Rollenprüfstand für Mikromobilität dimensionieren

Herrx

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Hi Leute,

Ich bin dabei einen Rollenprüfstand zu bauen, aber bei mir scheitert es leider schon an der Dimensionierung.
Also ich benötige einen Prüfstand mit 2 Spurrillen. Ich wollte ihn Modular aufbauen, sodass ich wahlweise auch nur eine Spur z.B. für Pedelecs nutzen oder auch die Steuerung außerhalb von einer Klimakammer positionieren kann. Die Fahrszenarien sollen mit MATLAB simuliert werden.
Jetzt zu meinen Fragen.
Wie Steuere ich die Motoren an? SPS war meine Idee mit FU's.
Was brauche ich für Motoren? Worauf muss ich da achten? Laufen vermutlich auch als Generatoren wenn das E-Bike o.ä. gas gibt.
Was brauche ich für einen Motor der die Pedale vom Pedelec antreibt.
Welchen Motor kann ich so genau kontrollieren, dass er zwischen 0-6 km/h z.B. eine Rollifahrt simulieren kann.
Wollte vielleicht noch ein HMI zur Darstellung einbauen.

Danke schon mal für die Antworten. Bei Fragen gerne Fragen.
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Hallo,

FU's würde prinzipiell gehen. Für den Antrieb der Räder allerdings Rollen zu nehmen sehe ich als fragwürdig an - das entspricht ja nicht den realen Bedingungen (du ziehst ja im wirklichen Leben auch nicht die Strasse unter dem Bike her).
Ich würde das Bike also eher über die Pedale antreiben und die Räder (als Last- oder Steigungs-Simulation) abbremsen.
Wenn der Motor stark genug ist oder eine Geber-Rückführung hat wirst du die jeweils vorgegebene Geschwindigkeit auch genau erreichen (vorausgesetzt du kennst die Übersetzungs-Verhältnisse auch genau).
HMI macht auf jeden Fall Sinn - ggf. ja auch zum Einstellen der Parameter deines Tests ...

Gruß
Larry
 
... das Ding auf dem Bild (und der Beschreibung dazu) entspricht aber eher dem, was ich geschrieben habe als dem, was du geschrieben hast ...
Die Rollen erzeugen eine unterschiedliche Belastung ...

Gruß
Larry
 
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Die Geschwindigkeit, die du wirklich fährst ist die des Hinterrades - du mußt also an der Stelle messen wenn es korrekt sein soll.
Der Rollwiderstand, der entsteht kommt von dem Unterschied der Rollen zu dem des Hinterrades - wobei du dein Hinterrad dafür dann auch noch mit einem passenden Gewicht an die Rollen drücken mußt.
Für den Zweck würde ich dann ggf. auch eher auf einen Servo-Antrieb setzen.

Wenn du also eine vernünftige Simulation erschaffen willst dann mußt du dein Fahrrad über die Pedale (oder deren Welle) antreiben. Das wäre dann die Kraft (und die Geschwindigkeit), die der Fahrer dem System spendiert. Dann hast du vielleicht den E-Motor mit am Start, der dann dafür sorgt, dass du schneller fährst als du trittst. Da du aber die Übersetzung Pedale zum Hinterrad kennst kann du ja errechnen, ob du motorisch oder generatorisch "unterwegs" bist.

Nicht dass wir uns da falsch verstehen - ich habe so einen Prüfstand noch nie gemacht (andere Prüfstände schon) ... aber so würde ich es angehen ...

Gruß
Larry
 
Jo. Danke schon mal. Ja ich würde auch so vorgehen. Nur ich kenn mich gar nicht mit Motoren und der Ansteuerung aus. Hier erstmal ein Bespiel von einem Pedelec Prüfstand.

http://www.ebike-checker.de/

Jetzt gibt es da 2 Motoren (ich vermute Servos) worauf muss ich bei der Dimensionierung achten? Hatte mir jetzt mal 2kW als Leistung gesetzt. (Eric Zabel tritt mit 2000W bei der Tour de France in die Pedale)

Wie Steuere ich einen Servo an? brauche ich eine SP? Kann ich auch einen Normalen Motorcontroller nehmen? Brauch ich eine Spezielle Einheit an meiner SPS? Ich will die Messergebnisse mit LabVIEW aufzeichnen. Kann ich die Motoren direkt aus MATLAB oder LabVIEW ansteuern? Ohne SPS? Danke schon mal!
 
