Aandrijfmotor autopilot boot

Ik ben aan het kijken naar de opties voor een 'autopilot' in een boot. Ik ben niet heel erg thuis in de wereld van elektromotoren, maar ik schrik van de prijzen van de aandrijfmotoren. Ik vraag me af of dit door de unieke eigenschappen van deze motoren komt of doordat dingen in dit wereldje nou eenmaal snel de neiging hebben om meermaals over de kop te gaan...

Om een idee te krijgen van wat er te koop is: dit zijn de lichtste modellen die geschikt zijn voor mijn boot (hoewel ca 50% overkill):
Optie 1: een ronddraaiende motor die met een ketting op de as van het stuurwiel gezet wordt. Deze levert 20 Nm bij 33 RPM
Optie 2: een lineaire actuator die aan het kwadrant van het roer gemonteerd wordt. Deze unit duwt 290 kg en heeft een slag van 30 cm wat hij in 11 seconden doet.

De unieke eigenschap van deze aandrijfunits is dat ze voorzien zijn van een elektromechanische koppling die de uitgaande as aan de motor koppelt als er spanning op gezet wordt. Dit om te voorkomen dat de motoren met hun enorme vertragingen extra belasting vormen wanneer er gestuurd wordt met het bestaande stuurwiel.

Is er iemand bekend met dit soort motoren in andere toepassingsgebieden? Of zijn aandrijvingen met zo'n koppeling echt unieke producten die alleen in de nautische wereld gebruikt worden?

Lambiek

Special Member

Dit is inderdaad speciaal spul ja. En als het voor een schip is weten ze de prijzen. :)

Maar wat vind jij duur?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Henk H.

Golden Member

Is de slag van de lineaire actiator voldoende? Met een arm (of ketting aan kwadrant en verbonden met de actuator) lijkt een slag van 30 cm mij niet veel roeruitslag te geven.

Om wat voor boot gaat het (lengte, waterverplaatsing, snelheid etc)?

Lambiek

Special Member

Als de arm op de roerkoning niet te lang is gaat dat goed.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Lambiek, deze drives kosten 1000 tot 1500 euro. Dat is toch wel een veelvoud van wat een gewone lineaire actuator in vergelijkbare schaal kost.

Nu gaat het in mijn geval om een boot van slechts 7 meter en 4000 kg, die een maximale snelheid haalt van 15 km/h. Zonder op dit moment benodigde kracht te kunnen meten, denk ik dat de genoemde motoren zelfs nog aardig overkill zijn. Echter, de elektrische koppeling is wel een harde vereiste; ik zou ten alle tijden met een druk op de knop de besturing weer via het stuurwiel over willen kunnen nemen.

Als zo'n koppeling uitsluitend te vinden is in dit soort autopilot drives dan houdt het helaas op. De beoogde toepassing is alleen maar wat comfortverhoging die niet dit soort bedragen rechtvaardigt.

Edit: schematisch lijkt het zo simpel. In feite zoek ik een sterk gereduceerde DC motor met een koppeling zoals een startmotor heeft:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Starter_motor_diagram.png

r3m

Golden Member

Kun je als koppeling niet een magneetkoppeling van een airco misbruiken?

Gr. Remko.

Lambiek

Special Member

Op 25 februari 2021 19:51:57 schreef wieltje:
Lambiek, deze drives kosten 1000 tot 1500 euro. Dat is toch wel een veelvoud van wat een gewone lineaire actuator in vergelijkbare schaal kost.

Heb je wel eens naar een vergelijkbare actuator gekeken met de zelfde specificaties, die zijn niet veel goedkoper. En dat komt door de snelheid, hoe sneller ze lopen hoe duurder ze worden. En het hogere koppel niet te vergeten.

Nu gaat het in mijn geval om een boot van slechts 7 meter en 4000 kg, die een maximale snelheid haalt van 15 km/h. Zonder op dit moment benodigde kracht te kunnen meten, denk ik dat de genoemde motoren zelfs nog aardig overkill zijn.

Heb je al eens getest als je achteruit vaart met volle roeruitslag hoeveel druk er op je roer komt?

En dan ligt het er ook aan wat voor stuurinrichting je schip heeft, is day hydraulisch of met kabels? Ik vermoed met kabels, is veel gebruikt op kleine schepen.

