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Basic(-Billig/-Baby) Mono Wheel
Hier möchte ich meine Vorarbeiten zu einem/r einfachen MonoWheel - Träger / Basis vorstellen.
Anders als bei dem hervorragenden und einzigartigen MonoWheel Projekt von Klingon77 und Murdoc_mm ist meine Zielsetzung wohl eine andere:
- Fahrwerk mit einfachen Werkzeugen (Säge, Feile etc.) und geringem handwerklichen Geschick erstellbar
- Materialkosten unter 60 €
- möglichst wenig Spezialbauteile
- Basis für verschiedene Antriebsarten / Gleichgewichtssteuerungen
- Antriebseinheit und Laufrad (für Änderungen) leicht trennbar
Um diese Ziele zu erreichen, habe ich mich für eine Leichtbauweise mit
geringen Abmessungen (Baby-Wheel) entschieden.
Gewicht / Masse : Gesamt: 620 g Aussenrad: 230 g.
Raddurchmesser (21,3 cm aussen, 14 cm innen)
Antriebseinheit: Länge: 14cm, Breite: 4,5 cm Motorkasten, 9cm Achslänge)
Mein erster Versuch ist mir doch etwas zu klein geraten (Baby-Wheel),
da hatte ich dann kaum noch Platz für Einbau Servo, Ausgleichgewichte etc
( siehe Foto Baby-Wheel).
Der Aufbau des Basic-Mono-Wheel ist sehr symmetrisch, zur Zeit experimentiere ich mit einem Schnurrollen/Riemenantrieb mit einem Motor, dessen Welle an beiden Seiten herausgeführt ist,
sodass der Antrieb auf beide Seiten verteilt wird.
Mein Traum wäre ein Direktantrieb durch einen asynchronen Kurzstatormotor (wie er in den Anfangszeiten des Transrapid bei Krauss-Maffei verwandt wurde, nur muss das MW nicht 250 km/h fahren muss und 8/14 t wiegt).
Meine bisherigen experimentellen Erfahrungen (Spulen wickeln) waren aber eher negativ (Drehfeld-Erzeugung ok( vielleicht zu wenig überlappend), Aluminium-Ring an/in Aussenrad als LIM (Kurzschlussläufer), Drehfeldwicklung links / rechts vom LIM mit geblechtem Eisenkern in Handarbeit problematisch). Hier müsste mal ein Experte ran (Ich glaube, an der UNI in Paderborn machen die sowas), der sich auch mit der Theorie auskennt (Wirkungsgrad, Polteilung, Abstand zum LIM, Normalkräfte).
Als Akku verwende ich 3 LiPos aus Handys, bei Ladung muss ich vorsichtig sein, da kein Platz für Balancer (habe aber Anschlüsse zugänglich gemacht). Aus ihm wird auch eine 5V (LM7805) für Steuerung erzeugt.
Gleichgewichtssteuerung:
- Experimente mit kardanisch aufgehängtem Pendel, das Servo für Ausgleichsgewichte über Asta/Mono ansteuert : Erfahrung negativ, da MiniPendel für mich nicht
mit meinen Werkzeugen/Erfahrung präzise zu fertigen (das wär was für Klingon77)
- Experimente mit Sharp-Abstandssensor GP2D120 und Linearantrieb für Ausgleichgewicht mit Motor/Ritzel/Zahnstange (angesteuert über Fensterkoparator): Erfahrung bisher noch nicht überzeugend, muss wohl Linearantrieb über H-Brücke ansteuern. Problem: Beim Anfahren / Fahren
ändert sich der Abstand Sensor - Boden auch bei Geradeausfahrt, da der Antrieb sich in dem Rad ja nach oben bewegt. Problem vermutlich mit zwei Sensoren lösbar.
- Experimente mit Neigungssensor: noch nicht in Arbeit.
