Testaufbau der Begrenzungsschleife, warum auf AD-Wandler
Hallo zusammen
lese hier schon eine Weile mit und bin auch dabei mir einen autonomen Mäher zu bauen. Mechanik, Antrieb und Mähwerk use sind schon fertig.
Der Beitrag von Csack hat mich total begeistert. Ich werde das gleich mal versuchen nachzubauen.
Was für eine Spule/Ferritantenne hast du verwendet?
Kannst du die Empfangsschaltung noch etwas genauer skizzieren?
Die Signalgenerierung werde ich wohl mit einem Ccontrol-Mirco machen. Dann kann ich gleich 2 verschiedene Signale (eine für die Begrenzung, eine für die Einparkschleife für die Ladestation) mit verschiedener Frequenz generieren.
Am Empfänger verstehe ich nicht ganz warum du das auf einen Analogeingang gelegt hast. Ist das nicht zu langsam?
Ich stelle mir hier einen Interrupteingang vor und einen Porteingang um die Polarität festzustellen.
Viele Güße...und danke dir
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Hallo,
anbei die Sender- und Empfängerschaltung. Habe noch etwas optimiert, das ist der aktuelle Stand. Die Induktionsschleife hat eine Windung, und die Ferritkern der Antenne ist ca. 8 cm, Durchmesser 10mm. Ist halt aus einem alten Radio. Die Wicklung habe ich nicht verändert, also weiss ich die Windungszahl nicht, geschätzt sind es wohl um die 300-500 Windungen. Der CD40106 hängt direkt an 12 Volt, habe ich vergessen einzuzeichnen.
Viel Spass beim Basteln,
Gruss Christian
EDIT: Bin über meine eigene Sauklaue gestolpert: Der zeitgebende Kondensator hat nicht 1µF, sondern 1nF. Dann klappt's auch mit den 2 kHz, sonst wären es nur 2 Hz...
Erfahrungsbericht Begrenzungssensoren/schleife
Hi Rasenrobby-Freunde,
mein aktuelles Thema: meine Erfahrungen mit der Induktionsschleife und dem Sensor
ich lese hier schon eine Weile mit und bin – leider erst vor etwa 6 Wochen – auf die Beiträge von Christian H und csack gestossen. Insbesondere die wirklich lobenswerte, umfassende Darstellung von Christian H habe ich mit grossem Interesse gelesen. Sie ist für mein Projekt sehr hilfreich. Ich wäre dankbar, wenn ich zu gegebener Zeit bei der einen oder anderen Detailfrage auf das in diesem Forum versammelte know how zurückgreifen dürfte.
Zu meinem Projekt::
Räder, Getriebemotore dazu (mit Hallsensor auf Rotorachse), Stützräder stammen aus einen ausgeschlachteten Solarmover von Husquarna, den ich mir mal in 1997 zugelegt habe. Der Grundaufbau auf 30 x 50 cm Plexiglas (6mm) mit RNFRA-Board 1.2 mit (vorläufig ) 2 mechanischen Bumpern vorn. Die Grundfunktionen (vorwärts, rückwärts, 180-Grad-Wende, Drehzahlregelung über PWM) sind programmiert und funktionieren prinzipiell. Gleichlauf bei Geradeausfahrt funktioniert befriedigend bis gut, lediglich bei kurzen Strecken (rückwärts, Wende) und ganz besonders im schwierigen Gelände (auf dem Rasen) bin ich nicht ganz zufrieden. Mähteller usw. werde ich mir wahrscheinlich von automower.de / Elektorlux besorgen. Die Ausführungen von Christian H. zum Mähmotor scheinen mir sehr erfolgversprechend zu sein. Wenigsten ist der Mähmotor vom Solarmover zu schwach.
Nun zum Sensor:
Ich schildere hier meine Erfahrungen der letzten Wochen, die ich mit dem Nachbau und Variationen der Sensorschaltungen von Christian H und csack gemacht habe, weil der Nachbau nicht so problemlos ist, wie es sich in den Beiträgen anhört. Vielleicht sind diese Erfahrungen für den einen oder anderen von Nutzen.
Vorab: Ohne Begrenzungsschleife geht’s nicht. Deshalb ist diese Funktion zunächst vorrangig. Wenn diese Hürde nicht genommen wird, macht das ganze Projekt keinen Sinn.
