssen. Irgendwo liegt immer ein Grund, warum es nicht weiter geht und etwas anderes wichtiger ist.

 

Dein Projekt fixt mich vor allem deshalb an, weil hier noch eine Pfaff 360 rumsteht, deren Bakelit (?) Kästchen schon beim Anfassen zerbröseln. Für die wäre eine Niederspannungslösung besser als alles andere. Bisher hat noch jeder, der die Kästchen nachempfinden sollte, sich aus der Affäre gezogen. Andererseits hat so etwas ja auch einen Kostendeckel (ist nicht für mich).

 

Nach Deinen Ausführungen denke ich jetzt auch, dass die Nadel gerade eingestochen haben sollte, wenn sie stoppt (erscheint am unverfänglichsten). Andererseits könnte es sein, dass gerade dann eine Stoffdrehung den Faden aus den Nadelrinnen hebt. Vielleicht sollte das Öhr gerade so eben im Soff versinken... Wo  hingegen ist die Nadel, wenn der Faden schon halb um den Greifer rum ist und nur noch das Festzurren erfolgt? Dann ja auch nur noch kurz mit versenkter Nadel.

 

Das könnte noch vieler Versuche bedürfen nach aller Theorie...

Bearbeitet 18. Juli 2020 von Technikus

[Golden Panoramic]

Hm... kostengünstig ist diese Aktion von mir nicht unbedingt, das ist wahr. Ich will zwar am  Ende soweit kommen, daß ich hier dann eine Liste mit Teilen reinpacke, die man zum Nachbau braucht (Leiterplatten werde ich dann vermutlich ein paar zu verschenken haben, weil da die Mindestbestellmenge bei drei liegt), aber in der Summe wird das alles wohl locker auf 200, vielleicht auf 300€ kommen - allein das Gaspedal für die Bernina kostet ja über hundert Euro. Mein Ziel ist hier schon, das beste zweier Welten zu verheiraten und sozusagen eine moderne, solide Nähmaschine zu kriegen, ohne eine neue Bernina zu kaufen. (Irgendwie hör ich Peterle grad "... und dann nimmt er ne Singer mit Schrägnadel..." stöhnen, während ich das schreibe ;-) )

Grundsätzlich kann man dann diese Elektronik auch in jede andere Maschine einbauen. Das dürfte sogar einfacher sein, weil bei den meisten Maschinen die Motoren weniger speziös sind als bei den Singer. Man muß dann nur den Motor passend wählen und sich einen Adapter für die Halterung und das Riemenrad basteln, dann hat man fast schon gewonnen. Die neuen Motoren sind so viel kleiner, da kann man die Elektronik meist einfach nebendran packen. Da ist die Singer ein ganz anderes Kaliber...

 

Wenn Du aber - leicht offtopic jetzt - eine Pfaff 360 hast, bei der sich nur die beiden Elektrikboxen (ja, das ist Bakelit oder irgendein anderer Kunststoff aus derselben Gruppe) selbst zerlegt haben und der ganze Rest heile ist, dürfte es doch am zielführendsten sein, wenn man die beiden Gehäuse ausbaut, vermißt, nachkonstruiert und auf einem 3D-Drucker beispielsweise aus PETG 1:1 nachfertigt. Das dürfte keine große Hexerei sein.

[Golden Panoramic]

So langsam sieht man hier was, hier nun also der erste Teil des Umbaus:

- den alten Singer-Motor zerlegen...

 

... und eine Halteplatte aus 3-5mm dickem Alublech für den neuen Motor machen, die auf den vier Nasen im Gehäuseinneren aufliegt, auf denen sich ursprünglich mal der Stator (d.h. die Außenwicklung des alten Motors) abgestützt hat. Da ich keine passende Aluplatte da hatte, habe ich mir einen alten Kühlkörper passend umgearbeitet - rückblickend unnötig viel Arbeit.

