[ERLEDIGT] Mein Kunsttier (BEAM) mit Elektronik

Hi Searcher!

Herzlichen Dank für sehr deteilierte Analise und faire Beurteilung meiner auktueller (leider befürchterlich nicht letzter "verrückter" Idee), da ich etwas viel schlimmeres erwartet habe. :D

Zitat:

Zitat von Searcher

Wegen Asuro kommen dann noch zwei weitere, allerdings freilaufende Räder mit Impulsgeber für Odometrie nach hinten; damit er nicht auf dem Boden schleift.

Eigentlich kommen doch zwei ein freilaufendes Räder mit Impulsgeber vorne bzw. hinten (noch nicht festgelegt).

Zitat:

Zitat von Searcher

Ich sehe da jetzt keine Lenkung sondern nur eine Richtungsumkehr.

Ich finde prezise Lenkung bei Zufallfahrt eher als störend und sicher unnötig. Für mich wäre sogar von meisten Bastler üblich gestrebter Gleichlauf der Antriebsräder unerwünscht. Erst jetzt ist mir bewusst geworden wie ich unbewusst meine Probleme reduziere. :D

Zitat:

Zitat von Searcher

BLDC - keine Ahnung, wie die Ansteuerung aussehen soll. 3 Phasen? über internen oder externen Impulserzeuger? Phasenumkehr über Relais?

Fast richtig, bloss 2 Phasen Motor und Entname von Impulsen von einer Motorspule, was ich leider in meinem letzten Beitrag nicht genau definiert habe. Laut praktischer Prüfung ist der Anlauf eines BLDC's mit gereutzten gegen interner H-Brücke Spulen nicht möglich. Deswegen bleibe ich bei 1nem lenkbarem Antriebsrad, das sich nur in 1ner Richtung drehen wird (wie beim Artan).

Zitat:

Zitat von Searcher

Der thread ist auch meiner Meinung nach mit den verschiedenen Abzweigungen und Sackgassen unübersichtlich geworden. Toll was Du alles versuchst um wertvolle Energie zu sparen ;)

Stimmt alles, bin aber zu Faul um den Thread ins Blog zu verwandeln, weil wer sucht, der findet ...

Trotztem glaube ich nicht, dass ich somit weiteren schon geplanten Ausbau von AKW'S verhindern kann ...

Weil bisherige Messungen von adaptierten BLDC Motoren im Leerlauf durchgeführt worden sind, wäre sicher eine Erhöhung der Anlaufsspannung auf 3,6 V nötig, damit die Motoren auch unter Belastung anlaufen. Das verlangt dann zwangweise die 2te Variante der Ladeschaltung. Es muss auch noch optimale Methode der Stromsenkung ermittelt werden (angeblich langperiodische PWM, weil die Rotoren ziemlich träge sind). Logischerweise am besten wäre permanente Stabilisiereung der Drehzah per µC durch Änderung der Versorgungsspannung der H-Brücke, was jedoch softwaremässig am kompliziertesten ist. Jedenfalls muss zuerst dafür die ganze Mechanik fertig und getestet sein.

Jetzt kann ich langsam mit dem mechanischen Aufbau anfangen. ;)

Hallo!

Ich habe mich endlich entschieden für hoffentlich entgültiges Konzept vom Artanel. Als Priorität habe ich Energieeffizienz und einfachste Mechanik festgelegt. Deshalb Bürstenmotoren und direkte Übertragung des Drehmoments auf Antriebsräder. Der Fahrgestell wird gleich wie beim ASURO, bloss mit Trackball als Gleiter. Den Blockbild der Variante habe ich im Code skiziert.

Kurzbeschreibung:

Der µC mit einfachster interner Hardware wird mit sehr niedriger Taktfrequenz (unter 1kHz) aus einem 2,4 V Akku versorgt. Die abwechselnd laufende Motoren werden vom Goldcap C versorgt. Um Stromverbrauch zu minimieren möchte ich sogar die Widerstandsteiler nur beim Vergleichen der Spannungen mit Komperatoren K1 und K2 durch TM1 bzw. TM2 sowie REF durch TM3 mit GND kurzschliessen.

Zum Hinderniserkennung werden Impulse aus Bürsten den Motoren benutzt (TL und TR). Die Motoren werden nur dann eingeschaltet, wenn sowohl die Akku- als auch H-Brückenspannung festgelegten Wert haben.

Der permanent versorgter µC sollte die Spannungen ständig überwachen und entsprechend reagieren. Somit entfällt die Helligkeitmessung und wenn die Motoren nicht eingeschaltet werden, wird der Akku aufgeladen.

Mir ist eben lieber, wenn der Artanel sich Sprungweise bewegt, anstatt ein paar Tage warten, bis sich ein Akku für Motoren vom Streulicht in meiner Wohnung voll auflädt. Diese Lösung braucht auch keine Überwachung der Motorenspannung wegen Tiefendladung vom Akku.

