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Thema: Pro Bot 128 / Projekt: Motorsteuerung verbessern

  1. #1
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    Pro Bot 128 / Projekt: Motorsteuerung verbessern

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    Wie ich aus zahlreichen Posts in diversen Foren entnehmen konnte und letztendlich (glaube ich) selbst verstanden habe, ist die Motoransteuerung beim Probot 128 sagen wir mal „suboptimal“. Daher habe ich mir ein paar Gedanken gemacht, wie man die Ansteuerung (im ersten Schritt hardwareseitig, Software muss dann natürlich auch angepasst werden) verbessern könnte. (bin Elektro-Laie, also bitte nicht allzu sehr maßregeln, wenn ich etwas falsch erkläre)




    ++++++ Zum Bestand ++++++

    Verwendete Bauteile:

    1. C Control Pro Mega 128 (Microcontroller)
    2. CD4093 (NAND-Gatter)
    3. L293D (Motortreiber)


    Schaltung:
    2x PWM Signal (von Pin X1_2 = OC1B bzw. Pin X1_3 = OC1A) wird über ein NAND-Gatter (CMOS 4093) an die Input Pins 1+2 bzw. 3+4 vom Motortreiber L293D verteilt.
    Ein PWM-Signal wird über jeweils 2 der 4 NAND-Gatter so invertiert, dass am Motortreiber IN1 High ist, wenn IN2 Low ist und umgekehrt. Das gleiche gilt sinngem. für IN3 und IN4.
    Der Pin X1_1 (OC1C) schaltet beide Enable-Eingänge bei Bedarf permanent auf high.

    Die Motorgeschwindigkeit ist im Bereich von 0-255 einstellbar; allerdings mit der Besonderheit, dass die Motoren bei einem Wert von 128 (50/50 Puls/Pause) stillstehen und bei Werten >< als 128 in die jeweilige Richtung drehen. Als ich die Funktionsweise endlich verstanden / nachvollzogen hatte, habe ich gestutzt, da die vorhandene Steuerung der Drehrichtung und der Geschwindigkeit über ein PWM-Signal pro Motor ja bedeutet, dass die Motoren quasi ständig im Wechsel vorwärts und rückwärts fahren. Je nachdem in welche Richtung sie dann drehen sollen eben mehr vorwärts als rückwärts oder umgekehrt.

    Selbst mir als absoluter Laie war nach dieser Erkenntnis klar, dass das nicht effektiv sein kann. Ein Auto fährt man ja auch nicht 50m im Vorwärtsgang und dann wieder 5 oder 10m zurück, nur um langsamer zu fahren. Außerdem vermute ich, dass der permanente Richtungswechsel nicht grade materialschonend ist.

    Diese Ansteuerung spart zwar (auf den ersten Blick) Pins am Controller, bedeutet aber, dass die Motoren nicht auf voller Leistung laufen (korrigiert mich, wenn ich falsch liege).


    ++++++ Zur geplanten Veränderung ++++++

    1. IC-Sockel Adapter:
    Um die Motorplatine im Originalzustand belassen zu können und die schon vom Controller zur Motorplatine geführten Pins weiter benutzen zu können, habe ich mir mittels Platinenstückchen und Stiftleisten bereits einen Adapter für die beiden vorh. IC Sockel zurechtgedengelt.

    Vom Sockel des CD4093 greife ich über 4 Stifte die Pins X1_2 und X1_3, sowie VSS (inkl. Pufferkondensator auf Platine) und VDD (GND) ab. Vom Sockel des L293D greife ich den PIN X1_1 (im Bestand Enable 1), VSS (inkl. Pufferkondensator auf Platine), GND (4x) und Output 1-4 ab.

    2. Motorsteuerplatine
    Auf die beiden Sockeladapter klebe/stecke ich dann eine zweite Platinenebene, auf der ich dann die Schaltung mit einem CD4093 und dem L293D neu aufbaue.

