關於 自動開關 的問題

Question

如果要利用一種會轉動的東西 ( 好比馬達 ) 來帶動捲動東西 ( 線 )，但有個問題是馬達一但通電就轉個不停，而且只會同一方向轉，因為線長是固定的這樣一來線會一直被馬達的轉動給拉扯住，而沒辦法放鬆，有什麼方法可以控制讓馬達會固定轉個幾圈就停下來然後又可以反向轉 ( 也就是假設正轉是5圈然後會停下來固定個幾秒再反轉回 5圈 ，回到最初原點，或者正轉個 2秒後再停住一段時間後又反轉個 2秒但是也是希望能回到最初的原點 ) 馬達只是我的比喩，好像沒有這種東西? 我找了好久都找不到，這應該是 "自動控制" 的一種，還需要像 "TIMER" 或者電磁開關或者還要和其它東西搭配使用才有辦法作的出來? 因為要可以獨立控制停滯的時間，( 假正轉 5圈或1秒後會停住固定，然後再反轉 ) 但是停滯的時間可以獨立控制的，要停 2秒就 2秒要停 5秒就 5秒，然後是用按鍵的方式來控制，因此需要至少 2個以上的 TIMER ，一個 TIMER只能控制一個時間吧!! 還有要按下按鍵才會作動，整個動作的過程是 ＞ 先按下啟動按鍵 ＞ 正轉 1秒或 5圈 ＞ 停住不動個幾秒 ＞ 反轉回原點 ＞ 結束　( 停留的秒數還有轉動的圈數只是比方，不一定非要這樣 ) 還有整體體積希望別太大 ( 儘可能的小，如果不行的話也沒關係 ) 因為這不是主要的重點，要作出像這樣的東西，請問一共需要用到哪些器材才作的出來我要的效果 ?


題目很沉長，如果看不懂題目請發表意見，我會再補充，希望懂這方面的人能夠幫忙，我唯一能作的就是送上 20點作為答謝。

我不清楚要用什麼馬達才作的出來，因為馬達的種類太多，但我又不懂這些，只是希望器材別太貴然後體積小，儘可能整體簡單一些就這樣了，吃電的話 110V (含) 以下都可以接受，我要拉動的東西並不是特別重，大約是 2KG左右，用線綁住的，線的另一端在綁在馬達上帶動 。
我之前有問過店家但是大部分的回答我都聽的很模糊 . . . . 有些店家還不懂這些器材，只知道賣 . . . 我又沒認識學機械或電機電子的人，所以我的問題只能請教知識＋的各位大大了。

我所要拉動的東西重量相差在 10% 以內
( 只是單純的上下運動而已 )

我是希望只要按一次啟動開關就完成

正轉 ＞ 停住 ＞ 反轉回到原點 ＞ 結束

不希望正轉完後停住了還要再按一次開關才會反轉，這樣變成要按兩次了。

我覺得這蠻困難的 . . . . 對我而言

時間或轉數都可以，時間可以用 TIMER 控制，單位以 0.1秒或 0.5秒為單位的都可以，因為要精準的話，時間單位不是小一點較好嗎?
重點是能不能儘可能的回到原點，希望誤差越小越好，雖然用轉數計算會較精準吧，但用時間的話我有考慮過以多個齒輪不同尺寸的方式來減少正反轉圈數的誤差直。
自動控制的部分才是我最頭痛的 . . . . 同樣的問題問了 3題目前只有工程科學類這一區的網友比較懂這些。先謝謝你們的熱心。

馬達的轉速正轉或反轉都是固定的，沒有限定要轉多快，以它自然轉動的速度即可，重點還是正轉後要如何讓它停住我希望停留的時間後再反轉回原點。（我會以多個齒輪不同大小的方式來改變最後拉動物體與放下物體的垂直上下運動速度 )

我不是這方面的繪圖專家，在此補上一張圖希望能更容易理解我的問題
http://home.pchome.com.tw/web/gread1379/123.jpg

Answer 1

用自動門控制器吧....
先說說自動門的原理：
當人站在自動門前~SENSOR感應到時(等於你按下按紐)
此時門開(等於正轉5圈)
停留5秒
關門(等於逆轉5圈)
回到原點stand by
控制方式跟你要求的一樣
至於旋轉的圈數(門開關的距離)決定於兩端的limit sw(微動開關)
停留的時間可調整
馬達的轉速(開門的快慢)可調整
馬達可2段變速(門在快關閉時轉速會變慢)
體積小(約寬10cm*長30cm*厚5cm)

