DIY Mini-Magnetrührer

Der chaotische Hauptfaden

Moderatoren: Heaterman, Finger, Sven, TDI, Marsupilami72, duese

Antworten
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Hallo zusammen,

Ich bin gerade dabei mir einen kleinen Heizkessel zu bauen um mit Temperatursensoren wie NTCs herumzuspielen.

Das ganze soll so klein wie möglich bleiben.

Was ich schon habe:
-Arduino Nano mit 16x2 LCD
-Ansteuerung mit MOSFET + Heizwiderstand 10 Ohm 4W
-umschaltbare Betriebsspannung 5V/12V
- PID Regler (läuft im Moment eher schlecht als Recht)

Das ganze ist schon auf Lochraster aufgelötet und mein Thermobecken ist eine alte Filmdose aus den vergangenen Fotoapparaten (keine Micro-SD Hülle!!)

Die Dose ist mit Heisskleber auf einer Tollpatschfangschüssel geklebt und auf der Lochraster Befestigt.
Der Heizwiderstand liegt im Salatöl, genauso wie der Sensor (DS18B20).

Wenn ich nun Heize ist es z.B. unten 40°C warm und oben fast 50°C. Das in einem Bauraum von vll. 25ml.
Hätte ich so nicht erwartet.

Wie kann ich die Temperatur ungefähr gleichmäßig verteilen?
Als erstes fällt mir da der Magnetrührer ausm Chemieunterricht ein. Alo ab nach eBay und gucken was der Krempel kostet.
Naja, für 20 bis 50€ ist einiges an Auswahl dabei, aber kein DIY Kit für Minnimalisten, sondern nur große Kästen für 1-5Liter.

Mein nächster Gedanke: ab in Keller, Lüfter suchen und Magnete draufbichen. Gedacht, getan. Der 50mm Chinalüfter für 12V läuft erst bei 4V an und dreht mit geschätzt 2000 RPM. Vieeeel zu schnell. Mein Magnetstäbchen hüpft herum wie eine Fliege auf Speed.

Was würdet Ihr empfehlen? Klappergetriebe?
Ein vernünftiger Magnetfisch könnte auch helfen, aber die Dehzahl passt dann immernoch nicht.
Dateianhänge
IMG_20200319_193502_617.jpg
IMG_20200319_193710_111.jpg
ch_ris
Beiträge: 3029
Registriert: Mo 30. Nov 2015, 10:08

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von ch_ris »

vielleicht 3 oder 5 magnete statt 2. in der hoffnung das es zu einer Untersetzung kommt. oder den fisch rotationsymetrisch machen.
:?:
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Der Fisch wird ja dann eh ein gekaufter, der vernünftig in der Mitte aufliegt.

Aber mir geht es erstmals um die Übersetzung oder um die Drehzahl.
Kennt jemand kompakte Motoren, die langsam drehen? Am besten auf 5V Basis?
Bei den kleinen Motoren fallen mir nur Schrittmotoren (ein bisschen zu viel des Guten) und diese Lüftermotoren ein.
Benutzeravatar
Finger
Administrator
Beiträge: 7392
Registriert: Di 12. Jun 2012, 20:16
Kontaktdaten:

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Finger »

Oder ein paar Spulen wickeln und das Magnetfeld selber drehen. Dein Aufbau ist ja schon sehr klein. Ein Syncronmotor aus einer Schaltuhr könnte was sein. Der braucht allerdings AC. Schrittmotoren gibts auch in sehr klein und passende Schaltungen dafür auch.
Benutzeravatar
Alexander470815
Beiträge: 2371
Registriert: So 11. Aug 2013, 15:42
Wohnort: D:\Hessen\Gießen

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Alexander470815 »

Motoren von einem größeren Lüfter wären wohl besser geeignet.
Also Dimension 120mm Lüfter, mit mittelmäßiger Leistung drehen die so 3000 U/min.
Wenn man da einen nimmt der schon einen PWM Eingang hat dann sollte man den ganz brauchbar regeln können.
Ggf. sogar closed loop mit der Drehzahl vom Feedback Pin.