 

Nun muß man bei in s Gehäuse eingesetztem Motor ausmessen, wie lang die Verlängerung für die Motorwelle werden muß (je nach Motor unterschiedlich). Die originale Motorwelle sägt man passend mit ein paar Millimetern Luft ab...

 

... und schraubt sie mit einer passenden Wellenkupplung an den Motor an. Da der von mir gewählte Motor eigentlich die komplette Länge der Motorwelle bis zum Lüfterrad gebraucht hätte, ich aber einen Weg zurück haben wolte, habe ich sehr viel Platz zwischen dem Wellenende des neuen Motors und der Stelle gelassen, wo ich den alten Motor abgesägt habe, und mir selber eine lange Wellenkupplung gebastelt - die Mittel wird nicht jeder haben, daher lieber ohne viel Abstand absägen und auf Ebay nach einer fertigen Wellenkupplung suchen, die man sich dann einseitig auf das exakte (krumme, bei mir waren es 9,4mm) Maß der Motorwelle aufbohrt.

 

So kann man das ganze dann in das Motorgehäuse hineinstecken und mit den originalen Schrauben und Muttern befestigen, die den Stator des alten Motors gehalten haben. (Achtung, zöllige Gewinde)

 

Falls man wie ich einen Außenläufermotor benutzt,  muß man drauf achten, daß die Kabel im Gehäuse so befestigt werden, daß sie nicht am Motor schleifen. (Edit: die Schrauben des Gehäuses bieten sich dafür an - erst mit einem Stück Gewebeschlauch o.ä. die Kabel bündeln und dann dieses Bündel nach dem Befestigen des Motors im Gehäuse mit einem zweiten Stück Gewebeschlauch auf den noch sichtbaren Teil der Schraube stecken.)

So winzig der neue Motor auch aussieht - er treibt die Singer wunderbar an, das kann ich nach dem ersten Test schon mal sagen. Größere (und billigere) BLDC-Motoren im NEMA-Format passen aber auch problemlos.

 

Ansonsten liegt die Sache derzeit bei mir auf der Werkbank, während ich an der Software noch etwas Feintuning betreibe und mir überlege, wie ich die Teile und die Reedschalter in die Maschine kriege:

 

Als Motorcontroller teste ich gerade einen anderen als den ursprünglich geplanten, der billiger ist, kleiner baut und zudem direkt an den Arduino angeschlossen werden kann, ohne einen Konverter.

Bearbeitet 4. August 2020 von Golden Panoramic

[Golden Panoramic]

Und wieder einen Schritt weiter:

Der alte Anschlußstecker ist durch einen 3D-gedruckten Adapter ersetzt, in den ich eine passende Buchse für den Bernina-Anlasser und einen kleinen Lemo-Stecker für das Netzteil eingesetzt habe:

 

Damit ist der Motor komplett. Ich habe die Stecker mit Kabeln versehen, das Gehäuse wieder mit den originalen Schrauben verschlossen und an die Kabel Micro-Mate'n'Lock-Stecker vom Elektronikhändler mit dem C angecrimpt.

 

Der billigere Motorcontroller ist super, man muß ihn nur von Kühlkörper und Schraubklemmen befreien und an einer Seite 5mm ungenutztes Leiterplattenmaterial absägen - dann paßt er exakt in das Nähmaschinengehäuse.

(Die grünen Kondensatoren eines mir etwas suspekten chinesischen Herstellers habe ich durch vernünftige Longlife-Elkos von Würth ersetzt, daher sind die auf den folgenden Bildern plötzlich rot).

 

Die originalen Stecker für die Lampe der Nähmaschine wollte ich nicht abknipsen und habe mir daher aus zwei alten Cinch-Stecker von der Stereoanlage die Mittelpins herausgeholt - die passen exakt. Kabel angelötet und Schrumpfschlauch drüber - fertig ist der Adapterstecker.

 

Und die selbstentworfene Leiterplatte für den Arduino ist auch da und seit heute bestückt.

