ARTA Turntable MK II

[ente]

Es ist schon einiges an Zeit vergangen seit der Entwicklung des ersten ARTA-Drehtisches. Mittlerweile wurde er etliche Male rund um den Globus nachgebaut. Neben positiven Rückmeldungen wurden uns natürlich auch Kritik und Wünsche übermittelt. So scheint insbesondere die Beschaffung des Drehlagers mit Zahnkranz außerhalb Europas schwierig und/oder teuer zu sein. Je nach Qualität des Drehlagers und der Zahnkranz–Ritzel Paarung macht wohl in einigen Fällen auch das Finden der optimalen Einstellparameter Probleme.

Vor dem Hintergrund dieser Rückmeldungen haben Ralf und ich eine neue Version des ARTA-Drehtisches entwickelt unter Berücksichtigung folgender Wünsche:



Verwendung von Standard-Schrittmotoren
Fertiges Steuerungsmodul mit einfachen Anpassungs- und Kalibrierungsroutinen
Anbindung per USB, LAN (evtl. auch WLAN)
Beibehaltung der Möglichkeit zur Steuerung durch ARTA
Möglichkeit zur Umrüstung des alten Drehtisches soll gegeben sein
Einfaches, offenes mechanisches Konzept, das viel Freiraum beim Eigenbau und der Beschaffung lässt


In der ersten Version bestimmt das Drehlager mit Zahnkranz mehr oder minder die gesamte Konstruktion. Es bestehen nur wenige Freiheitsgrade.

Aus diesem Grunde haben wir uns nach anderen Lagern umgeschaut und auf den Zahnkranz verzichtet. Von diesen Lagern gibt es etliche Typen auf dem Markt wie beispielhaft die beiden nachfolgenden Links zeigen:

Drehteller & -Ringe / Lager günstig kaufen | Pollin.de (https://www.pollin.de/werkstatt-kfz/eisenwaren/drehteller-ringe-lager/)
Drehkränze | Hefter Fertigungstechnik GmbH (drehteller.com) (https://www.drehteller.com/drehkraenze/)

Neben dem Lager muss natürlich auch eine Lösung für die Kraftübertragung vom Schrittmotor auf die Drehscheibe gefunden werden. Hier bietet sich ein Zahnriemenantrieb an.

Pollin: Ihr Online-Shop für günstige Elektronik und Technik (https://www.pollin.de/search?query=schrittmotoren&filter%5B%5D=category:Bauelemente%252FMotoren&filter%5B%5D=Marke:ACT%20Motor)
Zahnriemen, Zahnriemenräder und Zubehör (maedler.de) (https://www.maedler.de/product/1643/zahnriemen-zahnriemenraeder-und-zubehoer)

Allerdings stellt die Realisierung des gewünschten Untersetzungsverhältnisses von ca. 10 :1 schon gewisse Anforderungen an den Geldbeutel und die Beschaffung. Da der Drehtisch bei der Messung von Lautsprechern quasi statisch belastet wird, haben wir nach einer einfachen Selbstbaulösung für das große Zahnriemenrad gesucht und auch gefunden.

Der neue Drehtisch lässt sich mit bordeigenen Mitteln und ein wenig handwerklichem Geschick gut nachbauen. An „Sonderwerkzeugen“ ist lediglich eine Oberfräse erforderlich, was im Lautsprecherselbstbau keine unüberwindbare Hürde sein dürfte.

Die ersten beiden Prototypen sind aufgebaut und laufen. Als Schrittmotor wurde ein ACT Nema17 1,8° verwendet (Pollin, 15,95€).

Variante 1
Zahnscheibe Groß 200 Zähne, Ritzel 20 Zähne, Zahnprofil T2,5, Pollin Drehlager 70x70 (2,95€):
Das Drehlager wackelt wie ein Lämmerschwanz. Es würde nur bei axialer und absolut zentrischer Belastung funktionieren. Aber mit Unterstützung geht es:


Lasttisch gegen Kippung durch Rollen schützen
Zentrierung mittels Kugellager 10x30x9 (1,20€) und einer 10 mm Welle (ca. 4,00€)


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Variante 2
Zahnscheibe Groß 202 Zähne, Ritzel 17 Zähne, Zahnprofil HDT 3M, 225 mm Drehkranz Aluminium, kugelgelagert (Pollin 14,18€)
Die Umsetzung ist einfach. Eine Unterstützung des Lasttisches durch Rollen ist nicht unbedingt erforderlich, aber bei höheren Lasten sicherlich nicht schädlich.

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In Kürze mehr ...