    Ich plane die beiden PWM-Signale (X1_2 und X1_3) an die Enable-Eingänge des L293D zu führen. VSS und GND wie im Bestand. VS (Motorversorgung) kommt dann direkt von meinem Akkupack mit 6x2/3 A Akkus (7,2V bzw. voll geladen ca. 8,4V / 1300mAh).
    Die Richtungsansteuerung über die Inputs 1+2 bzw. 3+4 will ich über jeweils einen Controllerpin (X1_1 und einen beliebigen anderen) mit entsprechend vorgeschaltetem NAND-Gatter realisieren. Ich denke mal, dass ich auf die „Vollbrems-Option“ durch kurzschließen der Inputs gut verzichten kann. Den zusätzlich notwendigen Controllerpin könnte ich dann über die noch freie Leitung auf dem einen Wannenstecker auf die Motorplatine herunterführen.

    Schaltbilder kann ich heute Abend nachreichen.

    Viel Text, ich weiß…J

    Ich bitte um Kritik und Verbesserungsvorschläge!
    Danke!

  2. #2
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo

    Bei meinem probot hatte ich das so gelöst:



    Im ersten Schritt habe ich die Enable-Signale getrennt. Hier ist das für meinen asuro-probot beschrieben:
    http://www.roboternetz.de/community/...l=1#post421099

    Für einen orginalen probot würde ich dann noch empfehlen das Flachkabel zu manipulieren:
    http://www.roboternetz.de/community/...l=1#post423547

    Gruß

    mic

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  3. #3
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    Das mit dem Auftrennen der Leiterbahnen und verändern der Flachkabel ist natürlich auch eine gute Idee. Hatte den Thread von dir sogar schonmal vor Augen. Jetzt wo ich mich etwas mehr mit dem Schaltplan des Probot beschäftigt habe, frage ich mich, warum ich da nicht schon selbst drauf gekommen bin. :-D
    Danke für den Tipp!

    Bzgl. der Motorversorgungsspannung:
    Hast du eine Ahnung, wieviel die verwendeten Motoren abkönnen? Würde gerne die 7,2V (8,4 bei vollem Akku) vom Akkupack verwenden. Einfach mal testen und gucken wie warm die Motoren werden? Dann müsste ich nur die Leiterbahn zu Pin 8 ebenfalls trennen.

    - - - Aktualisiert - - -

    Grad nochmal auf das Platinenlayout geschaut. Du hast geschrieben Bahn zwischen IC1:1 und IC1:9 trennen, Pin 9 ist dann isoliert. Ist dann nicht eigtl. PIN1 isoliert und hat den zusätzlichen Pulldown? Ist ja nicht so wichtig, nur für mich zum Verständnis.

    Und wenn ich Pin8 isolieren will, muss ich dafür 2 Leiterbahnen trennen. Einmal die dicke kurz hinter dem Abzweig zu D1 (IR LED) und die dünne in Richtung R7 bei T4 und R7 dann mit nem Draht wieder an +5V.

    Leiterbahnenlabyrinth...

  4. #4
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    Update:
    "Sockeladapterlösung" verworfen.
    Viele Lötpunkte=viele potentielle Fehlerquellen.

    Habe gestern dem Vorschlag radbruchs folgend die Belegung der Pfostenstecker von con1/con3 getauscht. Hat geklappt, aber die Pfosten und ich werden keine Freunde :-D

    Leiterbahn zwischen IC1:1 und IC1:9 ist auch durchtrennt. Hatte nach der Fummelei mit dem Stecker aber keine Muße mehr weiterzumachen.

    Heute wird dann der Pulldown R und die neue Enableleitung (Free) an IC1:1 angelötet.

    Was mir noch nicht ganz klar ist:
    wenn ich die Motorversorgung IC1:8 direkt vom 7,2v Akku speise. Fließt dann auch strom nach masse ab, wenn der l293d "aus" ist? Dann würde ich da nämlich auch noch einen Schalter anbringen.

    Wenn die Hardware fertig ist, schreibe ich erstmal einen minimalcode um zu gucken ob alles läuft.

  5. #5
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo
    Du hast geschrieben Bahn zwischen IC1:1 und IC1:9 trennen, Pin 9 ist dann isoliert. Ist dann nicht eigtl. PIN1 isoliert und hat den zusätzlichen Pulldown?
    Ja, du hast natürlich recht. Pin 1 (mit dem quadratischen Lötpad) ist der zusätzliche freie Pin und bekommt den neuen Pulldown.