 

Nochmal ein Test auf der Werkbank...:

 

... und dann Probeliegen in der Nähmaschine. Zusammen paßt alles ohne Änderungen an der Singer ins Gehäuse rein, hurra!

 

Als nächstes geht es dann an die Reedkontakte für die Nadelpositionserkennung.

 

Bearbeitet 4. August 2020 von Golden Panoramic

[Golden Panoramic]

Und weiter gehts: die Sensoren werden auf der Hauptantriebswelle unter der oberen Maschinenabdeckung kurz vor dem Kopf der Nähmaschine plaziert, dafür habe ich einen Halter konstruiert und gedruckt:

Bei den gedruckten Teilen muß man dann erst einmal eventuell überschüssiges Material entfernen, damit sie sauber ineinanderpassen, die Kontakte eingelegt werden können etc. Dann werden zwei M4-Gewinde hineingeschnitten und zwei Gewindestifte eingeschraubt - der vordere befestigt den Halter an der Verstärkungsrippe der Nähmaschine und der zweite dient später zum Festklemmen des verdrehbaren Reedkontaktträgers.

Zum passenden Ausrichten habe ich eine Positionierhilfe gedruckt, die man in den Halter statt des Trägers für die Reedkontakte einsetzt und die den Halter auf der Kurbelwelle der Maschine zentriert.

So setzt man das Teil dann in die Maschine ein. Weil es auf der Welle zentriert wird, paßt es nur an einer bestimmte Stelle auf die schräg verlaufende Rippe des Maschinengehäuses. Außerdem kann man mit den beiden Aussparungen Hilfslinien auf der Welle zeichnen, mit denen man die Magnete ausrichten kann. Dabei muß man beachten, daß die Sensoren 90° verdreht zu diesen Linen sitzen - also erst die Nadelstange passend stellen und dann nochmal 90° in Nährichtung weiterdrehen. Ich habe mir da mit etwas Tesafilm eine Markierung auf dem Handrad angebracht und mit einer Wasserwaage die 90° rausgemessen.

Dann klebt man zwei Mini-Neodym-Magnete (Durchmesser 1,5mm, Höhe 0,5mm) auf der Welle zwischen den beiden Markierungen fest, wie im Bild gezeigt (Kleber fehlte da noch):

Vorsicht: es muß bei beiden Magneten derselbe Pol nach von der Welle weg zeigen. Am besten vorher ausprobieren, welche Weiten sich abstoßen und die dann markieren.

 

Dann biegt man sich die Reedkontakte passend zurecht (Ausrichtung der beiden Metallplättchen innen im Reedkontakt beachten!)...

... und setzt sie in den Halter ein. Einen meiner beiden Reedkontakte hab ich dabei kaputtgemacht, daher ist auf den Bildern nur einer. Ersatz ist bestellt...

 

 

Durch das Loch im Halter oben links steckt man ein gegen Öl resistentes vierpoliges Kabel und lötet die Litzen an die Reedkontakte. Dabei beachten, daß man den Einsatz noch drehen können sollte.

Nach einem ersten Funktionstest kann man die Drähte der Reedkontakte noch zusätzlich im Träger festkleben, falls man der Verklemmung allein nicht traut.

 

Dann den Halter mit den eingesetzten Reedkontakten in die Maschine exakt in der vorher markierten Lage einbauen - und wenn alles geklappt hat, haben wir eine Detektierung der Nadelstellungen "oben" und "unten". Durch Verdrehen des Einsatzes mit den Reedkontakten drin kann man die Lage noch feineinstellen und ggf. die Trägheit der Mechanik etwas ausgleichen.

 

Mit aufgeschraubtem Schutzdeckel für die Kabel sieht das Ergebnis so aus:

(bitte ignorieren, daß die Mechanik so schlecht geölt aussieht - als Photomodell für die Bastelarbeit muß meine 670g herhalten, die im wesentlichen als Ersatzteillager dient) 

 

Nun muß nur noch die Elektronik ein paar Gehäuse bekommen und ordentlich verkabelt werden. Vorher werde ich aber erstmal die Funktion von Motor und Sensorik in der Maschine testen und das Programm falls nötig nochmal anpassen.

