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Searcher

Steppender Linienfolger - Energieversorgung

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Ich habe mal meinen alten Line Stepper von hier (und vorherige Blogeinträge) wieder hervorgeholt. Funktioniert noch. Allerdings kommen die verwendeten NiMh AAA Akkus wohl in die Jahre. Jedenfalls fängt die Elektronik trotz kurz vorher voll geladener Akkus nach kurzer Betriebszeit an zu "spinnen". Macht sich haupsächlich am Geräusch der stromhungrigen Schrittmotore bemerkbar. Die geraten dann hörbar aus dem Tritt und und das Vehikel zickt bei gewissen Fahrmanövern. Eine oberflächliche schnelle Kontrolle zeigt, daß die Logikspannung dann bei knapp über 4 Volt liegt. Reicht vermutlich nicht mehr zu einem sauberen Betrieb der L293D Motortreiber, die laut Datenblatt min. 4,5V Logikspannung brauchen.

Weil mir die Stromversorgung an dem Vehikel noch nie so richtig gefallen hatte, habe ich mich nun dazu überwunden, den Akkukasten auf die Schnelle gegen eine Aufnahme für einen Handycam Li-Ion Akku zu tauschen. Der Akku hat eine angegebene Nennenergie von 8,5Wh. Ein anderer baut höher und hat 19,9Wh bei 7,2V Nennspannung. War drauf und dran das Vehikel in "Energieträger" umzutaufen.

Die Motore bekommen die volle Spannung der Akkus, reduziert durch den Spannungsabfall von ca. 2V über den L293D, ab. Alles andere außer den Motoren wird mit 5V versorgt. Dafür habe ich noch einen LM317 Spannungsregler im TO-92 Gehäuse auf der kleinen Platine, auf dem Foto rechts neben dem Akku mit noch'm Ein- Ausschalter dazugebaut. Jetzt sind wieder längere Testfahrten ohne seltsame Nebeneffekte möglich



Manchmal ist es nicht so einfach, verläßliche elektrische Verbindungen zu solchen Geräteakkus mit Hausmitteln herzustellen. Hier passen zum Glück Mini-Bananenstecker wie sie oft im Modellbahnbau verwendet werden. So ein Bananenstecker ist leider nicht verpolsicher einsteckbar und hoffentlich entfalten die Farbcodierungen und die Markierungen der Pole am Akku ihren Sinn Sollte da doch besser noch eine Diode aus der Familie der Angstdioden mit einbauen ...

Gruß
Searcher

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Aktualisiert: 26.12.2019 um 19:01 von Searcher

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Kommentare

  1. Avatar von Moppi
    reduziert durch den Spannungsabfall von ca. 2V über den L293D
    Ist das bei jedem L293D? Ich will den auch für die Motorsteuerung verwenden. Aber an 2V Spannungsabfall habe ich nicht eingerechnet. Dann muss ich, wenn ich 6V an einem Motor haben möchte 8V Spannung anlegen? Und wo mach ich dann die Entstörung, wohl direkt am Motor. Oder besser doch einen Kondensator in die Spannungsversorgung, vor dem L293D?


    MfG
  2. Avatar von Searcher
    Ist das bei jedem L293D?
    Oh ja und eher noch mehr. Als H-Brücke geschaltet schon fast 3 Volt. zB findet man im Datenblatt Vce sat. typ. 1,2 .. 1,4V das macht 2,4 .. 2,8V Spannungsverlust bei Vollbrücke. Das Ding ist echt nicht gut und nicht zu Unrecht wird oft drauf verwiesen, daß es da viel bessere H-Brücken gibt. Ich benutze die nur, weil ich sie schon habe und noch verbaut werden müssen

    Zur Entstörung kann ich keinen Tipp geben. Meine Stepper haben kein Bürstenfeuer. Was man so liest, ist Entstörung direkt an der Störquelle, also am Motor wohl das Übliche.

