Motoren, Hubs und ihre Leistung

[brickronny]

Ich hab viel gesucht aber wenig Erfahrungswerte gefunden, wenn es darum geht, wieviel Leistung aus einem Hub eigentlich - in unserem Fall - auf die Schiene zu bringen ist.
Am konkreten Beispiel tauschen Thomas / Ts__ uns seit einiger Zeit über die Entwicklung seines Krokodils aus - und meiner Variante davon in Dark Green .

Ich habe seine Antriebstechnik übernommen, so dass unsere Modelle zu dem Zeitpunkt weitestgehend vergleichbar waren.
In jedem der zwei Vorbauten werkelten je ein Powered Up L-Motor, beide angeschlossen an einem Hub im Mittelteil. Die Übersetzung ist 1:1, das Getriebe sieht wie folgt aus:



Die Achse in Tan steckt im Motor.

Wir stießen beide auf folgendes Problem: Auch mit frischen Batterien fing der Hub bei Betrieb schnell an orange zu blinken. Das ist das Signal für leere Batterien. Unsere Schlussfolgerung: der Hub ist überlastet. Die Geschwindigkeit war ohne Waggons okay. Anhand der zurückgelegten Wegstrecke lässt sich ableiten, dass der Motor mit ca 180 u/min gedreht haben dürfte, was seiner Leistung bei 9V nahe kommt (siehe weiter unten erwähnte Quelle). Er klingt aber schon recht angestrengt (wobei ich das auch bei wenig Last immer wieder bei den Lego Motoren denke...). Diese Leistung brach zum einen mit ein paar Waggons, zum anderen mit fortschreitender Betriebsdauer (dann wirklich leere Batterien) deutlich ein.

Das oben gezeigte Getriebe lässt sich mit der Hand recht leicht drehen, wir haben das als Problemquelle erstmal ausgeschlossen (außer ein zwei Stabilitätsverbesserungen, die aber erstmal an der Übersetzung nichts ändern).

Erste These: der PU Hub kann keine zwei PU L-Motoren unter Last versorgen.
Ich habe mich hauptsächlich an diesen Informationen zu den verschiedenen Motorcharakteristiken bedient.
Auf dem gleichen Blog gibt es auch ein paar Infos zu Hubs und ihren Batterien. Allerdings fehlt der PU Hub. Ich würde gerne wissen, wieviel Strom der PU Hub eigentlich liefern kann. Auf der Seite wird z.B. erwähnt, dass das Power Functions Battery Pack auf 750mA begrenzt ist. Wenn es eine solche Grenze auch für den PU Hub gibt und man die Stromaufnahme vom PU L-Motor abliest (ca 500mA), ist klar dass 2 Stück davon zu viel sind. Aber gibt es diese Leistungsgrenze? Oder haben wir bei dem Kroko doch ein anderes Problem?

Ein Erfahrungswert von Thomas ist noch, dass er eine Lok mit zwei Power Functions L-Motoren (auch ca 500mA) an einem PF Hub ohne Probleme betreibt. Verhält sich hier der PF Hub vielleicht anders als der PU Hub der schneller Alarm schlägt oder eine andere Leistungselektronik hat?

Thomas hat sich nun für einen BuWizz entschieden und damit alle Probleme beseitigt. Das Krokodil rennt. In jeder Hinsicht, denn interessanterweise haben die PF L-Motoren auch eine andere Übersetzung als die PU L-Motoren (zumindest nach o.g. Seite) mit 270 u/min vs 200 u/min bei 9v. Und obendrauf kommt dann noch die bessere Stromversorgung vom BuWizz.