Bearbeitet 14. August 2020 von Golden Panoramic

[Golden Panoramic]

... und nun folgt die bei solchen Projekten irgendwie unvermeidliche Rolle rückwärts: bei den ersten Tests in der Maschine ist mir dann aufgefallen, daß der vorher als gut empfundene BLDC-Controller bei höheren Drehzahlen mit dem gewählten Motor Schluckauf bekommt -  der Motor verliert plötzlich Drehzahl, fängt sich wieder, verliert wieder... nicht toll. Mit dem anfangs ausgesuchten WS55-Controller geht es dagegen prima, die Singer hat "untenrum" mehr Kraft und läuft sogar etwas leiser.

 

Da das Zersägen der Bodenabdeckung der Singer (oder das Anfertigen einer neuen) für mich aber die am wenigsten geliebte Option ist, warte ich nun erst noch auf einen anderen kleinen Controller - diesmal einen von Juyi Tech, die auch in vielen Hoverboards verbaut sind. Der war erst aus der Auswahl geflogen, weil er keine Bremsfunktion hat, aber die kann man relativ einfach mit einer Zusatzschaltung nachrüsten - wenn der Controller so läuft, wie er es soll. So in drei bis vier Wochen dürfte es dann hier weitergehen....

[Golden Panoramic]

Das Controllerproblem ist gelöst: ein simpler 100nF-Kondensator hat dem Bremseingang des Controller Manieren beigebracht. Es bleibt also beim oben gezeigten "300W Brushless Hallless DC Motor Driver".

 

Damit kann der Arduino mit dem Nähmaschinenprogramm gefüttert werden - einfach per USB an den Computer anstecken, die Arduino-Software herunterladen, die Datei mit dem Programm öffnen und auf den Arduino laden. Das Programm ist, wenn alles fertig ist, zusammen mit Stückliste, Verkabelungs- und Bestückungsplan sowie den Daten für die Leiterplatte im - vermutlich - nächsten Post zu finden.

 

Falls man die Funktion testen will, verbindet man Gaspedal und Motor mit dem Controller und dem Arduino und schaltet alles ein - der Motor wird für ca. 3s lang laufen und vergeblich  auf ein Signal vom Sensor für den oberen Totpunkt warten.. Wenn man aufs Pedal drückt, wird er reagieren und nach dem Loslassen wieder 3s lang langsam weiterlaufen.

 

Und  - ganz vergessen - das Kabel des Positionssensors muß noch ordentlich verlegt werden. Hierzu wird die Frontblende der Maschine abgenommen (alle Griffe der Bedienhebel abziehen bzw. abschrauben, Singer-Logo abhebeln und die darunter befindliche Schraube lösen - bei neueren Maschinen muß auch die kleine Umlenkrolle unten abgebaut werden, da Singer da etwas gespart und den Biegeprozeß vereinfacht hat) und das Kabel wie im Bild dargestellt geführt:

 

Zwischenzeitlich habe ich Gehäuse für die beiden Leiterplatten entworfen und gedruckt, die Elektroniken mit passend abgelängten Kabeln verbunden und mit Steckern versehen. Der oben noch dargestellte Netzgeflechtschlauch hat sich dabei als dumme Idee erwiesen, da er die ganzen Leitungen zu steif bündelt - so bekommt man sie nicht unter. Aber Schritt für Schritt:

 

Die gedruckten Teile steckt man erst einmal probehalber in die Maschine rein und guckt, ob sie vernünftig passen. Bei meinen beiden Maschinen sitzen sie perfekt - aber 60er-Jahre-Aluguß hat doch größere Toleranzen... also notfalls etwas nachbearbeiten.

 

Die Aussparung für den Motorcontroller habe ich mit Kaptonklebeband (wer das bei Conrad sucht, fällt angesichts des Preises um - Ebay ist da wesentlich humaner...) isoliert.