    Gruß
    Searcher
  3. Avatar von Moppi
    Ja, direkt am Motor wollte ich das machen. Werde ich dann auch. Aber woher kommt der Spannungsabfall? Ist das einfach nur, weil da die Ausgangsbeschaltung nicht die volle Spannung durchlässt? In Wärme werden die doch nicht umgewandelt, diese 2V? Hm...

    Wenn dann vom DC/DC-Wandler 6.5V kommen, bleiben nur ca. 4V für den Motor. Hoffe, dass das dann genügt! Das dann auf 8V einzustellen und die folgenden Spannungsregler, am Arduino, nodeMCU., dann auf 5V und 3,3V runterregeln zu lassen, ist ja auch nicht das Wahre.

    Aber gut, dass ich es gelesen habe. Sollte öfter mal messen.

    MfG
  4. Avatar von Moppi
    Nach welchem Algorithmus findet bzw. hält Dein Gerät die Linie eigentlich, Searcher?
    Die Sensoren sitzen schon mal an der Stelle, wo ich die auch hingesetzt habe. - Nahe der Räder.

    MfG
  5. Avatar von Searcher
    Zitat Zitat von Moppi
    Aber woher kommt der Spannungsabfall? Ist das einfach nur, weil da die Ausgangsbeschaltung nicht die volle Spannung durchlässt? In Wärme werden die doch nicht umgewandelt, diese 2V? Hm...
    Ich bin auch nur Hobby Elektroniker aber schaut man sich im Datenblatt die interne Beschaltung an, sind dort bipolare Transistoren verwendet; keine MOSFETs. Der diskrete 2N2222 Transistor ( https://www.farnell.com/datasheets/296640.pdf ) hat auch ein Uce(sat) von 1,6V. Der Wert ändert sich mit dem Strom. Bei 150mA sind es nur 0,4V (Seite 2, Electrical Characteristics) MOSFET Brücken sind da besser aber auch teurer.

    Wenn dann vom DC/DC-Wandler 6.5V kommen, bleiben nur ca. 4V für den Motor. Hoffe, dass das dann genügt! Das dann auf 8V einzustellen und die folgenden Spannungsregler, am Arduino, nodeMCU., dann auf 5V und 3,3V runterregeln zu lassen, ist ja auch nicht das Wahre.
    Das Leben ist nicht leicht Ich dachte ja auch, daß ich mit meinen 5 NiMh Zellen und Abgriff nach 4 Zellen klar komme. Geht eine Weile zum Erfahrungen sammeln aber ein starker Akku und gute verläßliche Spannungs-, Stromversorgungen sind aber nicht zu verachten Ob Dir 4V für den Motor reichen, wirst Du sehen.

    Dadurch, daß ich meine Motore hauptsächlich aus CD-Roms und Floppylaufwerken beziehe sind die für solche Vehikel eigentlich zu schwach. Das gibt Probleme beim regeln. Sie reagieren nur träge auf Ansteueränderungen. Man könnte natürlich die Getriebeübersetzung ändern um mehr Kraft auf den Boden zu kriegen - dann sind mir die Dinger aber zu langsam.

    Man wird vermutlich nicht auf Anhieb die ideale Abstimmung hinbekommen. Ich habe Deinen gedruckten Rundumultraschallstrahler gesehen. Sieht gut aus aber da werden sicher noch eine Menge Experimente nötig sein, bis er sich zufriedenstellend verhält. Motore arbeiten über einen großen Spannungsbereich. Da werden vermutlich die kleinsten Schwierigkeiten liegen. Hauptsache die Spannungen brechen bei hoher Stromabnahme nicht ein, wie bei mir.

    Gruß
    Searcher

    PS: Jetzt hat es mich auch erwischt: zu lange geschrieben und vom System ausgeloggt worden. Eingeloggt und auf Forumregel Seite gelandet. Mit Browser "Zurück" noch den editierten Text gerettet.
  6. Avatar von Searcher
    Zitat Zitat von Moppi
    Nach welchem Algorithmus findet bzw. hält Dein Gerät die Linie eigentlich, Searcher?
    Die Sensoren sitzen schon mal an der Stelle, wo ich die auch hingesetzt habe. - Nahe der Räder.
    Da fragst Du mich was. Hab ich vor drei? Jahren gemacht. Ich messe analog. Also nicht 0 oder 1 bei Linie oder Linie verlassen, sondern der ADC liefert viele Abstufungen. Die Liniensensoren befinden sich weit oberhalb des Bodens (die mit der Lichtabschirmung aus blauem Isolierschlauch drumrum) und können deshalb auch besser Helligkeitsabstufungen aufnehmen. Davon habe ich mir eine feinere frühzeitige Regelung versprochen, quasi den Linienrand schon kommen sehen bzw wollte auch mit nur zwei Photodioden auskommen.