Alternativ eben einfach ein normaler DC Bürstenmotor, die lassen sich mittels PWM ja auch leicht regeln.

Ich hatte mal einen Rührer repariert der hatte einen normalen Asynchronmotor der mittels Phasenanschnittdimmer geregelt wurde.
Drehzahlerfassung ging über einen Zahnkranz mit Gabellichtschranke.
Der hatte als Magneten einen recht großflächigen Ovalen Ferrit Magneten, etwa 5*3cm geschätzt.

Auch hatte ich schon einmal einen der komplett Solid State war, also nur ein vergossener Klotz der das Drehfeld elektronisch erzeugt hat.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Alexander470815 hat geschrieben: Do 19. Mär 2020, 21:26 Motoren von einem größeren Lüfter wären wohl besser geeignet.
Also Dimension 120mm Lüfter, mit mittelmäßiger Leistung drehen die so 3000 U/min.
Wenn man da einen nimmt der schon einen PWM Eingang hat dann sollte man den ganz brauchbar regeln können.
Ggf. sogar closed loop mit der Drehzahl vom Feedback Pin.
Sehr gute Idee. Da habe ich doch gleich die Wühlkiste geplündert und einen Drehmomentvergleich der Großen Lüfter gemacht. Eigentlich sollte ich nicht so groß gehen, aber nach der EBay Recherche zu Getriebemltoren habe ich mich doch für den 120er Lüfter entschieden.

Bei 5V hat er noch genug Drehmlment um die Magnete über den Boden zu schleifen. Aber wenn sich der Stab mal schön um den Mittelpunkt dreht im Öl, geht das ab wie ein Mixxxer.

Mal gucken ob ich am Nano noch PWM Pins frei habe. Das Display habe ich wahllos ieo rangelötet (was die Bibliothek vom letzten Projekt eben so eingespeichert hatte).
Der Timer 0 ist vom PID belegt und der Timer 1 vom Heizer-PWM.

Jetzt mal DaBla wälzen, was der ATmega328 noch so frei hat

Ich hoffe, dass der Lüfter über PWM noch langsamer geht als mit 3,8V (wo er abschaltet)

Grüße

Jch
Benutzeravatar
BernhardS
Beiträge: 1751
Registriert: Fr 23. Okt 2015, 19:58

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von BernhardS »

Bohrmaschine oder Akkuschrauber. Eine Schraube mit 6-Kantkopf einspannen und auf zwei gegenüberliegenden Seiten Magnete drauf.
Mit einer oval verbogenen Schlauchschelle um den Drücker kann man recht feinfühlig regeln.

Ein schön langsam laufender Motor ist auch ein Mixer bei 25-40Volt.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Ich habe zwar noch 2 alte Akkuschrauber im Keller. Einer davon sollte mal das Auswurfrohr von einem Mähdrescher ausdrehen, aber daraus ist (noch) nix geworden.
Aber so ein Akkuschrauber ist ungefähr 10fach größer als ich es gerne hätte. Und das geforderte Drehmoment ist auch ein bisschen weniger ;-)

Die Software ist schon Programmiert und in EAGLE ist das Layout auch schon erweitert.

Morgen gehts ans Löten und erproben

Grüße
Jch
Benutzeravatar
Bastelbruder
Beiträge: 11482
Registriert: Mi 14. Aug 2013, 18:28

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Bastelbruder »

Irgendwann macht es dann Sinn, Steuerelektronik und Antriebswicklungen getrennt zu besaften.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Bastelbruder, ja da hast Du Recht, aber ich beschränke das mal auf den Minimalismus, bis was kaputt geht.

Der 120er Lüfter dreht mit PWM noch ein bisschen langsamer.
Die Wichtigste Erekenntniss des heutigen Tages: der AVR-GCC ist DWH (doof wie Hundescheisse).
Wegen jedem vergessenem Strichpunkt kackt der sich in die Hose, aber wenn man mal was wichtiges vergisst wie das "=" dann kommt keine Fehlermeldung und man sucht stundenlang nach allen möglichen Fehlerquellen.