 

Der Motorcontroller erhält ebenfalls eine Schicht Kaptonband auf den Transistoren, da bei denen das Gehäuse unter Strom steht. Dann werden die Leiterplatten in die Gehäuse eingelegt. Die Leiterplatte mit dem Arduino wird mit zwei kurzen Schrauben am Gehäuse festgeschraubt.

 

Nun steckt man den Motor in die Maschine rein (falls man es vorher nicht getan hat: unbedingt notieren, wo an der Spannungsversorgungsbuchse Plus und Minus hin müssen! und schiebt dann die Leiterplatten mit ihren Gehäusen in die Aussparungen. Die Nase am Gehäuse für den Controller sollte dabei außen in der entsprechenden Aussparung am Arduino-Gehäuse anliegen. Die Kabel kommen dann alle in die Aussparung in der rechten Ecke des Controllergehäuses und werden von dort zwischen Motor und Motorhalter nach (bei wie im Bild liegender Maschine) oben verlegt. Diesen Abschnitt als zusätzlichen Schutz mit Isolierband umwickeln:

 

Dann den Motorhalter festschrauben. Der klemmt das Controllergehäuse fest, das dann wieder mit der vorher erwähnten Nase das Gehäuse der Arduinos festklemmt - so kann nichts unbeabsichtigt aus der Maschine fallen. Die ganzen Kabel und Stekcer werden miteinander verbunden und oben rechts in der Ecke verstaut. (Diese Ecke sieht noch nicht so ordentlich aus, wie ich es gern hätte, da überlege ich mir noch was...)

 

Nun tauscht man noch die Glühlampe der Nähmaschine gegen eine 24V-LED-Leuchte aus dem Bootszubehör...

 

... und dann ist die Nähmaschine bereit für ihre ersten Bewegungen mit dem neuen Herz, hurra! Nach dem Anstecken von einem 24V-Netzteil (unbedingt die Polung beachten - die Spannungsversorgung für den Arduino ist zwar gegen Verpolung gesichert, aber für den BLDC-Controller gilt das bei dem derzeitigen Design ausdrücklich nicht, dem werde ich daher bei Gelegenheit eine Schutzdiode verpassen) macht die Maschine ihre ersten Bewegungen und sucht langsam nach dem oberen Totpunkt für die Nadel. Wenn sie unten stehen bleibt, muß man die Kabel der Reedkontakte tauschen. 

 

Nun fehlt nur noch die Feinpositionierung der Reedkontakte und gegebenenfalls die Anpassung der Softwareparameter an den Motor. Letzteres sollte aber nur notwendig sein, wenn man einen anderen Motor als den vorgeschlagenen benutzt. Dafür kann man einen Mikro-USB-Stecker in den Port des Arduino stecken (das Elektronikgehäuse hat dafür eine Öffnung) und die Nähmaschine an den Computer anschließen.

[Golden Panoramic]

Es ist vollbracht - und ich habe plötzlich eine ganz neue Nähmaschine!  Auf einmal gehen 6 Lagen Korsettdrell (der dickste Stoff, den ich auf die Schnelle in die Finger bekommen habe) ganz gemächlich und im Schrittempo oder auch - durch kurzes Antippen des Pedals, danach übernimmt die Positionsautomatik - Stich für Stich. Und die automatische Nadelpositionierung ist ein Traum. Best of both worlds - wunderbare Mechanik mit den wichtigsten Komfortmerkmalen der modernen Maschinen.

 

Als Abschluß habe ich nur noch den Lagesensor feinjustiert, durch vorsichtiges Anziehen der oberen Schraube danach festgeklemmt und dann den Deckel zum Schutz der Kabel aufgeschraubt...

 

... und das Kabel dann noch mit einem Kabelbinder am Lampenkabel fixiert.

 

Und am unteren Plastikdeckel der Maschine müssen auf der Innenseite die paar Verstärkungsrippen weggefeilt werden, die den Elektronikgehäusen im Weg sind. Fertig!