    Je nach ADC Output werden dann die beiden Motore zum Lenken angesteuert. Es gibt jedoch keine Regelung wie PI oder so. Hatte ich mal bei einem Linienfolge mit DC-Bürstenmotoren ausprobiert. Komme da aber nicht auf einen grünen Zweig. Müßte da mal durchzugskräftigere Motore, die auch anständig auf Ansteueränderungen reagieren, umstellen..

    Die zwei Sensoren nahe den Rädern sind CNY70 und geben digitale Signale zum µc. Sie sollen ein Verlassen der Linie entdecken und das Wiederfinden unterstützen - nicht das Liniefolgen. Das lief damals so halbwegs aber noch nicht wirklich zufriedenstellend. Mal sehen, ob ich die Muße finde mich wieder ins Testen zu stürzen. Vielleicht gehts ja besser mit Neuronen. Da müßte ich nur noch die Ladefläche mit Prozessoren und Speicher beladen

    Gruß
    Searcher
    Aktualisiert: 28.12.2019 um 15:46 von Searcher
  7. Avatar von Moppi
    Ob Dir 4V für den Motor reichen, wirst Du sehen.
    Den DC/DC-Wandler kann man ja einstellen. Mal sehen, wo sich ein guter Kompromiss findet. Ich könnte auch MOSFETs verwenden. Aber nun habe ich eine L293D-Platine gekauft.

    Ich habe Deinen gedruckten Rundumultraschallstrahler gesehen. Sieht gut aus aber da werden sicher noch eine Menge Experimente nötig sein, bis er sich zufriedenstellend verhält.
    Worauf beziehst Du Dich?
    Dass ich jetzt die US-Sensoren und die IR-Abstandssensoren, zur Linienverfolgung, angebaut habe, ist deshalb, weil ich noch nicht sicher bin, wie, wann und wo ich was benutzen möchte - die Möglichkeiten sind da. Die Abstandssensoren brauch ich sowieso irgendwie. Und die Linienverfolgung kann auch nützlich sein. Zum Anlernen eines Weges oder auch - und nur ganz evtl. - zum Anfahren der Ladestation (wenn so ca. 10cm aureichen würden, um das Gefährt auszurichten, damit es die Ladekontakte trifft). So genau weiß ich das noch nicht. Ist mein erstes selbst gebautes Auto.

    Was die Steuerung zur Einhaltung der Linie betrifft, so gibt es bei einer Geschwindigkeit eine Zeit, zu welcher der linke und der rechte IR-Sensor schalten, wenn das Auto schräg über die Linie fährt. Im 90-Grad-Winkel gibt es praktisch keine Verzögerung zwischen Links und Rechts, Theoretisch sollte man diese Verzögerung - zwischen den Schaltpunkten der Sensoren - die mit dem Winkel korrespondiert, also in eine Lenkbewegung umsetzen können.


    Gruß
    Aktualisiert: 28.12.2019 um 20:52 von Moppi
  8. Avatar von Searcher
    Zitat Zitat von Moppi
    Worauf beziehst Du Dich?
    Nichts im Speziellen. Ob Ultraschall-, Liniensensoren oder andere werden auf Umgebung, Geschwindigkeit des Vehikels und andere praxisrelevante Umstände angepaßt werden müssen. Ich glaube oberallgeier erwähnte schon, daß verschiedene Materialien, selbst schwarze Farben zB IR-Licht unterschiedlich stark reflektieren. Oder die Sache mit schrägen Flächen oder weichen schallschluckenden Materialien bei Ultraschall. Ansprechverhalten der Motore. Zeit zwischen der Entdeckung des Verlassen der Linie und Einsetzen der Regelung und Reaktion des Vehikels auf Korrekturmaßnahmen. In dem Zusammenhang ist es auch nicht egal, in welchem Abstand die Sensoren vor den Rädern montiert sind. Es gibt einen Gund, warum sie nicht hinter den Rädern angeordnet sind Bei langsamer Fahrt ist das nicht so kritisch wie bei schneller.