... wenn ich an Maschinenbauer für Automobilprüfstände denke, dann nutzen die MATLAB SIMULINK um z.B. Regelungsstrukturen zu erstellen und diese auf eine SIMATIC / SIMOTION oder direkt auf einen Antrieb zu portieren. Da wird dann z.B. nur die Drehmomentregelung von der Antriebsregeluing genutzt und die Drehzahlregelung selbst geschrieben (incl. Übergangsregler bei Gangwechsel etc.)
http://w3.siemens.com/mcms/mc-solut...ons/test-stands/Pages/integration-matlab.aspx

Eine Ansteuerung über LABVIEW kann z.B. wie folgt umgesetzt werden:
http://w3.siemens.com/mcms/mc-solut...ruefstaende/Seiten/labview-schnittstelle.aspx
 
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http://w3.siemens.com/mcms/mc-solut...x#SINAMICS_20S120M_20_e2_80_93_20Beschreibung

Also so eine Kombo muss ich bestellen. Sieht da halt nicht so super günstig aus. Daher. Gibt es da noch andere vergleichbare Anbieter? Also für meinen Prüfstand brauche ich dann 3 von diesen Antrieben. Einen für die Pedale, einen für das Hinterrad und einen wenn ein Rollstuhl da drauf steht. (2 Parallele Räder).

Danke schon mal. Und worauf muss ich da achten?

http://w3.siemens.com/mcms/mc-solut...-1fk7.aspx#SIMOTICS_20S_1FK7_20Compact_20_CT_

High dynamic? 2000u/min? oder was ist günstig oder was ist praktisch?
 
Hallo,

in solchen Fällen würde ich zu einer S7-1500 mit Matlab Targets tendieren. Hier kannst du deine Modell ablaufen lassen und als Sollwert ein Moment (mit Drehzahlgrenzen) im Antrieb vorgeben.
Die Rollen sollten für eine vernünftige Dynamik mit Synchronservos mit vernünftigen Geber (sin-cos) angetrieben werden.
Du musst sowohl die Rollen als Last sehen (z.B. Bergauffahrt) wie auch Antrieb (z.B. Bergabfahrt). Bei zwei Rollen macht es auch noch Sinn überlagert einen Lagegleichlauf zu implementieren. (Entweder selber in Matlab, mit TO in der Steuerung oder als Gleichlauf im Antrieb.
Der Sinamics S120 kann sowas.
Die Sollwertvorgabe würde zwischen Steuerung S7-1500 und Antrieb S120 mit Profinet IRT in 250µs erfolgen.

Wenn du zusätzlich noch mit den Pedalen Energie ins System einbringen möchtes mit Lagerbelastung (realitätsnah), brauchst du noch zwei Roboter die die Bewegung des Fahres mit den Füßen nachbilden.

Um vernünftig zu Messen solltest du zwischen Motoren und Rollen auch noch eine Drehmomentmesswelle verbauen, evtl. von HBM T12 mit TIM-PN.

Jetzt musst du aber mal deine Mechanik dir überlegen und dann die Anforderungen an Genauigkeit, Prüfszenarien und Momenten überlegen.
Wenn das ganze noch in die Klimakammer soll (-40°C - +80°C) machen Wassergekühlte Motoren Sinn, hierfür ist es auch beim S120 möglich mit einem "nicht momentenbildenden Strom" für die kalten Temperaturen eine Heizung der Motoren vorzunehmen um die Umgebungsbedingungen der Motoren sicherzustellen. Sonst steigen dir die Motoren mit Geberfehler aus.

Wenn möglich würde ich die Motoren ausserhalb der Klimakammer positionieren.

Spannende Anfrage, hierzu gibts bei Siemens eine Abteilung, die speziell zu solchen Anfragen dich unterstützen wird um das passenden Konzept mit dir zu erarbeiten.
 
@SUW:
Na ... mit einem Roboter würde ich die Pedale nun nicht unbedingt betätigen - man muss ja nicht mit Kanonen auf Spatzen schiessen. Ein Kurbeltrieb oder ein Wellenadapter auf die Pedalwelle würden es hier genauso tun. Antreiben würde ich das dann natürlich mit einem Servomotor.

Gruß
Larry
 
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Hallo,

ich habe einmal eine Frage zur generellen Dimensionierung von solchen Anlagen? Wie kann ich entscheiden welche Komponenten ich benötige und wo beziehe ich sie her. Wie kann ich sicher sein, dass eine Wago SPS auch mit einem Beckhoff Antrieb funktioniert. Oder welche Komponenten kann ich kombinieren?

Danke schon mal.
 
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