 

Das einzige, was noch nicht ganz perfekt gelungen ist, ist das Finden der korrekten Nadelposition beim sehr plötzlichen Abbremsen. Da spuckt einem die Tatsache in die Suppe, daß die 600er von Singer noch für optionalen Tretbetrieb ausgelegt wurden und daher ein relativ massereiches Schwungrad haben. Wenn man zu schnell von Vollgas auf Stop wechselt, kriegt das die Elektronik nicht eingefangen. Real spielt das aber - nach einigen Optimierungen der Software - für mein Gefühl keine Rolle mehr. Notfalls tippe ich dann noch einmal das Pedal an und und dann ist die Nadel da, wo sie sein soll. Eventuell baue ich in die Software dafür später noch eine Rampenfunktion ein, die so schnelle Gaswechsel automatisch erkennt.

 

In der Zipdatei sind für denjenigen, der das nachbauen möchte, alle zusätzlich zu diesem Bericht notwendigen Informationen zusammengefaßt.

 

@Technikus: Jetzt warte ich gespannt auf Deinen Bericht, wie Du das in Deine Pfaff einbaust - die Teile als solche sind (mit Ausnahme des Trägers für den Sensorhalter und den Elektronikgehäusen) ja universell für jede beliebige Nähmaschine nutzbar. Eine Arduino-Adapterleiterplatte hab ich noch zu vergeben und kann sie auf Wunsch auch bestücken 

 

Teileliste, Verkabelungsplan, Platinendaten, Software.zip

Bearbeitet 26. August 2020 von Golden Panoramic

[det]

Vielen lieben Dank für die ausführliche Beschreibung und für's Teilen!

[Technikus]

Hi,

 

auch ich bedanke mich für's Teilen. Das macht Mut, so etwas überhaupt mal in Erwägung zu ziehen. Glücklicherweise ist die drängende Pfaff nicht meine und endlich habe ich anhand von Josefs Entdeckung und der Suchhilfe eines weiteren interessierten Forenmitglieds zwei aus dem Vollen gefräste Ersatzdeckel für die Elektrik bekommen, sodass der Besitzer seine Maschine nach meiner Reha hoffentlich bald wieder in Empfang nehmen kann.

 

Vielleicht werde ich einen solchen Servoantrieb mal als Testvorrichtung aufbauen. Eine Box voller Arduino-Kram fliegt schon seit Monaten bei mir herum... Das damit verbundene Projekt ist aber eigentlich das Verständnis eines Bauteiletesters und seiner Programmierung. Doch derzeit bindet noch anderes meine Energien, sozusagen mittlerweile hybride Schreitgetriebe...

 

Vielen Dank auch für das Platinenangebot - ich bin einfach noch nicht so weit.

 

Was das Bremsen angeht: Könnte man da nicht überwacht oder aus der Frequenz abgeleitet eine kurze, aber brutale "Gegendrehung" einleiten, wenn der Kurzschluss der Motorspulen nicht reicht?

[Golden Panoramic]

@det & @Technikus: Danke! Schön zu lesen, daß die Tipperei sich gelohnt hat und auf Interesse stößt 

 

Gegendrehen ist etwas, was Elektromotoren nicht besonders mögen, und auch der kleine BLDC-Controller düfte davon nicht besonders begeistert sein, weil dabei die Steuertransistoren arg gequält werden (wie beim normalen Motor auch die Kohlen in so einem Betriebsfall). Derzeit nutze ich bereits (das war eine der Optimierungen) die aktive Bremsfunktion, die im wesentlichen aber "nur" die Selbstinduktion des Motors nutzt, um Bremsströme zu erzeugen. Von Hand merkt man das sehr deutlich - aber ganz zur Vollbremsung kommt man damit halt nicht.