Ich habe bei meiner Version irgendwie noch den Ehrgeiz sagen zu können: der Antrieb ist mit LEGO Hausmitteln möglich - okay, ist er jetzt schon - aber noch nicht zufriedenstellend . Ziel ist weiterhin zwei Motoren mit einem Hub zu nutzen. Wie komme ich nun aus der Nummer raus?
Werde ich mit zwei WeDo M-Motoren glücklich? Die ziehen 2x 300mA und drehen mit 270 u/min. Also sowohl Gesamtleistung im vermeintlichen Leistungsrahmen des PU Hubs als auch eine etwas passendere Endgeschwindigkeit als die 200 u/min der PU L-Motoren.
Performen zwei eigentlich schwächere M-Motoren besser weil sie den Hub nicht überlasten als zwei zu leistungshungrige L-Motoren die nicht frei drehen können? (oder, ich komme noch mal zu o.g. These: ist doch das Getriebe problematisch und alle Problem wären weg, wenn man z.B. die vielen 8-Zahn-Räder loswerden würde? Wobei der Frei-Drehtest ja eigentlich OK erschien)

Jeder Hinweis ist willkommen. Seid ihr an die Grenzen der Hubs gestoßen? Habt ihr (Zug)antriebe schon mit zwei PU M-Motoren gelöst? Oder zwei Zugmotoren an nur einem Hub (2x 400mA) erfolgreich unter Last betrieben?
(und ist das eigentlich mehr ein Zugthema oder Lego Technik? Ich hab mich mal für letzteres entschieden...)

 

[Gimmick]

Schau mal auf dem Kanal von Sariel, da vergleicht er zuletzt Batterien und hängt auch zwei L-Motoren an einen Technic Hub im Buggy

Wenn die Leistung nicht reicht, schau Dir mal den Buwizz V3 an, der jetzt demnächst verfügbar ist, der hat PU Anschlüsse.

 

[RR76]

Ich kann nur zum Technic-Hub in Trucks berichten.

Die meisten meiner Trucks (und auch die meisten, die ich sonst kenne) werden von 2 XL-Motoren angetrieben, ob PU oder PF.
Bei PF ist es üblich, am SBrick zwei Motoren auf einen Port zu koppeln, ich habe aber auch schon gehört, dass SBricks die Belastung nicht auf Dauer überleben.

Bei PU haben wir sehr schnell festgestellt dass der Hub mit 2 XL an zwei Ports sehr früh anfängt zu blinken und abzuschalten. Ich glaube aber dass das ein rotes Blinken war.
Das Blinken und Abschalten lässt sich stark verzögern indem man dem Hub vorgaukelt, es wäre ein Zug-Motor ohne Elektronik angeschlossen. Damit sind die Trucks wieder fast auf dem gleichen Leistungsniveau wie mit PF.
Da ich zum Fernsteuern mittlerweile Playstation-Controller über Atom lite nutze muss ich den Atom irgendwie mit Strom versorgen und manchmal auch die Kabel verlängern. Dafür löte ich PF-Stecker an einen Motor und baue einen PU-PF-Adapter mit Anschluss für den Atom. Im TGX habe ich auf diesen Adapter zwei XL-Motoren gesteckt und musste feststellen, dass er schon ohne Trailer deutlich weniger Leistung hat als wenn die zwei Motoren auf zwei Anschlüssen liegen. Da hier noch keinerlei Blinken auftritt begrenzt der Hub offensichtlich den Strom.

Irgendwo habe ich auch gelesen dass in der Praxis der L bei gleicher Leistung mehr Strom zieht als der XL. Für den XL habt Ihr aber vermutlich keinen Platz (unterstelle ich einfach mal).

Habt Ihr schonmal mit einem Technic-Hub getestet, ob das gleiche Problem auftritt? Das ist zwar keine Lösung, würde aber vielleicht aufzeigen, ob es wirklich am PU-Hub liegt.

 

[brickronny]

Schau mal auf dem Kanal von Sariel

Danke für den Link! Es ist zwar einerseits nicht so richtig vergleichbar, weil er den größeren Technik-Hub nutzt, aber was dennoch ähnlich und interessant ist: auch er hat Probleme bei hoher Last zweier L-Motoren mit dem orangenen Blinken (siehe hier bei 2:41).

Wenn die Leistung nicht reicht, schau Dir mal den Buwizz V3 an, der jetzt demnächst verfügbar ist, der hat PU Anschlüsse.