    Zur Motorversorgung kann ich leider nichts sagen, weil ich das noch nicht probiert habe. Ein extra Schalter kann aber sicher nicht schaden, eventuell wäre sogar eine zusätzliche Sicherung sinnvoll.

    Gruß

    mic

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  6. #6
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    Ok danke!

    Habe noch eine testschaltung mit einem l293d auf meinem steckbrett. Könnte ja einfach mal messen.
    Theoretisch müsste dann ja wenn enable auf low ist kein potential zwischen massepin und Batterie minus anliegen.

    Was für eine Sicherung meinst du denn?
    Um den IC vor zu hoher stromstärke zu schützen? Habe woanders mal gelesen, dass ICs schneller braten als eine Sicherung auslösen kann. Die Motoren ziehen angeblich bei 5v um die 300mA Blockierstrom.

    Die gemeinsame masse der 5V und der 7,2 Volt direkt an den massepins macht aber keine Probleme oder? Zusammenlegen muss ich die Massen ja sowieso. Als Laie frag ich mich nur, ob dadurch andere Bauteile zuviel bzw. negative Spannung bekommen. Ein Elektriker schlägt sich bei dieser Frage wahrscheinlich die Hand vor den Kopf.

  7. #7
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Bei der Sicherung dachte ich eher an einen allgemeinen Schutz vor der Power des 7,2V-Akkupacks. So 2-4A vielleicht, damit bei einem Kurzschluss nicht alles verbrutzelt...

    Gemeinsame Masse ist kein Problem, sollte allerdings möglichst nur an einer Stelle verbunden sein (an der Masse des L293D).

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  8. #8
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    http://www.conrad.de/ce/de/product/5...10-St?ref=list

    So etwas? Reicht eine flinke oder besser superflink? Die sind aber tlw. 10x so teuer...

    Und mir stellt sich die Frage an welche Stelle? Ich gehe momentan mit 7.2 v über Mini tamiya Stecker und polklemme an Batt+, um die ladebuchse und den Schalter nutzen zu können. Die diode habe ich rausgenommen. Vom jumper aus zweige ich ab auf den spannungsregler (78s05) und dann mit 5v zurück auf die andere Seite des jumpers.

    Würde die Sicherung glaube ich vor den spannungsregler setzen und dann evt noch eine für die Leitung zur motorversorgung. Ideal wäre natürlich eine sicherungshalterung direkt im akkukabel. Mal Onkel Google Fragen, ob es sowas gibt.

    - - - Aktualisiert - - -

    http://www.conrad.de/ce/de/product/8...f=searchDetail

    Wenn flachsicherungen reichen, wär das doch ideal...

  9. #9
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo

    Direkt im Akkukabel würde ich auch vorschlagen. Damit verhinderst du, dass bei einem Kurzschluss auf den Platinen die Akkupower zuviel zerstört. Flinke Sicherungen sollten da ausreichen:


    (Bild von: http://www.conrad.de/ce/de/product/3...-MM-SCHRAUBBAR)
    Lieferumfang

    2 A und 3 A Sicherung.
    Prima?
    http://www.conrad.de/ce/de/product/5...A-Inhalt-10-St

    Die Hauptsicherung wurde von 2.5A auf 3.15A erhöht, da zusätzliche Stromversorgungsanschlüsse hinzugekommen sind..
    Ein Zitat aus der Beschreibung der Veränderungen des RP6v2 gegenüber dem alten RP6. Wenn der bisher mit 2,5A abgesichert war sollten 2A für den probot ausreichen. Das ist aber nur geschätzt...

    Gruß

    mic

    P.S.: Ob flink oder besser träg mußt du selbst ausprobieren...
    Geändert von radbruch (17.04.2014 um 09:03 Uhr)

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  10. #10
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    Werde mir diesen hier zulegen, da vorrätig...
    http://www.conrad.de/ce/de/product/5...AC-PTF80A-1-St

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