比較一下傳統的控制方式：
所需材料：
共用材料不計入
timer*2(約1000元)馬達旋轉時間及停留時間
變頻器*1(約6000)~~控制馬達轉速~速度太快距離會有誤差~除非用煞車馬達
算一算費用並不划算呢~~~

2005-10-25 19:43:16 補充：
我覺得你應該把你要的說清楚點~例如你的馬達到底要驅動啥?誤差值能有多少?馬達驅動的速度多少?拉多重的東西?是平行的還事垂直的?把問題說清楚比較有利於你想要的答案吧

2005-10-26 21:04:07 補充：
看到你的圖了~~~像一般的自動捲門及車道的閘門都是這樣控制的~你也不用那麼麻煩去用齒輪比來調整速度~這樣速度就定死了~你應該用一台變頻器~然後在上下原點裝sensor或微動開關~再加一個timer就攪定了~~變頻器可做速度控制跟加減速~好用又便宜~至於變頻器怎麼接線跟設定要等你真的決定用變頻器後再問吧....沒說明書在你手上說再多你也會很模糊

2005-10-31 17:51:56 補充：
沒有那麼嚴重吧~點數又不代表什麼~選一種對你有利的方式比較重要吧...

Answer 2

看了那麼多大大精湛的回答，也讓小弟補充一下吧！我個人是建議使用：1、步進馬達+減速機2、步進馬達驅動器 -->含步進馬達約10000元內3、可產生脈波的控制器 -->約5000～6000元內4、按鈕(啟動時使用) -->約100元內5、計時器(用來調整停住的時間長短) -->約300元內6、選擇開關(用來設定目前速度) -->約300元內首先物件只有2㎏內，以步進馬達直接帶動，絕對可以承受的了，所以其實不必再用齒輪來調速，再者步進馬達轉動速度，直接用可產生脈波的控制器來驅動就可以了，只是要做到可以從外部輕鬆的任易調整速度，還要多買一些元件，有點划不來，所以建議用3 段的選擇開關，直接設定快、中、慢，三種速度來控制，其他的就只是基本的控制電路了。小弟在這裡解釋一下，為何沒有採用其他大大的意見：1、伺服馬達組比步進馬達組貴很多，而且因為有ENCODE，雖然動作更精密，但相對的能承受的扭力也比較小，必須採用瓦數更大的伺服馬達，這樣就更貴了。雖然步進馬達也有容易發熱的缺點，但精準度達到0.01㎜也不是問題。2、變頻器也不失為一個簡單便宜的好方法，最主要是調整速度很方便，只要買有附旋鈕面板的變頻器，就可以很輕鬆的調整速度，但是啟動後要停止一段時間再動作，就需要加一個剎車電阻或是在馬達處加上離合器來停止動作，再者如果物體移動的距離太短，或是速度不需很快，那麼調速的功能就會大打折扣了，而且只能以馬達運轉時間來控制移動距離，位置的定位性會比較差，不知道是否服合發問者的實際需求，這些也就要讓發問的大大自己來決定了。

Answer 3

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Answer 4

謝謝中壢之狼的意見，我已經有作補充了

2005-10-31 09:45:24 補充：
我也很傷腦筋!! 網友們的回答確實可以解決我的問題，可是卻很難絕抉擇.....你們都太厲害了，如果沒被我選為最佳解答的網友請不要生氣，其實都很優秀，但是最佳解答只能有一個，如果用票選的方式怕有人會亂投票，所以先謝謝各為了。

Answer 5

您需要的是電磁閥(solenoid)+relay 利用彈簧或磁鐵因該很容易製作的, 通電 ->吸引(或相斥)->延時->復歸
也可以找廠商幫您製作唷~~~希望對您有些幫助^^

Answer 6

看了你的需求之後...強烈建議你使用伺服,以位置控制模式就可以達到你的需求,而且伺服的精度很讓你嚇一跳,所謂位置模式就是你一下達走行命令時,它會走到你所要求的位置上然後就停止等待你下一個命令,位置控制我已經玩到不想玩了,我目前正在使用一百多顆伺服作相位控制,這可是比位置模式更深入......