Gruß
Heinrich

[Audio-Mike]

Hallo Heinrich,

ich finde es toll, dass es weiter geht und die Entwicklung nicht still steht :)

Bzgl. Zahnriemenrad: Hast du da Details oder ist das absichtlich nicht näher erläutert?

VG Mike

[ente]

Geduld ;)

Zum Wochenende kommen weitere Details.

VG
Heinrich

[Olaf_HH]

Moin Heinrich
das bisherige Steuermodul ist dann aber nicht verwendbar, oder ?
Habe meinen Teller bisher leider noch nicht gebaut und daher das Modul noch frei.

[ente]

Moin Olaf,

nein, das "alte" Steuerungsmodul ist nicht für Schrittmotoren geeignet, für die MK II Version wird es daher ein neues Modul geben. Beide Varianten funktionieren aber und werden weiter verfügbar sein.

Gruß
Heinrich

[capslock]

Ich hätte dazu eine Schnapsidee: warum nimmt man nicht einen Bogen von Mikrophonen, die von einem Drahtgestell gehalten zu werden, statt die Box zu drehen? Setzt natürlich voraus, dass man die alle gegeneinander kalbriert hat, aber das ist bestimmt einfacher und billiger als ein Drehteller?

[Olaf_HH]

Hm, ok. Danke für die Info.

[Azrael]

Ich hätte dazu eine Schnapsidee: warum nimmt man nicht einen Bogen von Mikrophonen, die von einem Drahtgestell gehalten zu werden, statt die Box zu drehen?
Dafür wären der Raum, in dem ich messe, wohl zu klein: nicht für alle Mikros sagen wir in einem Halbkreis könnte ich dann den nötigen Abstand zu Begrenzungsflächen einhalten. Hat man aber den Platz, ist das natürlich eine Idee, die naheliegt, falls eine ganze Kohorte an Messmikrofonen dann nicht vielleicht zu teuer wird.

Viele Grüße,
Michael

[capslock]

Ich dachte an bauen, nicht kaufen. Habe noch einen Schwung der alten Panasonic-Kapsel, wobei man die vermutlich selektieren müsste. Aber besser ist die Primo EM258, die kann man in der Regel einfach so verwenden. Kostet aktuell 7 Pfund irgendwas bei micbooster, vor nicht allzu langer Zeit noch die Hälfte.

Thema Platz: hängt davon ab, in welchem Abstand Du messen willst. Ein Viertelkreis mit Radius 1 m ist fast handlicher als ein Drehteller, und man kann anders als mit Drehteller auch vertikal messen. Das einzige Thema dürfte sein, dass dafür die Ansteuerung für eine Umschaltung in ARTA fehlt. Oder man müsste einen Controller damit befassen, die Signale für den Drehteller abzufangen und in Signale für Relais zu übersetzen.

[ente]

Natürlich kann man das auch auf diesem Wege lösen. Ist allerdings auch nicht ganz trivial (fragt mal Franky von Monacor).
Je nach gewählter Winkelauflösung benötigt man eine entsprechende Anzahl von Mikrofonen, eine Möglichkeit die vielen Kalibrierdateien in das Meßprogramm einzubinden (im Prinzip neue Software), einen Multiplexer, sofern man nicht händisch umstöpseln möchte, .......
Und letztendlich ist es sogar für die winzigen Elektretkapseln mit der erforderlichen Verkabelung gar nicht so einfach das Haltegerüst akustisch "unsichtbar" zu bauen. Mit gängigen Messmikrofonen wird es ob des Gewichtes mechanisch noch anspruchsvoller und für DIY sicherlich auch unerschwinglich. Nicht zu vergessen, dass jede Kapsel andere Raumeinflüsse sieht (Fensterung), .......
Habe mit Sicherheit noch etwas vergessen :cool:

Gruß
Heinrich

[capslock]

Mir schwebte ein Viertelkreis vor, der um ein Lager rotiert werden kann, das auf Achse vor dem Lautsprecher steht. Wie gesagt, kann dann auch gleich vertikal nach oben und unten messen.

Vor dem mechanischen Aufbau habe ich keine Angst, sind ja winzige Kapseln und je ein Widerstand. Bei den Primos kann man erfahrungsgemäß auf individuelle Kalibrierung verzichten. Ansteuerung aus ARTA ist wohl das größte Problem.

Aber Du hast Recht, was Reflexionen vom Raum angeht. Die wären bei ortsfesten Mikros gerade nicht für alle gleich.