Wenn ich auf eine Drittanbieter-Lösung gehen sollte, wäre mir auch egal ob PF oder PU. Sprich, in meinem Fall würde ich sogar den BuWizz v2 vorziehen, weil er weiterhin 8 Studs lang ist und nicht 9 wie V3 (dafür müsste ich umbauen).

Aber ich würde ja so gerne bei der LEGO-Lösung bleiben

 

[brickronny]

Damit sind die Trucks wieder fast auf dem gleichen Leistungsniveau wie mit PF.

Das heißt mit PF wird nicht so schnell geregelt wie mit PU? Und indem Du diese Regelung bei PU hinauszögerst kommst Du zu dieser Aussage? Habe ich das richtig interpretiert?

deutlich weniger Leistung hat als wenn die zwei Motoren auf zwei Anschlüssen liegen

Wir nutzen zwar zwei Ports, Deine Erkenntnis unterstreicht ja aber die Vermutung, dass es eine Leistungsregelung pro Port gibt.

Irgendwo habe ich auch gelesen dass in der Praxis der L bei gleicher Leistung mehr Strom zieht als der XL.

Das würde die Tabelle der oben verlinkten Seite auch hergeben, zwar nicht wesentlich aber ein bisschen schon:

Torque / Rotation speed / Current / Mechanical power / Electrical power / Efficiency
Control+ L 9 V / 8.81 N.cm / 198 rpm / 0.52 A / 1.83 W / 4.70 W / 39 %
Control+ XL 9 V / 8.81 N.cm / 198 rpm / 0.47 A / 1.83 W / 4.16 W / 44 %

Für den XL habt Ihr aber vermutlich keinen Platz (unterstelle ich einfach mal).

Ja richtig, dafür reicht's nicht

Habt Ihr schonmal mit einem Technic-Hub getestet, ob das gleiche Problem auftritt? Das ist zwar keine Lösung, würde aber vielleicht aufzeigen, ob es wirklich am PU-Hub liegt.

Hab ich leider nicht, aber wäre eine Idee und ich gucke mal, ob den in näherer Umgebung jemand greifbar hat

 

[GBCPeter]

Hallo Ronny
Das Hauptproblem ist die Strom und Spannungsregelung der Hubs. Da zum einen die Spannung überwacht wird sollte sie gegen 6V laufen fängt er an zu blinken. Dieses passiert wenn ein großer Gesamtstrom gezogen wird, dann können die AAA-Batterien die geforderte Leistung nicht schnell genug bereitstellen und die Spannung bricht zusammen. Wenn allerdings die Leistung durch die Batterie oder Akku bereitgestellt werden kann, kann es dir dann durchaus auch passieren das er anfängt zu blinken wenn der Motorstrom bei Belastung über ca. 600ma. steigt. Wird der Motor sogar blockiert schaltet der Ausgang sogar ab.
Ich arbeite zur Zeit an einer Lipo Lösung für den kleinen Hub, der eine einstellbare Spannung bis zum max. von ca.10,5V liefern kann. Damit sollten dann einige Probleme verkleinert werden können.

mfg GBCPeter

 

[Ts__]

Das Blinken und Abschalten lässt sich stark verzögern indem man dem Hub vorgaukelt, es wäre ein Zug-Motor ohne Elektronik angeschlossen. Damit sind die Trucks wieder fast auf dem gleichen Leistungsniveau wie mit PF.

Sehr interessant!

Irgendwo habe ich auch gelesen dass in der Praxis der L bei gleicher Leistung mehr Strom zieht als der XL. Für den XL habt Ihr aber vermutlich keinen Platz (unterstelle ich einfach mal).

Jupp, ein XL hat keinen Platz und wurde daher nicht probiert. Beim M sind die Kabel zu kurz, daher konnte ich den auch nicht so einfach probieren. Im Hand-Test hat bei 2x M-Motor der Hub geblinkt, wenn ich beide Motoren blockiert habe. Sonst nicht. Kann also schon funktionieren.