Edit: schematisch lijkt het zo simpel. In feite zoek ik een sterk gereduceerde DC motor met een koppeling zoals een startmotor heeft:

Zo'n koppeling kun je niet vergelijken met de bendix van een startmotor natuurlijk.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Mijn beoogde use case is/was een (bedrade) afstandsbediening waarmee ik handmatig koers kan houden vanaf een andere positie dan direct aan het stuurwiel. Koers houden (of aanpassen) met een bootje als dit heeft geen enorme roeruitslag nodig en daarmee is dus niet perse een drive met hoge snelheid nodig. Bijzondere manoeuvres zoals bijvoorbeeld achteruit slaan zul je sowieso direct met het stuurwiel doen aangezien je hierbij ook de gashendel nodig hebt. Mijn toepassing is dus wezenlijk anders dan bijvoorbeeld een zeilboot die onbeheerd een nacht op open, ruwe zee koers moet houden.

Hoe dan ook, het is me duidelijk dat motoren met een dergelijke koppeling blijkbaar specifiek voor deze toepassing ontworpen zijn en dat mijn wens voor een eenvoudiger en goedkoper alternatief niet haalbaar is.

De suggestie van de airco magneetkoppeling is creatief maar wordt mechanisch een te grote uitdaging voor mij om tot een betrouwbaar systeem te komen.

Zo'n koppeling kun je niet vergelijken met de bendix van een startmotor natuurlijk.

Het principe van een tandwiel dat naar een andere positie op een as geschoven wordt is volgens mij juist precies wat er in die roterende motoren gebruikt wordt als koppeling.

High met Henk

Special Member

@ts:
Kijk eens naar een elektrische bumper lier.
Zijn serie motoren met een sterke reductie.

Draaien niet te hard en hebben een koppeling, zodat je ook in vrijloop kan als het mis gaat.

Lijkt mij hoop problemen op te lossen. En zelfs een kleintje doet 1500 kg.. (3000 lbs)

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???
EricP

mét CE

Met een mechanisch stuurwerk, is het met dit soort dingen altijd een beetje zeuren. Helmstok is nog het makkelijkste: lineaire motor uit een bed oid. heeft vaak kracht genoeg en als je het over wilt nemen, dan klik je het ding los van de helmstok en mag je zelf weer.

Hydraulisch is het ook goed te doen: motor die 2 kanten op kan draaien, pompje erop. En als je zelf wilt sturen, dan is de boel gewoon spanningsloos (je stuurwiel heeft tenslotte z'n eigen pomp...).

Hydraulisch met permanent lopende pomp en (simpel gezegd) electrisch bediende kleppen is sterker, maar vaak voor jachten niet interessant door het toch aanzienlijke stroomgebruik.

Blijft over: iets wat je aan een stuurwiel wat met een kabel knutselt.
Het is in jachtenland niet ongebruikelijk om hier een vorm van snaar voor te nemen. Snaarwiel op de motor. Snaarwiel op het stuurwiel. Mechanische constructie om de boel indien je wilt 'koppelen' op spanning te zetten (of de motor wat verschuiven of een aandrukrol er tussen duwen).

En ja, motoren kosten botweg geld. Er zit relatief veel materiaal in en het moet ook nog ietwat nauwkeurig gemaakt worden. Ik heb ter onderzoek wel eens wat bij de internet chinees vandaan gehaald. De kwaliteit is sterk wisselend, bij vergelijkbare prijzen. Destructief onderzoek was het doel, kosten zijn daarbij ondergeschikt. Voor 1 enkel exemplaar lijkt het me niet de aangewezen weg.

Een ruitenwissermotor heeft waarschijnlijk te weinig vermogen. Vertraging zit er wel al gelijk aan. Wellicht is iets uit een vrachtwagen bruikbaar? En dan inderdaad mechanisch koppelen - relatief makkelijk te maken en 'het werkt altijd'.

Anders eens kijken of je ergens 2de hands tegen aan loopt. Als je geduld hebt, dan kom je wel eens wat tegen...

Lambiek

Special Member

Op 28 februari 2021 09:49:38 schreef EricP:
Het is in jachtenland niet ongebruikelijk om hier een vorm van snaar voor te nemen. Snaarwiel op de motor. Snaarwiel op het stuurwiel. Mechanische constructie om de boel indien je wilt 'koppelen' op spanning te zetten (of de motor wat verschuiven of een aandrukrol er tussen duwen).

