Rasenrobo mit Induktionsschleife, Schaltbilder, Hallsensor

[MichaelM]

Hallo,
ich sehe, andere haben die gleichen Probleme wie ich . Das mit dem Mu-Metall ist zwar eine brauchbare Methode, es ist aber nicht mein Bestreben alle Motoren einpacken zu müssen. Leider komme ich momentan nicht zum Messen. Wenns mein Fernlehrgang mal wieder erlaubt fang ich auch wieder an zu probieren. Die Bauteile dazu sind gestern eingetroffen. Sind bei kommerziellen Mähern auch die Motoren abgeschirmt, ich kanns mir nicht so recht vorstellen.
Gruß,
Michael

[jguethe]

Hi,
im Solarmover (Husquarna) waren die Fahrmotoren komplett in einem spritzwassergeschützen, eloxierten Alu-Chassis eingebaut. Ob dieses auch Störstrahlungen verhindert hat, kann ich nicht beurteilen.
Gruss
jguethe

[MichaelM]

Hallo,
bei den Motoren sowie bei stromführenden Leitungen stört das Magnetfeld, dieses wird durch Aluminium jedoch nicht abgeschirmt. Die Störungen von den Leitungen kann man minimieren indem man die Leitungen verdrillt. Irgendwas machen wir noch falsch, aber naja...
Gruß,
Michel

[sigo]

Nach meiner Erfahrung in einem anderen Bereich, sind Alu-Bleche und noch besser dünne Cu-Folien (z.B. Kasten aus Platinenrohmaterial mit 35µ, ggf .beidseitig) eine gute Dämpfung für Wechselfelder. Wir haben eine Abschwächung um mehr als 30dB erreicht und so ein älteres Kleinserien-Produkt durch die EMV-Prüfung gebracht.
Da ja gerade die schnellen Transienten beim Kommutieren die größte Spannung in der Spule induzieren, wirkt hier das Wirbelstromprinzip im Alu oder Cu. Natürlich ist Mu-Metal noch besser. Aber eben auch teurer.
Einen Versuch ist es allemale Wert.

Sigo

[Christian H]

Hallo,

ich musste bei meinem Rasenrobo beide Antriebsmotoren, den Rasenmähermotor, den Akku für die Antriebsmotoren abschirmen und etwas auf die Verlegung der Leitungen achten. Mein Rasenrobo war (z.Zt. bin ich am Umbau) ja relativ groß, etwa 65 cm lang. Allein durch die Abstände ist das Problem bei mir vielleicht nicht so sehr ins Gewicht gefallen, dass ich es nicht lösen konnte. Der Abstand der Antriebsmotoren zu den Sensoren war etwa 13 cm.

Die Antriebsmotore RB35 sind durch jeweils 2 Statorbleche (ich hoffe die Bezeichnung stimmt) abgeschirmt. Ich habe diese von alten Graupner Speedmotore abgezogen. Bei Speedmotoren sind dies die äußeren Bleche mit Spalt, welche einfach über die Motore geschoben sind. Sie verstärken den magnetischen Fluss, sorgen also für mehr Leistung. Dadurch dass die Feldlinen in diesen Blechen verlaufen, ergibt sich natürlich auch die Abschirmung. Allerdings habe ich auf www.graupner.de diese nicht als Ersatzteile gefunden. Ich glaube mich aber zu erinnern, dass es diese früher auch einzeln zu kaufen gab. Einfach mal in einem Modellbaugeschäft nachfragen. Die Art der Legierung kann ich nicht sagen.

Der bruchless-Aussenläufermotor erzeugt sehr starke rotierende Magnetfelder. Für die Sensoren erstmal der absolute Horror. 3 Lagen Mu-Metall haben eine wesentliche Besserung gebracht (Streifen etwa 50 x 5 cm, Rotordurchmesser 5 cm). Meine Quelle war www.db-elecronic.de, Kiefersfelden. Die Leute haben mich beraten, konnten aber auch nur sagen, dass 2 bis 3 Lagen wohl reichen müssten. Exakte Angaben hierzu sind schwierig, da natürlich alles vom individuellen Aufbau abhängt. Zudem musste ich noch auf die Ausrichtung der Sensoren achten. Die Querachse durch die Sensoren habe ich in Richtung des brushless-Motor ausgerichtet.

Leitungen von Sharp-Sensoren sorgen durch die Modulation ebenfalls für Störungen. Einige cm Abstand sind aber genug.

Der Antriebsakku stört die Sensoren ebenfalls, da durch PWM ebenfalls Magnetwechselfelder erzeugt werden. Bei den Leitungen kann man das ja noch vemeiden. Die üblichen Modelbauakku ergeben aber durch die Abstände der Zellen eine Schleife. Da mein Akku nur etwa 4cm von den Sensoren plaziert war, habe ich um beide Enden des Akkus (12 Zellen) jeweils 2 Lagen Mu-Metall mit 10 cm Breite gewickelt.