Habt Ihr schonmal mit einem Technic-Hub getestet, ob das gleiche Problem auftritt? Das ist zwar keine Lösung, würde aber vielleicht aufzeigen, ob es wirklich am PU-Hub liegt.

Jupp, auch beim Technik-Hub habe ich das Blinken. Deutlich seltener, aber es tritt auch auf (mit Eneloop-Akkus).

Schau mal auf dem Kanal von Sariel, da vergleicht er zuletzt Batterien und hängt auch zwei L-Motoren an einen Technic Hub im Buggy

Danke. Ich habe es mir angeschaut und kann die Ergebnisse von Sariel fast 1:1 bestätigen. Ich habe aber auch den großen Technik-Hub mit Eneloop Akkus zum Blinken gebracht. Ab und zu tauchte auch da ein orangenes Blinklicht auf.
Ich sehe es auch so, das 2x L-Motor zuviel für den PU-Hub ist.

Wenn die Leistung nicht reicht, schau Dir mal den Buwizz V3 an, der jetzt demnächst verfügbar ist, der hat PU Anschlüsse.

Ich habe den BuWizz 2.0 verwendet. 1. verfügbar, 2. billiger und 3. sind die PF-L Motoren schneller als die PU-L Motoren von der Drehzahl her. Und beim BuWizz 3.0 liegt die volle Power meines Wissens auch nur an den PF-Anschlüssen an, nicht an den PU-Buchsen.

Am meisten verwundert hat mich das Verhalten von 2x PU L-Motor am PU-Hub mit Batterien. Ich hatte Akkus drin und die Leistung war "verbesserungswürdig". Also dachte ich, Batterien rein, mehr Spannung, mehr Power....
Pustekuchen. Die Batterien (2 verschiedene Sätze/Hersteller, Marke, neu) sind ruckzug eingebrochen. Die konnten den Durst der L-Motoren nicht stillen. Da waren die Varta oder Eneloop-Akkus besser. Aber eben auch mit Dauer Orange-Blinklicht beim fahren. Das kann ja auch nicht gesund sein.

Thomas

 

[RR76]

Das heißt mit PF wird nicht so schnell geregelt wie mit PU? Und indem Du diese Regelung bei PU hinauszögerst kommst Du zu dieser Aussage? Habe ich das richtig interpretiert?

Bei PF wird nicht abgeregelt, aber die Batterieboxen und IR-Empfänger haben Überlastsicherungen, die durch uns meistens am Rande ihrer Toleranzen betrieben oder überbrückt wurden.
Der SBrick hat soweit ich weiß keine Sicherung.
Manche Motoren sollen eine Sicherung haben.

Sehr interessant!
Jupp, auch beim Technik-Hub habe ich das Blinken. Deutlich seltener, aber es tritt auch auf (mit Eneloop-Akkus).

Mit Akkus spricht die Unterspannungs-Warnung deutlich früher an als mit vollen Batterien.

Am meisten verwundert hat mich das Verhalten von 2x PU L-Motor am PU-Hub mit Batterien. Ich hatte Akkus drin und die Leistung war "verbesserungswürdig". Also dachte ich, Batterien rein, mehr Spannung, mehr Power....
Pustekuchen. Die Batterien (2 verschiedene Sätze/Hersteller, Marke, neu) sind ruckzug eingebrochen. Die konnten den Durst der L-Motoren nicht stillen. Da waren die Varta oder Eneloop-Akkus besser. Aber eben auch mit Dauer Orange-Blinklicht beim fahren. Das kann ja auch nicht gesund sein.

Das kenne ich ähnlich, neue Batterien funktionieren richtig gut, brechen dann aber schnell ein.
Akkus halten recht lange, aber immer mit weniger Leistung (logisch, die Spannung ist ja niedriger) als Batterien.

 

[Ts__]

Mit Akkus spricht die Unterspannungs-Warnung deutlich früher an als mit vollen Batterien.

mit Akkus fuhr der Zug (mit Blinken), mit neuen Batterien gar nicht. Und das sollte eben so nicht sein.