Code:

+------------------------------------------+-------+ | | | | .-----. .-----. | +---| | | |---+ | | | | | | | | /+\ | | | | /+\ | (ML ) | HL | | HR | (MR ) | VCC \-/ | | | | \-/ | + | | | | | | | | +---| | | |---+ | +---------------------------+ '-----' '-----' | | | A A | A A | | | R2 .-------. | | | | | | | D | R1 +------->|K1 ML1|--+ | | | | | | | ___ | ___ | | | | | | | +---+--+->S--+------+-|___|-+-|___|--|TM1 ML2|----+ | | | | | | | |+ | ___ | | | | | | .---. | | - .-. +-|___|--|TM2 TL|<-----+ | | | | | | |+ --- | |R5 | R4 | | | | | | S | | === C | Akku'-' +------->|K2 MR1|----------+ | | | | | /-\ - 2,4V | | | | | | '---' | | --- +-------|------->|REF MR2|------------+ | | | | |- | | | | | === | === === z LM385 | +----|TM3 TR|<-------------+ GND | GND GND A Z1,2V | | '-------' | | | | µC | | R3 +-------|---+ === | ___ | GND +----------|___|--------+ S = Solarpanel HX = H-Brücke X = L = links C = Goldcap MX = Motor X = R = rechts (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Um das Prinzip zu testen, habe ich mir schnell eine einfache Testschaltung gebastelt (siehe folgender Code). In ein paar Minuten wusste ich schon das es nicht funktionieren darf, weil der Innenwiderstand vom Goldkap zu gross ist und der Motor (der 10 mA zum Drehen braucht) nicht mal gezuckt hat.

Nach Auswechseln des Goldkaps mit einem 1000µ Elko, hat er sich um 1 Minute bis ca. 2V aufgeladen und nach dem Umschalten ist der Motor um 1 Sekunde gedreht, was schon für mich annehmbar ist. Der Goldcap eignet sich aber sehr gut als "Akku" für den µC der nur einige µA Strom brauchen würde.

Code:

VCC=5V + | .-. | |R | |10k '-' SW | o-+ Laden +------+-o--__ | | o-+ Drehen / \ |+ | DMM (_/_) C === /+\ \_/ /-\ ( ) Motor | | \-/ | | | === === === GND GND GND (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Ich werde die vorherige Skizze stehen lassen, weil sie sehr lehrreich ist, wie man ohne Erfahrung schöne Projekte schnell skizzieren könnte. Ich melde mich erst wieder mit Skizzen vom ausprobierten Artanel.

Selbstverständlich bin ich sehr dankbar für Eure Meinungen und Ideen im voraus. :)

Hallo!

Ich glaube, das mir schon einfachste Lösung für Fahrgestell mit zwei unidirektionalen BLDC Motoren für meinen Solarbot eingefallen ist (siehe Skizze im Code).

Fereinfachte Kurzbeschreibung:

Wenn beide Motoren drehen, bewegt sich der Fahrgestell geradeaus. Wenn nur einer Motor dreht. dreht sich das Antrieb um die Lenkachse (genauer um das stehende Antriebsrad).

Würde es funktionieren ? Mir fehlt leider praktische Erfahrung.

Ich bin sehr dankbar für Eure Beurteilung, weil ich nix um sonst basteln möchte. :)

Code:

.-------------------------------------------------. | .----------. | | | | | | ----- | | | ----- | | FR | | | || AR || | ----- | | | ----- | | | | | | | .---.| | | | |M1 || | | | '---'| | | | | | | |LA o | | | | | | | | .---.| | | | |M2 || | | | | '---'| | | | ----- | | | | | || AR || | ----- | | | ----- | | FR | | | | | | ----- | | '----------' | | '-------------------------------------------------' LA = Lenkachse AR = Antriebsrad MX = unidirektionaler BLDC Motor FR = Freilaufendes Rad (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Zitat:

Würde es funktionieren ?

Ja! ;)

Gruß
Searcher

Hallo!

Sch...ön, dass es funktionieren könnte. Besten Dank für die positive Beurteilung, dann kann ich es aufbauen versuchen.

Wenn ich mich nicht täusche, sollte sich beim abwechselnd angetriebenen Antriebsräder die Bewegungskraft durch hebelwirkung der Antriebsachse verdoppeln, was hier sehr erwünscht ist.

Ich hätte schon mit dem Aufbau des Fahrgestels angefangen, wenn mir nicht nächste "verrückte" Idee engefallen wäre. Die BLDC Motoren brauchen eben für mein SAA ("solar artificial animal") zu viel Strom und ich möchte zuerst einen stromsparsamen Antrieb haben.