Answer 7

你的問題不夠精準，會有許多考慮：

如果只是時間控制正、反轉，建議用低階PCL控制就可以了，可是馬達正、反轉瞬間控制最好還是採用傳統迴路避免相間短路。

如果要用馬達回轉圈數控制正、反轉，最好不要這麼做，因為馬達要有slip才會轉動，會造成位移上的累積誤差，可能要加encoder之類的sensor，不過這樣會變的很複雜，要看你的控制應用。

如果你是用來捲線，可能要深入瞭解一下，因為有張力控制，還要看你捲取速度，否則線會被拉斷。

本人提供一個個人經驗是用在病床升降自動控制，非常簡單，就是馬達控制正、反轉，結果發現，上升和下降的時間不一樣，因為有病床的重量，至於30、45、60度角更難控制，因為業主要省encoder成本。

2005/10/24：看來問題減化了，也清楚很多了

有些東西不能混為一談：
先必需要有機械人員將你的實體規劃一下，包括傳動系統，你是要用皮帶傳動還是螺桿傳動還是一般的滑輪傳動(馬達裝在移動物體上)，還有你的定位精度要多少，移動物體一定有慣性。

接下來才是電氣人員上場，你要連續全自動(一指神功)、半自動(一去、一回分別控制、還是寸動(按一下，走一下，故障及試車用)，電氣人員都可以用PLC設計出來。

至於你要來回定位用微動開關或光段開關均可，至於你的定位精度要求，如果你要求高一點或避免物體因慣性而碰撞，可以在採用變極馬達，在到達定位距離剩下20%時設置微動開關或光電開關檢測，當偵測到時減速可以降低停止時的慣性及定位誤差。

2005/10/25 補充

除了位移或路徑控制採用步進馬達或伺服馬達控制外，一般的物體移動控制，用時間控制太危險了，因為機械部份可能因為潤滑不良、磨損等原因會造成整個運動行程的時間差非常的大，最大約可到30%時間差，必需要用光電開關或微動開關來定位確認位置，Timer在這些案例中只能擔任監控功能，例如Timer計時完畢時整個行程是否走完並接受只是在光電開關或微動開關的回饋信號rest timer，否則就會警報。

2005/10/26

再澄清一次：

1. 依據感應馬達的基本原理，馬達不可能定轉速，就算是空轉，除非加變頻器或用直流馬達，不要忘掉轉距，和高度有關。
2. 根據本人曾經製作電動病床的經驗，在有負載的情況下，上升下降的行程時間會不一樣，上升速度慢、馬達轉距高、時間長，下降時、馬達轉距低、時間短，重覆測試發現每次上升時間都不一樣，下降的時間都不一樣。
3. 負載會10%變動，根本不可能利用固定的時間來控制行程。
4. 一定要用微動開關或光電開關定位。
5. 如果考慮慣性問題怕跑過頭，在行程的20%及80%分別加裝微動開關或光電開關將馬達減速，可採用變極馬達來做高、低速控制速度，價格不貴。
6. 要考慮維修、測試及其它意外的可能性，必需加入單動(半自動)、寸動等功能，利用PLC軟體來編寫，不會另外發生費用。

Answer 8

請問馬達是單相馬達或三相馬達？
幾條線？電壓如何？

Answer 9

假設用來控制一般的交流馬達，控制部份的材料清單如下：PLCX1＞＞作程序控制用啟動按鍵X1＞＞啟動用TIMERX1＞＞調整停止時間用（如果轉動以圈數計算計數器）。如果正反轉的時間調整頻率頻繁 TIMER 再＋２。近接開關X１＞＞算轉幾圈用，如果轉動以時間計算近接開關省略變頻器X１＞＞控制馬達轉速及正轉、反轉向用計數器X１＞＞如果正轉、反轉圈數相同如果正轉、反轉圈數不同：計數器再＋１如果轉動以時間計算計數器省略有問題再補充

2005-10-24 01:44:33 補充：
個人看法要便宜：先確定要算時間還是算轉速，用傳統電氣控制、找出需要的速度，用1/8HP附減速煞車，配好減速比，應該是最便宜的方式。

2005-10-30 14:18:01 補充：
TO:版大
個人觀察後之愚見: 中壢之狼、 kolorwell 這兩位網友的能力都足以解決您的問題，又及時的回應您所補充問題，如果最佳解答可以選兩個，毫無疑問的就是這兩位了。

Answer 10

如果驅動物假設是馬達的話，那麼你須要電磁開關，啟動的按鍵。
一 如果用時間控制，則必須再使用TIMER，繼電器(一般型和交替型)
二 如果用轉圈數來控制，則必須使用TIMER，計數器，感應SENSOR，繼電器 (一般型)
三 另外目前尚有一种順序閥控制器，其上方有兩只時間旋鈕，(一ON，一OFF)，如此再加一個一般型的繼菴器就可以了。