Das kenne ich ähnlich, neue Batterien funktionieren richtig gut, brechen dann aber schnell ein.
Akkus halten recht lange, aber immer mit weniger Leistung (logisch, die Spannung ist ja niedriger) als Batterien.

Genau anders: mit neuen Batterien fuhr er schlechter bis gar nicht als mit neuen Akkus. Hat mich sehr verwundert.

Es war, als wenn die Batterien die Stromaufnahme nicht befriedigen konnten.

Thomas

 

[RR76]

Das ist wirklich seltsam, vielleicht verhalten sich die AAA anders als die AA.

 

[Lok24]

Das ist wirklich seltsam, vielleicht verhalten sich die AAA anders als die AA.

m.E. ist der maximale Strom einer Alkalibatterie sehr viel geringer als bei NiMH.

 

[Ts__]

vielleicht verhalten sich die AAA anders als die AA.

normalerweise nicht. Bei meinen Loks mit PU Hub und Zugmotor war das Verhalten klar: Akkus langsamer als Batterien. Da ich aber keinen Bock auf Batterien kaufen habe, verwende ich im Normalfall nur Akkus.

Der Unterschied hier sind die L-Motoren. Ich hatte sonst immer nur einen Zugmotor an je einen Hub. Hier waren erstmals 2 L-Motoren an einen Hub verbaut (an jeder Buchse einer). Und da ging der Ärger los...

m.E. ist der maximale Strom einer Alkalibatterie sehr viel geringer als bei NiMH.

Dies würde die Beobachtung erklären. Denn genau so hat es sich angefühlt. Das Problem wird die hohe Stromaufnahme der L-Motoren unter Last sein.

Thomas

 

[brickronny]

Dieses passiert wenn ein großer Gesamtstrom gezogen wird, dann können die AAA-Batterien die geforderte Leistung nicht schnell genug bereitstellen und die Spannung bricht zusammen. Wenn allerdings die Leistung durch die Batterie oder Akku bereitgestellt werden kann, kann es dir dann durchaus auch passieren das er anfängt zu blinken wenn der Motorstrom bei Belastung über ca. 600ma. steigt.

Interpretiere ich das dann richtig: könnte es also vielleicht wirklich so sein, dass die zwei L-Motoren mit ihren 1.000mA Leistungsaufnahme einen höheren Leistungseinbruch haben ("geforderte Leistung nicht schnell genug" > Spannungseinbruch) als zwei M-Motoren mit 600mA? (auch wenn das ebenfalls nach Deiner Aussage nahe am Limit wäre) Also dass der Hub mit zwei M-Motoren sowohl gerade so genug Leistung liefert als auch die M-Motoren besser performen als die zwei L-Motoren? (das wäre das Quäntchen Hoffnung, den etwas steinigen Weg zu gehen, den Innenaufbau komplett zugunsten zweier M-Motoren und ihren leider kürzeren Kabeln zu ändern)
Toll wäre eine Lösung zu finden, die auch schon mit normalen Batterien im PU Hub funktioniert und die gleichzeitige Perspektive auf Deine LiPo Lösung wäre natürlich super!

 

[ellermaniac]

Toll wäre eine Lösung zu finden, die auch schon mit normalen Batterien im PU Hub funktioniert und die gleichzeitige Perspektive auf Deine LiPo Lösung wäre natürlich super!

Ich hatte bei meiner V52 ein ähnliches Problem: Auf einem Port des PU Hubs habe ich den Sensor liegen, auf den anderen hatte ich zuerst zwei alte 9V-Mindstorms Motoren (43362) liegen. Selbst bei vollen Batterien hatte ich sofort das orange Blinken (Akkus habe ich seinerzeit nicht getestet) - ich habe dann zwei PowerdedUp M-Motoren so auf eine PoweredUp-Stecker verlötet, dass sie wie ein Zugmotor funktionieren - damit läuft es ohne Blinken.