Demnächst werde ich mit bereits ausprobireten Uhrwerk mit ihn ca. 16-fach beschleinigender Steuerung experimentieren. Der geschätzte Stromverbrauch sollte bei 2,4 V um 4 mA pro Motor betragen.

Wahrscheinlich werde ich doch zwei kleinste 15 mAh Ni-MH Akkus nehmen müssen, weil in meiner Wohnung zu viel dunklen Stellen gibt, woher mein SAA nie weg kommt. ;)

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Hallo!

Ich habe erst den Motor gebastellt und kann mit ihn schon experimentieren (siehe Foto). Leider minimalster seitlicher Druck auf die Achse stoppt den Motor. Deshalb muss ich das originale, bereits ausprobierte Zahnradgetriebe 30:1 drin lassen und aderen Fahrgestell basteln, weil der Getriebemotor (GM) grösser ist. Ich werde sicher keine Dose o.ä. dafür nehmen, weil mein SAA sollte ein klassischer BEAM-er, bloss mit µC werden.

Zuerst will ich mit originaler Steuerung und mittlerem Stromverbrauch von ca. 0,25 mA bei 2,4 V (0,6 mW ! :) ) probieren, ob sich es bewegen könnte. Wenn grössere Lestung des GM nötig wäre, versuche ich grösseren Impulsstrom durch die Spule fliessen lassen, wenn ich die Windungszahl aus dickerem Draht sinke. Jetzt muss ich aber warten, bis mir einnehmbares Konzept für leichten und gleichzeitig mechanisch stabilen Fahrgestell einfällt.

Ich habe bei dem GM (Gewicht um 20 g) aus Uhren die Antriebsradachse in zwei Kugellager am Enden erfolgreich befestigt (siehe Fotos). Bei einer Versorgungspannung 3,6 V /0,4 mA, so wie auf dem Foto, dreht sich das leicht gebremste Rad sprungweise in sekundentakt permanent. Weil die GM in umgekehrter Richtungen zueinander drehen müssen, habe ich ein Kern durch Bohren zwei Ø 1,5 mm Löcher adaptiert und "auf den Rücken" in die Motorspule eingeschoben. Auf dem Foto oben ist der originale und unten adaptierte Kern zu sehen, in der Lage, wie sie in die Motorspulen eingeschoben werden.

Jetzt kann ich schon geegneten Fahrgestell suchen, was länger dauern wird. Wenn es sich schon bewegt, möchte ich die optimale Versorgungspannung finden und danach die Spule entsprechend umwickeln (der GM geht bis ca. 5V). Der GM eignet sich für virtuellen Bumper leider nicht.

Ich bedanke mich herzlich für Eure hilfreiche Vorschläge im voraus ! :D

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Hallo!

Ich habe auf die schnelle Testfahrgestell mit doppelseitigen Klebeband "gefertigt" um wichtigste Parameter zu ermitteln (siehe Foto). Hier meine Ergebnisse:

Die Versorgung bei abwechselnd laufenden GM: 3,6 V / 0,4 mA (ca. 1,5 mW)
Max. zulässiger Gesamtgewicht ca. 75 g

Auf dem Foto gezeigte "Konstruktion" wiegt schon um 50g, deshalb ist eine Verwendung von nur einer Solarzelle mit 15 g möglich. Letztendlich habe ich mich entschieden mein Sartan auf der Waschmaschine im Badezimmer unterm Fenster zu plazieren, wo er in besten Lichtverhältnissen ungestört "leben" kann, weil so ein Fahrgestell sich nur auf glatten Flächen bewegen kann. Dort kann man mit ca. 1 Stunde pro Tag vom vollen Sonnenstrahlung rechnen, deshalb würde ich ein 3,6 V / 15 mAh Akku einbauen, der in dieser Zeit voll geladen werden sollte. Der Akku soll die Spannung aus der Solarzelle "stabilisieren", weil sonst die GM nicht richtig drehen (rückeln). Die Spannung wird natürlich durch einen ADC im µC ständig überwacht um Tiefendladung und Überladung zu vermeinden.

Anderseits freue ich mich, dass die vorgesehene ziemlich komplizierte Mechanik entfällt. Die Glasplatte der dünschicht Solarzelle wird, wegen erschöpften Gesamtgewicht, ein Träger für ganze, überwiegend SMD, Elektronik sein. Meine letztendliche Vorstellung habe ich im Code skizziert.

Code:

_____________________________ SC|_____________________________| GM = Getriebemotor .---------. .------------. | |GM | | Elektronik | | AR = Antriebsrad | _ | '------------' | | / \ | / \ --- T = Trackball | (AoR) | ( T )|CNY| '---\_/---' \_/ --- SC = Solarzelle CNY = Reflexlicht- schranke CNY70 AR .------. '------' | .-----------------------------. | | | | GM | | |__________| _ | _ | / \ |/ \ | ( T )(CNY) | _________ \_/ |\_/ | | | | | | GM | | | | | | '-----------------------------' | .-----. '-----' AR (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Hallo!