Vielleicht zur Verdeutlichung: es geht hier nur um grob eine Viertelumdrehung zu viel von Vollgas auf Null, insgesamt bremst die Steuerung also schon sehr gut. Eine Lösung wäre meines Erachtens, eine elektromagnetisch betätigte Bremse am Schwungrad einzubauen (Platz ist dafür genug da) - aber ich bin mir nicht sicher, ob ich die dabei entstehenden Beschleunigungskräfte überhaupt der Mechanik zumuten wollte  

 

Schonender ist es da sicher, mit einer Rampenfunktion einfach ab einer gewissen Verzögerungshöhe noch eine Umdrehung weiterzulaufen oder die vorhandene "Bremse" früher reinzuhauen - wobei letzteres vermutlich nicht geht, weil der Benutzer ja jederzeit auch mitten während des Bremsvorgangs wieder aufs Gas treten könnte... 

 

Falls ansonsten jemand eine Leiterplatte haben möchte - einfach melden.

 

Ach so, und ein paar originale Motorteile sowie ein Gaspedal hab ich jetzt natürlich auch zu vergeben, komplett mit neuen (vor einigen Jahren getauschten) Kondensatoren. Wenn also jemand einen defekten Motor in seiner 600er hat... 

Bearbeitet 27. August 2020 von Golden Panoramic

[Technikus]

@Golden Panoramic
 

Da kommt mir eine Frage wieder hoch, die in einem anderen Thread aufkam:  Kann man BLDC-Motore elektronisch positionieren, ähnlich wie einen Stepper-Motor? Eigentlich können sie ja weder eine Phase überspringen noch eine auslassen. Ist die Frage, ob die Controller solch ein Vorgehen unterstützen ("gezählte" Phasenwechsel).

 

Ansonsten das gegenteilige Nadelsignal ab einer gewissen Drehzahl als Vorbedingung und dann aber auch schon zum (Vor-) Bremsen nutzen, um dann die Punktlandung aus bereits reduziertem Tempo mit dem richtigen Signal zu vollziehen. Ergibt halt bei hohen Drehzahlen einen Stich mehr - aber so genau kann da ja auch der Mensch nicht reagieren oder er gewöhnt sich daran. Kostet jedenfalls nix extra, ist reine Software...

 

(Im Grunde kann man das aber auch "selbstlernend" gestalten: Ist z.B. das UP-Signal nach dem Stillstand wieder weg*, muss noch eine langsame Umdrehung gemacht werden. Kommt auf die Hysterese an, auf das Fenster der UP- bzw. DOWN-Detektion.)

 

* ... oder noch besser: Gibt es während des Bremsens eine Flanke in die falsche Richtung ("Überlauf"). Sieht vom Bewegungsablauf her sicher besser aus ;-)

 

Ich fange gerade an, darüber nachzudenken, ob Reed-Switches aus hohem Tempo heraus nicht zu träge sein könnten und digitale Hall-Sensoren die bessere Wahl wären. Die muss man meiner Vorstellung nach auch nicht entprellen und bekommt eine stabile Hysterese.

Bearbeitet 28. August 2020 von Technikus

[Golden Panoramic]

vor 8 Stunden schrieb Technikus:

@Golden Panoramic
 

Da kommt mir eine Frage wieder hoch, die in einem anderen Thread aufkam:  Kann man BLDC-Motore elektronisch positionieren, ähnlich wie einen Stepper-Motor? Eigentlich können sie ja weder eine Phase überspringen noch eine auslassen. Ist die Frage, ob die Controller solch ein Vorgehen unterstützen ("gezählte" Phasenwechsel).

 

Prinzipiell ja - aber: Du brauchst dafür einen Endanschlag und eine elektronische Schrittzählvorrichtung - und Du mußt den BLDC-Motor wie einen Schrittmotor ansteuern. Dann läuft er aber nicht mehr schnell genug - versuch mal einen Schrittmotor mit den nötigen UPM zu finden ;-) 

 

Zitat

Ansonsten das gegenteilige Nadelsignal ab einer gewissen Drehzahl als Vorbedingung und dann aber auch schon zum (Vor-) Bremsen nutzen, um dann die Punktlandung aus bereits reduziertem Tempo mit dem richtigen Signal zu vollziehen. Ergibt halt bei hohen Drehzahlen einen Stich mehr - aber so genau kann da ja auch der Mensch nicht reagieren oder er gewöhnt sich daran. Kostet jedenfalls nix extra, ist reine Software...