[MK_Sounds]

Ich hätte dazu eine Schnapsidee: warum nimmt man nicht einen Bogen von Mikrophonen, die von einem Drahtgestell gehalten zu werden, statt die Box zu drehen? Setzt natürlich voraus, dass man die alle gegeneinander kalbriert hat, aber das ist bestimmt einfacher und billiger als ein Drehteller?
Bei der PLS 2023 gab es einen Vortrag, ich meine der war von der RPTU Kaiserslautern. Da wurde ein Prototyp vorgestellt, bei dem die Messungen unter versch. Winkeln im Nahfeld auf einen Rutsch gemacht wurden. Dabei ist im Grunde ein Schlitten an der liegenden Box entlang gefahren und die Mikrofone waren auf einem Arm montiert (ich meine es waren 8).
Das ganze war noch gefühlt in einem recht frühen Stadium, schien aber nachweislich schon brauchbare Ergebnisse zu liefern (die Abweichungen zu Messungen im RAR wurden dargestellt). Das ganze geht in Richtung Klippel NFS.
Müsstest du mal recherchieren, ob es dazu auch Papers gibt.

Edit: Die Diskussion sollte man ggf. in einen extra Thread abspalten.

[BDE]

Mal bei Dynaudio schauen:

https://www.youtube.com/watch?v=7pscZLombW8


@ente: Wo landet man am Ende preislich für einen solchen Drehteller und kann REW diesen auch unterstützen?

[Micha_HK]

Hallo Heinrich,

habe auch so einen Drehtisch in Planung. Will es mit einem ESP32 über Wlan Ansteuerung kabellos ausführen. Protokoll zu ARTA habe ich in den Tiefen des Netzes bereits gefunden.
Wie soll die Ansteuerung und Platine bei eurem Vorhaben aussehen? Freie Pläne und/oder fertige Platine zu kaufen?

VG
Michael

[ente]

Zahnriemenscheibe: Nein, natürlich kein Geheimnis, Details kommen am WE.
Steuerung: Prototyp (Platine, Software) sind in der Erprobung. Auch hier die Details in Kürze.

Die Frage, ob REW den Drehtisch unterstützen könnte, kann nur John beantworten. Prinzipiell sollte das kein Problem sein.
Zur Not kann man den Drehtisch mit einem Befehl auch "zu Fuß" steuern.

Mikrofon-Bogen: Ich habe zwar selbst reagiert, würde es aber begrüßen, wenn wir uns hier auf den Drehtisch fokussieren können.

Gruß
Heinrich

[Micha_HK]

Hallo,

als (mechanische) Anregung habe ich dieses Schrittmotor Setup hier entdeckt:
https://github.com/MGX3D/Turntable
Per IP Steuerung mit ESP32 erscheint mir jedoch zeitgemäßer.

VG
Michael

[dougie]

Kurze Info zur Hardware.... ;-)

Ich halte die Steuerung für absolut zeitgemäß. Das war ja die Idee dabei.

Für diejenigen, die gerne alles selber bauen möchten, können sie das mit am Markt bereits erhältlichen Teilen tun.
Die Steuerung verwendet (quasi) einen Arduino Nano oder Uno und die Software ist Industrie-Standard mit dem Namen GRBL (Frei erhältlich auf GitHub)

Natürlich gibt es auch wie immer Leerplatinen oder fertig aufgebaute Module, für den der keine Lust auf Löten hat.

GRBL wurde eigentlich zur Steuerung von 3-Achsen CNC Maschinen oder 3D-Druckern entwickelt, aber was spricht dagegen nur einen Kanal zu verwenden?

Um das Ganze möglichst ohne eine einzige Änderung an ARTA verwenden zu können, hab ich ein Command-Line-Tool geschrieben, mit dem man den Teller dann steuern kann.
Aber aufgrund der weiten Verbreitung von GRBL, gibt es auch viele GRBL GUIs im Netz (die aber dann stand-alone ohne ARTA verwendet werden müssen).

Das Charmante? Ein mal das Übersetzungsverhältnis (Schritte pro Grad Drehung) im EEprom des Moduls gespeichert, fährt man zukünftig die gewünschte Grad Position einfach per Kommando direkt an.
Damit können alle denkbaren Kombinationen von Zahnrädern und Schrittmotoren bedient werden.

Mehr Info? -> https://www.h1f1.de/arta-grbl-drehteller/

VG
Ralf

[Wolfmann]

Ich habe mich auch mit diesem Thema beschäftigt und habe immer das Problem mit dem gezahnten Drehteller und passenden Zahnriemen gehabt. Entweder zu teuer oder gar nicht zu bekommen.
Einen kleineren Zahnriemen und einen passenden Schrittmotor gibt es dagegen nachgeworfen.

Bis ich darauf gestoßen bin das die Verzahnung am Teller so überflüssig ist wie ein Kropf. Man nennt das "over engineered".