Im Code habe ich geplannten noch undemensionierten Schaltplan vom Sartan skizziert.

Code:

VCC D1 + _ T1 | / \ +---+->S-+----- ----+--------+--(GMR)----+ SC = Solarzelle +| | | v / |+ | \_/ | .-----.| | --- - A | _ | A = Ni-MH Akku | || | __ | --- 3,6V | / \ | | || +-|__|-+ |- 15mAh +--(GML)--+ | GMX = Getriebemotor | || R2 | === | \_/ | | | || .-. GND | | | LDRX = LDR | SC || R3| | | | | | || '-' | | | XXO = Ausgang | || | | | | | || \| __ SCO .-----. /MLO | | XXI = Eingang | || T2 |-|__|---<| |>-----+ | '-----'| <| R4 | | /MRO | -| | | | |>-------+ +---|-----------+ | | | | TNI | | === +---------------------->| | GND | .-----. __ CNO | | RFO .-. +--|<-----|__|-+-<| µC |>---+ | |R1 || | | R5 | | | | '-' || V |+------|->| | .-. | || || CNI| | | | |R7 | || --- || __ | | | '-' +-----+--v \--+-|__|-+ | | RFI| | '-----' R6 | |<---+ === CNY70 '-----' | GND | z LM385 Z2,5 === A GND | === PIC16F88 GND (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Ich bedanke mich herzlich fürs Anschauen und Melden von möglichen Fehler im voraus. :)

Ich weiß zwar nicht welchen µC du verwendest (vermutlich PIC), aber warum hast du die Zenerdiode über einen Widerstand an einen Ausgang des µC geschlossen? Haben die Ausgänge genug Leistung für die Motoren?
Welche Zelle verwendest du? Vermutlich eine Mehrzellige (wegen Akku). Ich habe vor mir eine Lampe zu bauen (hauptsächlich Fahrradlampe). Diese wird eine Solarzelle erhalten (2V/380mA), die einen Lipo Akku (1 Zelle) lädt. Habe aber noch einige Probleme mit dem Spannungswandler (geringe Spannung bei z.B. bewölktem Wetter, wie gerade). Deshalb interresiere ich mich mit Energy Harvesting u.Ä.

An deinem Entwurf fällt mir bis auf die oben schon erwähnten Bedenken bzw Anregungen nichts auf.

MfG Hannes

Hallo Hannes! :D

Danke sehr fürs Anschauen und positive Beurteilung. Die "Zenerdiode" (LM385) braucht zwar nur um 10 µA aber trotzdem möchte ich sie nur für benötigte Messzeit vom ADC mir dem I/O Pin einschalten (genauso die Lichtsranke). Als einzigen permanenten Stromfresser muss ich leider den steuernden PIC16F88 tolerieren. :)

Ich möchte eine dünnschicht Solarzelle QFSOALR (Chinaenglish ? :p ) 8638-11L (86x38 mm) aus chinesischen Solar- USB-Ladegerät verwenden (ännlich, wie dieses: http://www.ebay.de/itm/Neu-Solar-Bat...item43a5dbbbed ). Sie besteht aus elf intern seriell verbundenen 0,5V Segmenten und liefert beim bedeckten Himmel bei mir im Badezimmer (wo der Sartan "leben" sollte) um 5,5 V Leerlaufspannung / 0,2 mA Kurzschlussstrom (gerade gemessen). Bei voller Sonne liefert die Solarzelle um 16 mA.

Als Akku ist die wechselnbare Hälfte davon: http://www.pollin.de/shop/dt/Njk5OTI...TA_6_V15H.html vorgesehen. Die übrige Hälfte kann z.B. im Winter extern aufgeladen und zum Austausch verwenden werden.

Die Getriebemotoren mit 300 Ohm Spulenwiderstand, die um 0,4 mA Mittelstrom brauchen (12 mA Impulsweise 32 ms pro Sekunde), sollten den µC nicht beschädigen, oder ? :D

Ich befürchte, dass ich noch ziemlich viel meiner eigener KI in den steurnden µC einbrennen werden müsste, damit Sartan so "lebt" wie ich es mir wünsche. Es wird sicher unabsehbare Zeit noch dauern und möchte deshalb den Thread schon beenden, weil ich momentan keine weitere Probleme mehr sehe. Ich will eben nur noch lange mit Spass damit experimentieren. Hoffentlich reicht es nur eine impulsbetriebene Reflexlichtschranke (z.B. CNY 70) aus.

Ich werde aber gerne weiterhin daüber diskutieren, falls neue Probleme auftauchen sollten. :)