Schlupfwächter mit USB

Für die Überwachung eines Ketten- oder Riementriebs im Laborbetrieb benötigt man gelegentlich einen Schlupfwächter, der autonom arbeiten kann und bei Synchonverlust (Kette, Zahnriemen) oder zu viel Schlupf (Flach- und Keilriemen; Seiltrieb) den Antrieb ausschaltet.

Angeschlossen werden zwei Drehgeber. Unterschiedliche Strichzahl ist kein Problem. In Servomotoren sind diese ohnehin bereits eingebaut und können verwendet (angezapft) werden. Ein Relaisausgang dient zum kontrollierten Abschalten der Maschine, ein weiterer ggf. zum Auslösen von Not-Aus.

Eigenschaften des Gerätes

Vorneweg: USB dient hier im Wesentlichen zur Stromversorgung! Aber ganz nebenbei lassen sich auch Istwerte abfragen und Grenzwerte setzen.

Ein Mikrocontroller ATmega8 überwacht die beiden Drehgeber und kümmert sich um die Steuerung der Relais.

Das Kistchen enthält folgendes:

• Stromversorgung via USB oder Geberschnittstelle
• Ein USB-Anschluss für Stromversorgung und Datenübertragung
• HID-Geräteklasse, erspart Treiberinstallation und jegliche Probleme mit 64-Bit-Windows-Versionen (Sollte auch mit Linux und MacOS problemlos laufen.)
• V-USB-basiert, komplett Freeware und open-source
• Zwei Analogvergleicher zur Frequenzmessung (vier wären besser zur Drehrichtungserfassung, war hier nicht nötig)
• Asynchroner Betrieb (Polling, ist hier ausreichend)

Aufbau und Funktionsweise

Die Leiterplatte mit einseitiger SMD-Bestückung ist mittels Eagle entworfen und für die Kleinserienfertigung optimiert. Die Produktionsdaten für die Leiterplatte befinden sich unten.

Der Mikrocontroller enthält einen USB-Bootloader zur einfachen Firmware-Aktualisierung.

Der Schaltung fehlen die beiden 3,9-V-Zener-Dioden in den USB-Datenleitungen. So wie dargestellt funktioniert es mit manchen Laptops nicht oder nur via USB-Hub. Funkionssicherer ist der Betrieb des Mikrocontrollers sowie des Komparators an einem Low-Drop-Längsregler für 3,3 Volt, etwa einem LP2950-3,3. Die Relais können ja an 5 V hängen bleiben.

Einsatzerfahrungen

Zum Einsatz kam das Gerät bis jetzt nie. Daher ist auch die Firmware unfertig.

Das Problem erledigt nun eine LabVIEW-Software. Das macht den Antrieb vom Leben und Tod eines PCs abhängig, leider. (Nicht der PC, nicht Windows, sondern LabVIEW ist da das Hauptproblem.)

Quellen

 Name                    Last modified      Size  Description
 lprintf.zip             2012-09-10 17:40  3.5K  
 printf-Erweiterung.txt  2012-09-10 18:01  6.2K  Gedanken über eine überfällige printf-Erweiterung für Singular/Plural-Ausgabe
 Eagle.zip               2012-02-20 11:34  151K  Schaltpläne [Einsicht]
 Firmware.zip            2024-12-11 12:44  136K  Software [Einsicht]
 DDS130LP.jpg            2011-06-24 09:52  160K  Vorbestückte Platine des Funktionsgenerators DDS130 von ELV