Code: Alles auswählen

TCCR2B |=((1<<CS22)|(1<<CS21)|(1<<CS20)); //MIt einem = geht der code viel besser
Man sollte den Magnetfisch genauso lang machen, wie die Rotormagnete ihre Zentren auseinander haben. Ist der Fisch länger, fängt er zu schnell das Zappeln an, ist er kürzer wird zu wenig Suppe gerührt.

Und der Plastiknippel vom Spritzguss ist ein NOGO. In der Luft wirbelt der Magnetfisch munter um den Nippel herum, aber in Suppe eskaliert er. ==> Filmdose durch Schnapsglas getauscht.


Jetzt muss ich erstmal an der Mechanik weiterbauen, dass ich das alles festbauen kann und Zentrieren kann

Grüße
Jch
Dateianhänge
photo_2020-03-20_17-42-50.jpg
photo_2020-03-20_17-42-48.jpg
Benutzeravatar
Hightech
Beiträge: 11306
Registriert: So 11. Aug 2013, 18:37

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Hightech »

Zum Experimentieren mit NTC würde ich schlicht eine Heizung an einen Alu-Klotz schrauben und die Testfühler mit einer Klammer befestigen.
Gleichmäßige Wärmeausbreitung im Medium und keine Sauerei.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Das mit dem gleichmäßigen Ausbreiten musste mir nochmal erklären.

Wenn ich in meinem Experimentierschnapsglas 40°C einstelle und das mit 3 unabhänigen Thermosensoren messe (DS18B20, K-Typ für DMM, und China Thermometer) und ungefähr -+0,5°C Abweichung zwischen den 3 Sensoren habe, gehe ich davon aus, dass die Temperatur stimmt.

Wenn ich nun meinen NTC in Stecknadelkopfgröße nehme und will meinen Schmitt-Trigger abgleichen, muss ich den Lötkolben auf fast 150°C stellen, weil ich keinen vernünftigen/vertrauenswürdigen Wärmeübergang hinbekomme.

Vielleicht würde bei einem größeren Metallklumpen weniger Umgebungskälte stören, aber ich denke nicjt, dass ich so genau hinkomme wie mit meiner Sauerrei.

Mal gucken wann das Salatöl das Stinken anfängt.

Mit öligen Grüßen

Salat
Dateianhänge
IMG-20200320-WA0019.jpeg
IMG-20200320-WA0017.jpeg
sysconsol
Beiträge: 4059
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von sysconsol »

Wegen der Rührerrei:
Ein Spindelmotor eines einfachen CD-Players. Und ein Widerstand davor.
Das sind bürstenbehaftete DC-Motoren. Ein Magnet ist schon auf der Aufnahme drauf,
wenn die CD nicht geklemmt wurde.

Kleine Magnetrührer machen das nicht anders - für das Geld eines großen einfachen ...

Oder wirklich vier bis sechs flache Spulen wickeln und ein Drehfeld erzeugen.
Wobei das wieder mehr Aufwand ist.
Benutzeravatar
xoexlepox
Beiträge: 4814
Registriert: So 11. Aug 2013, 19:28
Wohnort: So etwa in der Mitte

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von xoexlepox »

Oder wirklich vier bis sechs flache Spulen wickeln und ein Drehfeld erzeugen.
Wobei das wieder mehr Aufwand ist.
In einem alten Floppy-Drive müsste das Grundmaterial enthalten sein, incl. Motortreibern ;)
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Danke für die Tipps Jungs, aber er rührt doch schon. Mit dem Motor eines 120mm Lüfters und PWM vom ųC.

Nur das LCD macht mit ein bisschen Sorgen. Das läuft immer voll mit weissen Strichen und Balken.

Ich denke das kommt vom Heiz-PWM. Kondensatoren zum glätten am MOSFET-Ausgang und Display-VCC- und Kontrast-Eingang haben nix geholfen.