Bestellt habe ich 50 cm des 15cm breiten Mu-Metall-Folie mit Klebefolie. Ich habe die Folie nach Bearbeitung nicht extra ausgeglüht.

Mein Rasenrobo hat noch nie die Begrenzung verlassen oder das Signal innerhalb der Schleife nicht erkannt. Allerdings habe ich auch gelegentlich Störungen im Signal. Sicherheitshalber verwerte ich softwaremäßig 2 aufeinanderfolgende Signale, nur wenn beide gleichsinnig sind, wird darauf reagiert.

Im Moment bin ich am Umbau meines Rasenrobos. Die Kiste war mir einfach zu groß. Jetzt habe ich als Plattform und zu Testzwecken eine 5 mm Plexiglasscheibe mit 38 x 26 cm sowie 2 Etagen. An der unteren Etage sind die Motoren angebaut, sowie das RBNFRA - Board und die Sensoren. Auf der oberen Etage sind Kompass, Sharp-Sensor, LCD-Display, Easyradio zur Übertragung von Sensordaten und ein Empfänger von einer Graupner Modellfernsteuerung (MC15) mit der ich den Rasenrobo auch fernsteuern kann (Fernstersender ist etwas bequemer als Notebook). Bin gespannt, wie sich die Störungen jetzt auswirken, nachdem alles näher beieinander liegt.


Wie ist wohl beim Automower das Problem gelöst ? Ein prinzipieller Unterschied in der Schleifentechnik besteht ja wohl nicht.


Viele Grüsse


Christian

[jguethe]

Hi Christian, MichaelM, Sigo und alle, die mitlesen

besten Dank für die ausführlichen Infos zum Thema Störungen. Ich werde es wohl auch mit Mu-Metall versuchen, auch wenn es etwas teuerer ist. Es ist wohl die beste Methode.

Als ich meinen Solarmover (in 1997 gekauft) entsorgen wollte habe ich einige Teile aufbewahrt. Die Sensorspule habe ich leider entsorgt. Allerdings habe ich noch die Generatorplatine. Vor 2 Jahren hatte ich daraus sogar schon mal einen Schaltplan abgeleitet. Das ist möglich, weil die Bauteile damals noch nicht so miniaturisiert waren. Leider kann ich die Datei in meinem PC nicht wiederfinden; möglicherweise gelöscht. Ich bin dabei, den Schaltplan erneut zu rekonstruieren. Damals hatte ich auch schon mal etwas gemessen, jedoch ohne Osci. Ich erinnere nur, dass der Generator mit einer höheren Frequenz arbeitet. Die Funktionsweise muss aber wenigsten teilweise ähnlich sein, denn in der Installationsanweisung zum Generator war exakt vorgeschrieben, an welchen „Pol“ die Schleifenenden anzuschliessen waren. Das durfte nicht beliebig sein. Hierdurch wurde offenbar auch beim Solarmover bestimmt, ob der negative oder positive peak zuerst auftrat.

Ich werde demnächst mal versuchen, die Generatorplatine in Betrieb zu nehmen und ein bisschen messen.

Da ich nun erstmal Mu-Metall ordern muss, kann ich mich auch einer weiteren Baustelle, nämlich der softwareseitigen Regelung der Antriebsmotoren über PWM zuwenden. Meine Methode funktioniert prinzipiell. Ich meine nur, dass das noch nicht optimal ist. Möglicherweise mache ich das sehr umständlich, zu kompliziert oder stelle zu hohe Anforderungen an die Regelung. Für einige Hinweise wäre ich dankbar.

Mein Ansatz ist in Stichworten wie folgt:

Drehgeber: über Magnet auf Rotorachse und Hallsensor, je Rotorumdrehung 2 Impulse, die Getriebe-Untersetzung ist 90:1, so dass je Radumdrehung 180 Impulse anfallen, die durch INT0 und INT1 gezählt werden.

Software:
In der Timer0_isr vergleiche ich die gezählten Rotorimpulse mit einem empirisch ermittelten Sollwert und erhöhe oder vermindere dann den PWA-Wert für rechts und links getrennt. Ich habe dabei einige softwaremäßige Verrenkungen gemacht, um eine vernünftige „Auflösung“ und damit eine feinfühlige Regelung zu erreichen. Im Prinzip funktioniert es; ganz zufrieden war ich aber bisher nicht.
Ich hatte immer den unbestimmten Eindruck, dass ich einen falschen Ansatz habe. Insbesondere wenn ich daran denke, dass der Radencoder von Christian H nur etwa 20 Impulse je Radumdrehung liefert und offenbar auch eine vernünftige Regelung ermöglicht.

Just in diesem Moment (also beim Schreiben dieser Zeilen) kam mir folgende Erleuchtung - wenn sie denn eine ist - :
Timer0 mit niedrigem Prescale konfigurieren, so dass pro Zeiteinheit reichlich Aufrufe der Timer0_isr erfolgen. Die Anzahl dieser Aufrufe zwischen 2 Rad-/ Rotor-Impulsen zählen und in den INT0 und INT1-Service-Routinen mit einem Sollwert vergleichen usw.