Aktuell habe ich aber den Batterieverbrauch in Beobachtung, der erscheint mir recht hoch. Aktuell habe ich noch auf allen vier Achsen BigBen-Räder mit Gummis verbaut, die werde ich (wohl auch zugunsten der Fahreigenschaften in den Kurven) gegen welche ohne Gummis tauschen.

 

[brickronny]

Selbst bei vollen Batterien hatte ich sofort das orange Blinken (Akkus habe ich seinerzeit nicht getestet) - ich habe dann zwei PowerdedUp M-Motoren so auf eine PoweredUp-Stecker verlötet, dass sie wie ein Zugmotor funktionieren - damit läuft es ohne Blinken.

Auch interessant. Bleibt die Frage, ob der Hub mit den zwei M-Motoren auch nicht blinken würde, wenn sie normal auf den zwei Ports liegen würden. Oder liegt es (auch?) bei Dir nun daran:

Das Blinken und Abschalten lässt sich stark verzögern indem man dem Hub vorgaukelt, es wäre ein Zug-Motor ohne Elektronik angeschlossen.

?

Aktuell habe ich aber den Batterieverbrauch in Beobachtung, der erscheint mir recht hoch.

Das wäre ein Detail, das zwar nicht optimal wäre, aber mit dem ich leben könnte. Hauptsache erstmal keine "Fehlermeldung" durch Blinken

Aktuell habe ich noch auf allen vier Achsen BigBen-Räder mit Gummis verbaut, die werde ich (wohl auch zugunsten der Fahreigenschaften in den Kurven) gegen welche ohne Gummis tauschen.

Dass die Reibung in Kurven durch die Gummis erhöht wird, hab ich auch schon aufgeschnappt und ist ja irgendwie logisch, solange man kein Differential in den Achsen hat Wie wäre die Option, die Gummis nur einseitig zu nutzen? Vielleicht wäre der minimale Schiefstand der Lok kaum bemerkbar... ich hatte es zumindest bei meinem Krokodil mal ausprobiert und fand es okay!

 

[ellermaniac]

Auch interessant. Bleibt die Frage, ob der Hub mit den zwei M-Motoren auch nicht blinken würde, wenn sie normal auf den zwei Ports liegen würden.

... ich hätte die Komponenten für einen Test hier.. aber nicht mehr heute.

Wie wäre die Option, die Gummis nur einseitig zu nutzen?

Gewicht ist genug da, von daher werden die Gummis runterfliegen. Ich hätte nicht gedacht, dass die Gummis so hinderlich sind (also genau kann ich das natürlich erst beurteilen wenn die Gummis runter und die Fahrtests durch sind.

 

[brickronny]

ich habe dann zwei PowerdedUp M-Motoren so auf eine PoweredUp-Stecker verlötet

Ich habe gerade Deine Bilder zum Umbau entdeckt und festgestellt, dass wir von unterschiedlichen Motoren sprechen. War mir nicht klar, dass es zwei "mittlere" PU Motoren gibt. Dein Boost Interactive nimmt nach dieser Tabelle nur 200mA auf und dreht auch nur mit 170 u/min. Ich meine den WeDo 2.0 Medium.
Dann sind die Erkenntnisse leider nicht so richtig übertragbar, schaaade.

 

[RR76]

?

Wenn man Die Pins 3-6 vom Motor trennt und steckerseitig jeweils 3+6 und 4+5 miteinander verbindet hält der Hub das für einen Zug-Motor.
Die frühe Abschaltung sendet der L- bzw. XL-Motor über ein serielles Protokoll an den Hub, der Zug-Motor kann das nicht.

Unter philohome.com ist der Stecker beschrieben und auch die Belegung der verschiedenen Motoren.

 

[ellermaniac]

Ich meine den WeDo 2.0 Medium

Ist der wohl baugleich mit diesem?

https://www.lego.com/de-de/product/simple-medium-linear-motor-45303

... dann könnte ich es doch.

 

[brickronny]

Ist der wohl baugleich mit diesem?

Ja, das ist er!

... dann könnte ich es doch.

Das wäre natürlich sehr interessant