Ik ben van plan om zoiets van de zomer te doen op een klein Jacht. Ik had een flinke stappenmotor in gedachten met een tandriemoverbrenging. Er zijn twee stuurstanden en de gene in de stuurhut wordt nooit gebruikt, dus daar moet het komen.

Voordeel is als je de Enable ingang gebruikt dat de motor makkelijk rond draait, zodat je het stuurwiel buiten kunt gebruiken. Op deze manier kun je zowel de snelheid regelen als links / rechts.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
trix

Golden Member

als je de enable disabled en je draait snel aan het stuurwiel voel je toch ook weerstand ?
ook kan de driver dan in storing vallen wat bij terug inschakelen een reset vereist (spanning er af en weer erop).

eigenwijs = ook wijs
Lambiek

Special Member

Op 28 februari 2021 16:43:48 schreef trix:
als je de enable disabled en je draait snel aan het stuurwiel voel je toch ook weerstand ?

Ik heb het op mijn freesbank ook zo om het met de hand te bedienen en dat gaat prima.

ook kan de driver dan in storing vallen wat bij terug inschakelen een reset vereist (spanning er af en weer erop).

Geen last van en als het te snel draait (stuurwiel is een stuk groter dan de poelie op de motor) en anders kan er altijd een relais tussen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
EricP

mét CE

Let even op de spanning die je 'driver' kan hebben als de boel niet enabled is. Je stepper zou als-er hard gedraaid wordt, wel eens behoorlijk wat op kunnen wekken. Daar moet het tegen kunnen. En vervolgens ook niet ergens in sluiting gaan als dat toch niet helemaal lukt, want dan wil die stepper niet meer zo graag.

Lambiek

Special Member

Op 28 februari 2021 18:03:37 schreef EricP:
Let even op de spanning die je 'driver' kan hebben als de boel niet enabled is. Je stepper zou als-er hard gedraaid wordt, wel eens behoorlijk wat op kunnen wekken.

Daarom had ik het er ook over om er eventueel een vierpolig relais tussen te zetten, in combinatie met de Enable ingang.

En dat de motor een behoorlijke spanning op gaat wekken is wel zeker.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
High met Henk

Special Member

Winchrelais kost in China geen drol.
Winch heeft vrijloop
Winch kun je ook met kabel doen en bij nood loskoppelen (idee helmstok met katrollen aan bak en stuurboord) dus met musketonhaken o.i.d.

Die dingen kosten echt geen drol.
Lier 907 kg = 2000 lbs 12V of 24V bumperlier Spierings
€ 85,00
https://link.marktplaats.nl/m1667100399

Geen aandelen

Alleen een terugkoppeling moet je nog maken

E = MC^2, dus de magnetische compatibiliteit doet kwadratisch mee???

HmH, ik vind het idee van die bumperlier met handmatige vrijloop een leuk alternatief. Kost inderdaad geen drol. Misschien is de rol rechtstreeks te gebruiken met een v snaar naar de as van het stuurwiel; dat lijkt me eenvoudiger te doen dan de bestaande staalkabel aan te gaan passen. Ik ga eens kijken of ik zo'n lier kwijt kan op een plek waar ik ook de vrijloop nog handig kan bedienen.

Lambiek: een stappenmotor had ik in eerste instantie ook in gedachten, maar denk je dat dat met de benodigde overbrenging niet teveel weerstand gaat bieden bij handmatige besturing? Die commerciële motoren zullen toch niet voor niets zon koppeling hebben? Als het wel zou lukken met een stappenmotor die niet losgekoppeld wordt dan zou dat natuurlijk ideaal zijn. Afgaande op de 20Nm van de raymarine drive uit mijn startpost zou een nema42 moeten voldoen qua koppel.

[Bericht gewijzigd door wieltje op 28 februari 2021 21:12:51 (13%)]

Shiptronic

Golden Member

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.
Lambiek

Special Member

Op 28 februari 2021 20:47:12 schreef wieltje:
Lambiek: een stappenmotor had ik in eerste instantie ook in gedachten, maar denk je dat dat met de benodigde overbrenging niet teveel weerstand gaat bieden bij handmatige besturing?