    Auch Deinen angedachten Linienfolgealgorithmus hast Du selbst sicher auch noch nicht in die Praxis umgesetzt. Ich kann nicht beurteilen, wie gut der funktioniert aber sicher ist da auch trial und error angesagt.

    Wenn alle Sensoren in Aktion sind gibt es vielen Daten, die aufeinader abgestimmt und ausprobiert werden müssen. Bei mir hier hab ich zB. viel mit den Parametern zur Lenkung "gespielt": Welcher ADC Wert wird in welchen Lenkeinschlag umgesetzt. bzw welche Regelparameter sind gut zu gebrauchen? Wie erkennt man ein gerades Stück Linie? Sollte man da schneller fahren als in einer Kurve? Also die Frage nach Optimierungen nach "einfach nur die Linie nicht verlieren" kommen möglicherweise auch auf.

    Dass ich jetzt die US-Sensoren und die IR-Abstandssensoren, zur Linienverfolgung, angebaut habe, ist deshalb, weil ich noch nicht sicher bin, wie, wann und wo ich was benutzen möchte - die Möglichkeiten sind da. Die Abstandssensoren brauch ich sowieso irgendwie. Und die Linienverfolgung kann auch nützlich sein.
    Das finde ich gut. Bei mir ist es eher so, daß ich mit möglichtst wenig auszukommen versuche und dann ergänze. Das nimmt manchmal auch komische Auswüchse an, macht mir aber Spaß und "später" kann man ja alles aus Irrungen Gelerntes in in DAS ultimative Gerät einfließen lassen oder einfließen lassen zu versuchen Und sei es nur eine flashende LED, die einen erinnert den Strom abzuschalten wenn man aufhört zu "spielen", damit nicht immer die Akkus auf dem letzten Loch pfeifen

    Gruß
    Searcher
  9. Avatar von Moppi
    Auch Deinen angedachten Linienfolgealgorithmus hast Du selbst sicher auch noch nicht in die Praxis umgesetzt.
    Nein. Ich habe mir aber vorher einen angesehen, wegen einem grundlegenden Ansatz und der war erschreckend einfach umgesetzt.

    Welcher ADC Wert wird in welchen Lenkeinschlag umgesetzt. bzw welche Regelparameter sind gut zu gebrauchen?
    Ich verstehe. Natürlich müssen die Regelparameter alle zueinander passen. Aber das ist ja mehr softwareseitig. Ich versuche das Probieren zu minimieren, indem ich zuerst schaue, dass und wie die Hardware funktioniert und dass dort möglichst wenige Fehlerquellen vorkommen. Dann konstruiere ich die theoretischen Abläufe und sehe dann, wie das praktisch läuft. Aber in diesem Zusammenhang muss ich mal sehen, ob die US-Platinen unbeeindruckt von den Störimpulsen der Motoren bleiben.

    Das Regelverhalten bei Geschwindigkeit habe ich auch schon überdacht. Ich bin mal gespannt, inwieweit ich das in flüssige Bewegung umsetzen kann. Die µC-Hardware, die ich einsetze ist so schnell ja nicht, aber soo langsam auch wieder nicht. Da ich aber wieder zwischen einem Arduino und einem nodeMCU langsam per Schnittstelle kommuniziere (vermutlich seriell), wird das nicht ganz unkritisch. Dass bei hoher Geschwindigkeit von links und rechts keine brauchbaren US-Messwerte anfallen, davon gehe ich aus. Erstmal muss ich dann die Abläufe alle im Schneckenmodus ausspionieren.


    MfG