Generator
- ist problemlos Ich habe beide Versionen (Chistian H und csack) nachgebaut. Die Version von Csack gefällt mir besser, weil dort die Impulsbreite nach meinen Geschmack besser einzustellen ist. Obwohl nur Hobbybastler verfüge ich über ein Oscilloscop. Die Impulsbreite kann nach meinen Erfahrungen so schmal wie möglich eingestellt werden. Der IRL3803 scheint sehr robust zu sein; das bestätigen meine diversen Fehleinstellungen bei meinen Versuchen. Ich habe mir an dem Ding schon die Finger verbrannt, es funktioniert immer noch.
Versuchsbedingungen: Von einer 100 m-Rolle isolierter Litze von beiden Enden etwa 5 m abgewicklet und im Raum ausgelegt. Die aufgewickelte Rolle mit den restlichen 90 Metern liegt in eine Ecke des Raumes. Das Generatorsignal schicke ich also durch insgesamt 100 m Litze. Je nach eingestellter Impulsbreite messe ich eta 10 – 50 mA. Der Wert, also die Impulsbreite, ist unkritisch. Zuviel ist überflüssig.
Sensor von csack
Empfangsspule: ca 450 Windungen auf Ferritstab ca 8cm Länge, 10 mm Durchmesser (Conrad). Mit dieser Windungszahl habe ich bisher die besten Erfahrungen gemacht (siehe weiter unten zu Sensor von Christian H).
Am ausgelegten Draht kann ich leider nicht den geringsten Ausschlag messen (mV-Bereich eines Vielfachmessgeräts). Nur wenn ich, den Sensor in die Nähe der aufgewickelten Rest-Rolle (s.o.) bringe, gibt es eine Messung (sogar bis zu 1,5 V, wenn ich den Sensor in der Mitte der Draht-Rolle platziere). Ich habe es mit Generatorfrequenzen von rd. 2 KHz und 100 Hz versucht; auch mit allen anderen mir zur Verfügung stehenden Spulen (s.u.). Ich kann nicht den geringsten Ausschlag am Voltmeter feststellen. Den Versuch, das nicht messbare Signal mit einm OP zu verstärken habe ich dann gar nicht mehr unternommen.
Sensor von Christian H
Ich habe mir 5 OP’s vom Typ LM358 (2 OP’s im Gehäuse) besorgt. Den 2. OP habe ich als schlichten Komparator hinzugefügt und an den Ausgang über einen Widerstand eine LED angeschlossen.
Mit der Spule 450 Windungen auf Ferritkern habe ich die besten Erfahrungen gemacht. Eine Spule mit ca. 900 Windungen war nicht so gut. Auch eine Spule aus einem Relais (wie von Christian H beschrieben) ist nicht so empfindlich.
Die Schaltung neigt zur Selbsterregung (mit C= 100nF ca. 4 Kkz, mit C= 1µ F ca. 1,3 Khz). Den Dämpfungs-Trimmer muss man auf sehr geringe Werte einstellen (< 150 Ohm bis < 1 K), um die Selbsterregung zu vermeiden. Am besten geht’s mit dem Osci und bei Empfang des Generatorsignals. Die Neigung zur Selbsterregung ist ja auch kein Wunder. Die Schaltung von Christian H. sieht ja eine 100%ige Mitkopplung vor (Schmitt-Trigger-Funktion). Tagelang habe ich mich jedoch mit einer weiteren sehr störenden Folge der Schmitt-Trigger-Funktion beschäftigt. Der Ausgang des OP’s war – auch ohne Signal – in keinem definierten Zustand. Es konnte durchaus sein, dass der Ausgang im Ruhezustand 0 V (genau etwa 44 mV) war, dann jedoch – irgendwann - ohne äußeren Anlass auf max Spannung (ca. 4,1V bei U = ca. 5,3 V) durchschaltete und in diesem Zustand verharrte. Auch ist es vorgekommen, dass bei Anlegen der Versorgungsspannung, der OP sofort durchgeschaltet hat. Bei Empfang des Generatorsignals waren die Werte dann normal (Volt-Meter und am Osci). Auf jeden Fall hatte ich keinen definierten Ausgangszustand zur Verfügung. Aus latuer Verzweiflung habe dann gestern nacheinander die anderen 4 OP’s vom gleichen Typ ausprobiert. Ergebnis: bei allen diesen OP’s ist der Ausgangszustand offensichtlich stabil (bei ca. 0 V). Selbst wenn ich den Dämpfungstrimmer so justiere, dass gerade eben noch die Selbsterregung bei Empfang des Generatorsignal vermieden wird, bleibt der Ausgang des OP’s bei ca. 0 V bzw. nimmt diesen Zustand wieder ein, nachdem das Generatorsignal nicht mehr da ist.