Nee daar ben ik niet bang voor, dat loopt erg ligt. Zeker als er een relais tussen zit.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Thanks ship! Dat is ook een leuke oplossing voor de mechanische koppeling. Mijn doel is om het onzichtbaar weg te werken om het bootje zoveel mogelijk origineel te houden. Op basis van Lambieks vertrouwen in een stappenmotor ben ik toch eens aan het kijken wat ik daarvoor nodig zou hebben.

Ik neem de raymarine motor uit mijn startpost als uitgangspunt: die heeft een 20 Nm met 33RPM en wordt geadviseerd met een 1:3 overbrenging. Zou ik dan aan deze stappenmotor van 12 Nm voldoende hebben als ik die combineer met een 1:6 overbrenging?

Dis is zo'n beetje de maximale lengtemaat die zonder al te veel moeite in mijn console kan inbouwen. Hieronder een plaatje van de achterkant van mijn stuurinrichting.

Lambiek

Special Member

Op 1 maart 2021 12:34:23 schreef wieltje:
Op basis van Lambieks vertrouwen in een stappenmotor ben ik toch eens aan het kijken wat ik daarvoor nodig zou hebben.

Oow! Ik zei dat ik het ook ging proberen met een stappenmotor, maar als het met een DC motor werkt moet het met een stappenmotor ook gaan lijkt mij.

Ik neem de raymarine motor uit mijn startpost als uitgangspunt: die heeft een 20 Nm met 33RPM en wordt geadviseerd met een 1:3 overbrenging. Zou ik dan aan deze stappenmotor van 12 Nm voldoende hebben als ik die combineer met een 1:6 overbrenging?

Ik zou voor 20Nm gaan en dan hier kopen. Is een stuk goedkoper.

http://stappenmotor.nl/Stappenmotor/Stappenmotoren/Stappenmotoren_glob…

En vergeet je driver niet.

http://stappenmotor.nl/Stappenmotor/Microstapdrivers/Drivers%20globaal…

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
trix

Golden Member

https://www.omc-stepperonline.com/

is nog goedkoper (denk ik) week of 2 levertijd en rekening houden met het feit dat je 30 % extra moet betalen voor invoer, trouwens ook hoge verzendskosten.
bij nader inzien, voor 1 motor/driver mischien wel net zo duur :)

eigenwijs = ook wijs

Qua kracht heb ik er wel vertrouwen in dat het lukt met een stappenmotor Lambiek. De grote vraag is wat de detent torque in de praktijk met de handmatige stuurervaring zal doen. Een korte zoektocht kom ik zelfs getallen tegen tot 25% van de holding torque...

Ik zal hoe dan ook eerst even moeten wachten tot mijn boot weer uit de winterstalling is om te meten hoeveel ruimte ik precies tot mijn beschikking heb voor een motor. Zowel de bumperlier als de krachtige stappenmotoren zijn namelijk langer dan ik had gedacht.

In de tussentijd nog steeds benieuwd naar andermans ervaringen op dit gebied aangezien ik geen ervaring heb met dit soort motoren :)

@Trix: mooie prijzen maar de verzendkosten nekken 'm inderdaad. Jammer dat ze de motoren niet in hun duitse warehouse hebben.

kan je het niet oplossen met een servomotor ?
Ik heb een servomotor maar het is een 230 V
Hij loopt 2 minuten voor een hoekverstelling van 90 °.
Door het verlengen van de uitgaande hendel kan je de looptijd voor de gewenste hoekverstelling wel verkleinen.
Verder zit er een draaiknop op, die bij indrukken de uitgaande hendel loskoppelt van de motor, waardoor de uitgaande as in gelijk welke positie kan gesteld worden.

DW

Leuk ding DW! Zoiets zou prima bij het roer gemonteerd kunnen worden. Voor mij zou het bij een handmatige koppeling echter wel een vereiste zijn dat dat binnen handbereik van het stuurwiel is; dat is immers de plek waar je de handbesturing weer over wilt nemen.

Intussen ben ik, in afwachting van het eerste voorjaarsbezoekje aan de boot, nog even verder aan het kijken naar een stappenmotor. Een nema42 met 15 of 23 Nm koppel lijkt afdoende te zijn; deze hebben zo'n 6A nodig. Een geschikte driver voor 12V (met geintegreerde booster) heb ik tot op heden nog niet gevonden dus het lijkt erop dat ik eea zou moeten opbouwen met een flinke DC/DC boostconverter ertussen.