Korrigiert mich bitte wenn ich falsch liege.
Wir wollen den Lautsprecher um weniger als 91° in jede Richtung drehen.
Wir wollen den Lautsprecher nicht um 180 oder 360° drehen. Wir bauen kein Karussell und keinen Plattenspieler.

Damit ist es völlig ausreichend am Schrittmotor eine Verzahnung für den Zahnriemen zu haben. Der große Drehteller benötigt nur eine flache Nut damit der Riemen nicht vom Umfang herunter fällt. Ohne "Zähne".
Der Zahnriemen wird am Drehteller an einer einzigen Stelle fixiert. "Nagel rein und gut" mal primitiv ausgedrückt.
Das ist die 0° Stellung. Der Schrittmotor kann nun bis +- 90° vorlaufen, dann erst bremst die Befestigung (der Nagel) die Drehbewegung. Im Extremfall kann man den einen Anschlag auch als 0° Messung definieren und dann 180° vorlaufen.
Was mehr als genug ist oder messt Ihr Eure Lautsprecher zu 360° aus?

Nebenbei, so ein Zahnriemen muss natürlich den Teller gar nicht komplett umschlingen. Er sorgt ja nur für die Wiederholgenauigkeit der Schritte. Er kann also sehr viel kürzer ausfallen bzw. kann beliebig verlängert werden.

Ich denke das wird einen Nachbau um einiges simpler machen, wenn der Drehteller aus einem alten Wooferausschnitt bestehen kann, den man auf ein paar Rollen setzt.

[ente]

Hallo Wolfmann,

wenn man den Drehwinkel auf +/- 85° beschränken will, ist das vielleicht eine Lösung. Letztendlich hängt es vom Größenverhältnis Ritzel /Riemenscheibe (Drehtisch?) ab.
Wenn die Riemenscheibe zu groß wird, ist der Umschlingungswinkel des Ritzels häufig das Problem.
Die wenigen Zähne, die greifen, reichen dann nicht für die Kraftübertragung.

Wir haben mittlerweile etliche Varianten mit Zahnriemen ausprobiert.
Entweder ist das radiale Spiel der Drucklager zu groß (keine konstante Riemenspannung) oder die einleitend bereits genannte Problematik macht Ärger.
So richtig glücklich sind wir mit den jetzigen Lösungen noch nicht.

Die Stepper/Drehlagerlösung mit Zahnkranz funktioniert hingegen völlig problemlos.

Gruß
Heinrich

[Wolfmann]

Ich will doch nicht Eure bestimmt ganz super gebauten Konstruktionen schlechtreden, schalte doch ein mal den Verteidigungsreflex ab.
Das der Drehwinkel auf +- 85° beschränkt ist, ist ein Denkfehler. Das wäre nur der Fall wenn der Drehteller im Durchmesser kleiner als das Antriebsrad des Zahnriemens wäre. Da es aber genau umgekehrt ist, wird der Drehwinkel immer etwas größer als +-90° sein. Man kann auch einen an dem Teller fixierten Zahnriemen doppelt umschlingen und noch mehr Drehwinkel realisieren, aber das wird das räumliche Vorstellungsvermögen der Mehrheit übersteigen. Natürlich muss man sich das ganze einmal maßstabsgetreu aufmalen und die nötigen Längen und Abstände festlegen, bevor man anfängt zu bauen.

Mir geht es darum Leuten, denen das ganze bisher zu kompliziert und teuer war, eine günstige Alternative aufzuzeigen, die simpel zu realisieren ist und auf den teuren verzahnten Drehteller verzichtet. Ein Schrittmotor, auf eine kleine Holzplatte montiert, läßt mit einem Langloch befestigt, ein völlig zweckmäßiges Spannen eines Übertragungsriemens zu, nur mal nebenbei. Gewöhnliche Technik, nicht meine Erfindung.
Viele Bastler arbeiten mit Holz, machen aber dicht wenn es um Metall und hohe Präzision geht.

Die Pyramiden wurden auch ohne CNC, 3-D Drucker, Laser und KI gebaut und funktionieren trotzdem ganz ordentlich.
DIYS muss ja auch nicht immer deutscher Maschinenbau in Reinkultur sein, für ein paar Hobby Messungen darf es auch etwas Gebasteltes von der Resterampe sein, oder?

Ich habe bisher einfach mit der Hand gedreht, ich muss mit meinen Konstruktionen ja auch nichts beweisen und gerichtssicher mit Messdaten belegen. Was ich da falsch mache, beleidigt schließlich nur mein Ohr. Da ich praktisch nur Auslaufware kaufe und daraus etwas baue, sind meine bescheidenen Konstruktionen auch nicht reproduzierbar, was sie für andere relativ uninteressant macht.