Offensichtlich liegt die Triggerschwelle des ersten OP’s aufgrund von Fertigungs-/Materialtoleranzen deutlich niedriger als bei den anderen, so dass vagabundierende Einstrahlungen schneller zu einem Durchschalten führen. Also wenn’s nicht so richtig funktioniert, mal den OP auswechseln.
Mit den 4 nutzbaren OP’s stellen sich folgende Werte ein (Generator ca. 100 Hz).
Signal wird erkannt bei etwa 150 – 100 cm Abstand (innerhalb der Schleife); Amplitude steigt mit abnehmender Entfernung; maximale Amplitude bei ca. 10 cm Entfernung erreicht (Abstand in der Vertikalen etwa 10 cm). Mit dem Osci kann man sehr gut die Amplitudenänderung des Rechteckimpulses (Impulsbreite am Ausgang des Empfangs-OP’s geschätzt ca. 4% ) erkennen. Direkt über dem Schleifendraht kein Empfang, dahinter, also außerhalb der Scheife ist die Empfindlichkeit bei weitem nicht so hoch, wie innerhalb der Schleife. Der Sensor (die Spule) muss vertikal wie horizontal max 10cm entfernt sein, um das in der Phase um 180% gedrehte Signal zu detektieren. Die Impulsbreite (positiver Impuls) beträgt aber nicht 96 %, sondern nur etwa das 5 – 6-fache, was wohl mit den Schmitt-Trigger-Eigenschaften des OP’s zusammenhängt. Mit dem zunächst benutzten, aber aus den genannten Gründen ausgemusterten OP, hatte ich „außerhalb“ der Schleife auf dem Osci eine 100 %-ige Phasendrehung beobachtet, also positiver Impuls 96%, negativ bzw. 0 4%. Das war aber wohl nur Zufall und hängt mit den besonderen Eigenschaften dieses einen OP’s zusammen.
Mit dem Voltmeter habe ich bei allen 4 als brauchbar befundenen OP’s folgende Messwerte gefunden (Am Ausgang des 1. oder 2. OP’s, max Amplitude).
Innerhalb: 0,14 – 0,17 V (hohe Empfindlichkeit)
Ausserhalb: 0,59 – 0,72 V (geringe Empfindlichkeit)
Ich denke, hiermit lässt sich etwas anfangen. Zumindest kann man auswerten, wenn der Robby beginnt, sein Betätigungsfeld zu verlassen.
Zu den Frequenzen: ich habe es mit 5 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 1kz, 2 Khz, 10 kHz, 20 KHz und 40 KHz probiert. Die besten Ergebnisse liegen im unteren Frequenzbereich bis etwa 200 Hz, wenigsten bei der von mir verwendeten Spule. Mein Versuch, mit einer Relaisspule (Metallbügel etc. entfernt) war nicht so erfolgreich. Meine Spule auf Ferritstab mit ca. 450 Wingungen geht am besten.
Mir scheint übrigens eine deutlich höhere Frequen als etwa 5 Hz (Version Christian H) besser geeignet, weil dann m.E. die Programmlaufzeit unkritisch ist. Oder sehe ich das falsch ?
Generator und Sensor für Ladestation
Hier würden mich weitere Einzelheiten interessieren. Wie ist das realisiert, das Signal muss sich doch irgendwie von dem der Begrenzungsschleife unterscheiden. Mir fällt da im Moment als Lösung nur eine abweichende Frequenz ein, was aber dann bedeutet, dass diese Frequenzen empfangsseitig detektiert werden müssen. Mich interessiert jedes Detail.
Das wär’s fürs erste.
gruss
jguethe