Komisch...
Benutzeravatar
Bastelbruder
Beiträge: 11482
Registriert: Mi 14. Aug 2013, 18:28

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Bastelbruder »

Kondensatoren zum Glätten von PWM bringen genau garnix. Wirksame Hilfe ist die Begrenzung der Flankensteilheit. Dazu von Gate nach Drain einen nF-Kondensator in der Größe der FET-Gatekapazität hinzu und eventuell einen Gate-Vorwiderstand. Die Werte sind natürlich schaltungsabhängig ...
Achja, der FET produziert während der Umschaltzeit etwas Wärme.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Hallo,

ich bin gerade dabei den PID Regler einzubinden. Er funktioniert
halbwegs, aber der Integrierer ist zu fleissig. Wie kann ich das
Anti-Wind-Up einprogrammieren?

In der AVR221 AppNote

ist der Quellcode für den PID Regler. Wo sollte ich jetzt dem Integrator
einen Strich durch die Rechnung machen?

Code: Alles auswählen

// Calculate Iterm and limit integral runaway
  temp = pid_st->sumError + errors;
  if (temp > pid_st->255) {//maxSumError;
    i_term           = 255;//MAX_I_TERM;
    pid_st->sumError = pid_st->255;//maxSumError;
  } else if (temp < -pid_st->0) {//maxSumError;
    i_term           = 0;//-MAX_I_TERM;
    pid_st->sumError = -pid_st->0;//maxSumError;
  } else {
    pid_st->sumError = temp;
    i_term           = pid_st->I_Factor * pid_st->sumError;
  }




Die auskommentierten Werte sind die aus dem originalen Code und die 0
und 255 kommt von mir.
Was mache ich falsch? Weil so funktioniert es nicht. Der C++ Code ist
mir bisher noch nicht geläufig.
Ich will ja den Ausgang vom Regler auf 256 skalieren, weil es auf einem
PWM Ausgang geht.


Grüße
Jch
Benutzeravatar
Alexander470815
Beiträge: 2371
Registriert: So 11. Aug 2013, 15:42
Wohnort: D:\Hessen\Gießen

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Alexander470815 »

Den D Anteil würde ich weg lassen, so kritisch ist das ganze jetzt auch nicht.
Anti Windup machst du so das sobald deine Stellgröße(=PWM zum Lüfter) am Anschlag ist(oben oder unten) du den Fehler Anteil nicht weiter hinzu addierst.
Sonst programmier den Regler einfach selber für einen PI ist das wirklich kein Hexenwerk.
Benutzeravatar
Jch
Beiträge: 216
Registriert: Do 2. Jul 2015, 22:14

Re: DIY Mini-Magnetrührer

Beitrag von Jch »

Der D Faktor steht auf 0. Also quasi auskommentiert. Auf dem D war ich auch nie aus. Ein reiner PI Regler dürfte für die träge Heizung allemal reichen.

Ich habe versucht, das Umzusetzen, was Du gesagt hast, aber kann das so stimmen?

Code: Alles auswählen

	// Calculate Iterm and limit integral runaway
	temp = pid_st->sumError + errors;
	if ((temp > 0) & (temp <32000))
	{
		/*if (temp > pid_st->maxSumError) {//
			i_term           = MAX_I_TERM;//
			pid_st->sumError = pid_st->maxSumError;//
		} else if (temp < -pid_st->maxSumError) {//
			i_term           = -MAX_I_TERM;//
			pid_st->sumError = -pid_st->maxSumError;//
		} else {*/
			pid_st->sumError = temp;
			i_term           = pid_st->I_Factor * pid_st->sumError;
		//}
	} else{i_term =0;}
	// Calculate Dterm
//	d_term = pid_st->D_Factor * (pid_st->lastProcessValue - processValue);

	pid_st->lastProcessValue = processValue;

	ret = (i_term + p_term) / SCALING_FACTOR;//d_term + 
	if (ret > 255) {;//
		ret = 255;
	} else if (ret < 0) {;//
		ret = 0;
	}

	return ((int16_t)ret);
Weil, wenn der "ret" auf 255 steht und ich den Sollwert reduziere, dann dauert es, bis "ret" auf <255 fällt. Also muss der immernoch in irgendeiner Begrenzung stecken.
Antworten