Falls ich mit dieser Idee richtig liege, würde mir ein kurzes OK reichen; die Rest kriege ich dann - hoffentlich - schon hin.

Gruss an alle

[MichaelM]

Hallo,
das mit dem Zählen der zeit zwischen zwei Impulsen der Radencoder sollte funktionieren. Bei 180 Strichen pro Umdrehung darfst du aber nur wenig nachregeln, denn die Motoren sind doch recht träge. Ich werde wahrscheinlich erstmal ohne Geber fahren, denn bei chaotischem Fahren kommt es doch auf Kurven nicht an?!

Zur Schirmwirkung von Alu: Bei größeren Materialstärken kann man Magnetfelder im hohen ein- bis zweistelligen MHz-Bereich einigermaßen abschirmen. Einen Motor möchte ich damit aber nicht abschirmen. Normales Stahlblech sollte auch gehen, wenn man zwischen Motor und Blech einen kleinen Luftspalt von vllt. 1 bis 2 mm lässt. Der Lufspalt ist wichtig, wir haben mit einem 2mm Blech in dieser Entfernung eine bessere Schirmwirkung erzielt als mit einem 8mm Blech ohne Spalt. Allerdings handelte es sich dabei um niederfrequente Magnetfelder (200kW - Synchronmaschine).

Gruß,
Michael

[Christian H]

Hallo,


so halbwegs steht der neue Rasenrobo. Die Verdrahtung ist etwas chaotisch, da ich alle Teile auf 2 Etagen neu arrangiert habe, ohne umzulöten. Überhaupt hat die Kisten nichts von der Präzision mit der andere hier arbeiten, z.B. Klington. Vorerst ist alles aus Plexiglas und Balsa. Ob die Räder auf Rasen durchdrehen werden, kann ich auch noch nicht sagen. Falls ja, werde ich erst die Räder mit Profil versehen (reinsägen oder mit Lötkolben). Ggf. weitere Plexiglasscheiben um die Räder breiter zu machen. Passende fertige, schmale Räder in der Größe habe ich nicht gefunden.

Anbei einige Bilder und 2 Videos. Die Monitorbilder zeigen einmal die Anzeige der Sensoren ohne Schleife, einmal mit angeschalteter Schleife. Auf den Bildern kann man erkennen wie das Mu-Metall um die GLocke vom RM-Motor gewickelt ist, sowie um den Antriebsakku. Dieser steht übrigens nicht einfach nur per Zufall hochkant, sondern weil hierdurch ebenfalls die Induktion in die Sensoren vermindert wird. Flach liegend wäre die Störung zu stark. Man sieht auch, dass die Sensoren in Höhe des RM-Motors angeordnet sind.

Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  
Bild hier  

videos:
http://www.rasenrobo.de\IMGP2003.avi
http://www.rasenrobo.de\IMGP2006.avi


Grüsse

Christian

[marvin42x]

Bei den Links für die Filme hat es bei mir nicht geklappt.
Hier die Version die bei mir funktioniert hat

http://www.rad-ro.de/Rasenrobo/IMGP2003.AVI

http://www.rad-ro.de/Rasenrobo/IMGP2006.AVI

Netter Gruss

Ps. Ich finde das sehr spannend was hier abgeht

[MichaelM]

Hallo,
nachdem ich wieder ein wenig Zeit gefunden habe und meine Plattform jetzt das Fahren gelernt hat, wird es allmählich mit der Induktionsschleife wieder dringlicher. Ich hatte ja ein recht groes Problem mit Störungen durch die Motoren. Ein guter Elko (Glattfolie) auf der Antriebsplatine eliminiert fast alle Sörungen durch die Zuleitungen und den Akku. Die hohe Pulsfrequenz von 19,5kHz sorgt für einen fast glatten Motorstrom und somit für wenig Sörungen von den Motorleitungen und weniger von den Motoren. Durch die höhere Pulsfrequenz gab es jedoch massive elektrostatische Einstreuungen. Diese kann man jedoch quasi eliminieren indem man die Motorengehäuse mit dem zentralen Massepunkt verbindet (min. 1,5mm²) und die Transistoren etwas langsamer schalten lässt (ca. 0,5µs). Die Schaltverluste bleiben dabei noch im Rahmen, meine TO220-Gehäuse werden ungekühlt bei 8A nur etwa Handwarm. Die normale Stromaufnahme des Fahrzeugs (55 x 30cm, 12kg) liegt auf Beton bei nur ca. 0,8A. Mein Vater hofft nun schon dass ich die Steuerung zum Laufen bekomme und er mit der Mechanik anfangen kann, wird aber wohl noch etwas dauern...

Soweit mal mein momentaner Stand.

Gruß,
Michael