 

Das ist genau das, was ich schon (egal bei welcher Drehzahl) mache  

Der Stich mehr ist mir beim Probenähen nebenbei nicht aufgefallen - das geht so schnell, daß Du als Anwender überhaupt erst registrierst, daß der Fuß vom Gas ist, wenn die Elektronik schon längst weiter ist

 

Zitat

 

(Im Grunde kann man das aber auch "selbstlernend" gestalten: Ist z.B. das UP-Signal nach dem Stillstand wieder weg*, muss noch eine langsame Umdrehung gemacht werden. Kommt auf die Hysterese an, auf das Fenster der UP- bzw. DOWN-Detektion.)

 

* ... oder noch besser: Gibt es während des Bremsens eine Flanke in die falsche Richtung ("Überlauf"). Sieht vom Bewegungsablauf her sicher besser aus ;-)

 

Ungern. Das würde nämlich bedeuten, daß die Maschine im schlimmsten Fall  (grad so beim Stehenbleiben über den Kontakt gerutscht, was aus Anwendersicht aber gar kein Problem darstellt) noch mal sichtbar von selber beschleunigt und eine Umdrehung macht. Das ist in meinen Augen ein NoGo für den Benutzer, weil der dann instinktiv schon die Hände vom Stoff nehmen will.

Wenn man es abfangen will, muß das früher geschehen.

 

Zitat

 

Ich fange gerade an, darüber nachzudenken, ob Reed-Switches aus hohem Tempo heraus nicht zu träge sein könnten und digitale Hall-Sensoren die bessere Wahl wären. Die muss man meiner Vorstellung nach auch nicht entprellen und bekommt eine stabile Hysterese.

 

Da denkst Du für das konkrete Problem in die falsche Richtung:

 

Bei hohen Drehzahlen interessiert es überhaupt nicht, wo die Maschine steht - das weiß die Mechanik bei unseren alten Damen von selber. Ansonsten sind die Reedschalter tatsächlich bei weitem schnell genug: inklusive Prellzeiten hat der Reedschalter, den ich rausgesucht habe, eine (edit) Aus-Ein-Aus-Schaltzykluszeit von ganzen 0,8 Millisekunden. Das würde also reichen, um 1250 Mal pro Sekunde zu schalten - die dafür nötigen 75000 Stiche kriegt keine Haushaltsnähmaschine ohne einen Fluxkompensator hin 

 

Eine zusätzliche Entprellung hat sich bei meinen Tests nebenbei als überflüssig erwiesen. Da reicht möglicherweise die Induktivität des Kabels schon aus oder der Controller ist schlicht und einfach zu langsam.

 

Der einzige Vorteil von Hallsensoren ist neben der noch höheren Geschwindigkeit in der Tat, daß Du halt nicht nur "ein" und "aus" hast, sondern da dann auch noch feiner granuliert aufteilen kannst. Nun kommt aber schon wieder ein Aber: das geht nur über einen Analogport des Mikrocontrollers, und der ist langsam und braucht auch noch zusätzlich Erholungszeit (empfohlen sind min. 10ms nach jedem Auslesen für den Arduino Nano Every). Falls Du also wirklich so etwas schnelles detektieren willst, brauchst Du eine ganz andere Elektronik, die deutlich teurer wäre und/oder den Platzrahmen sprengt...

 

Für eine richtige Absolutpositionierung würde ich auf einen Drehencoder gehen. Den aber nachträglich einzubauen wird meines Erachtens nix.

Bearbeitet 28. August 2020 von Golden Panoramic