- Steuerung Antrieb und Servo-/Linearantrieb über ATmega8 / 168 (wahrscheinlich mit ASURO-Entwicklungsumgebung) noch nicht in Arbeit
Durch die rotierenden "Massen" (Unterlegscheiben) an der 2. Welle
erhält das MW bereits eine recht gute Stabilität für Geradeausfahrten (Video bei YouTube: BasicMonoWheel), obwohl das Rad (Pollin) eine beschissene Lauffläche hat (Siehe Foto). Ich hab die zu glatte Oberfläche noch mit einem alten Fahrradschlauch beklebt, um ein Rutschen auf glatten Böden zu vermeiden.
Falls Interesse, kann ich noch ein paar (Konstruktions-) Skizzen ins Netz Stellen.
bisherige Materialkosten(ohne Porto) : (am 26.07.08) [am 26.03.09]
Antriebs Motor ca 3 € (Pollin ? / OPITEC ? ) 2mm Welle beidseitig
Motor für Linearantrieb ca 1 € (Pollin 37-310319) Braun PT
MiniServo ca 5 € (Conrad) [ entfällt, dafür LinAntrieb Motor 2 €]
Laufrad 210mm 1,50 (Pollin 37-440780)
Schnurlaufräder gross ca 10 € (Conrad)
Schnurlaufräder klein ca 2 € ( OPITEC)
Laufräder ca 2 € (OPITEC)
Wellen 4mm ca 1 € (OPITEC)
Kugellager 2x 1,20 (Pollin 37-440973) [ 6x ca 7€]
AluBlech 20cmx 20cm ca 5 €
Platinenmaterial ca 3 €
Akkus 3x alt aus diversen Handys (ca 1000mAh) 4x
Abstandssensor GP2D120 2x ca 11 € (CSD-Electronics) [ entfällt, dafür Neigungsensor 55€]
Gabellichtschranke 2x ca 3 € (aus Restbestand)
diverse Kleinteile ca 10 € [ ca 15€]
Gruß mausi_mick
PS: Anbei noch ein paar Bilder
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Hi,
hab dann doch mal genäht,
Fahrversuch recht positiv, meist über 5 m, kippt dann aber meist nach rechts (Kurve). Durch Gewichtsausgleich (Akkus verschieben) nur wenig beeinflussbar.
Anbei noch zwei Fotos von meinen Nähkünsten
Gruß
mausi_mick
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Hallo MW-ler,
hab heute mal ein wenig mit dem Ausgleichgewichtchen getestet.
War mit den Servo (auf dem Baby-Wheel) nicht so zufrieden, da er irgendwie unsymmetrisch arbeitete: In die eine Richtung ging's sehr schnell, in die andere etwas zäh.
Hab dann mal Versuche mit einem Linearantrieb gemacht, der erste Versuch mit Kugellagern zur Führung war auch nicht so doll, lag wohl u.a. an meiner mangelnden Fähigkeiten was Präzision etc. angeht. Hab dann heute mal eine einfache Linearführung aus Alu-Winkelprofilen gesägt: Läuft recht präzise und Reibung ist nicht so gross wie befürchtet.
Steuere den Motor mit H-Brücke (TL5205) an, bisher aber nur für die Richtungsumkehr. Zur Steuerung messe ich die Entfernung zum Boden mit Sharp-Sensor. Die Auswertung der Kennlinie erfolgt mit Fensterdiskriminator, In der Fensterlücke (MW senkrecht ). sollte Gewicht in Mitte sein und Motor aus.
Anbei ein paar Fotos zum Aufbau , ein Video dazu ist auch unter Youtube.
Probleme sehe ich darin , dass der Abstand Sensor - Boden sich auch in senkrechter Position des MW sich ändert, wenn das Innenteil "hoch"-fährt. Vielleicht mit 2. Sensor links lösbar.
Auch muss ich mich noch etwas um die Physik kümmern: Impulserhaltungssatz - was ist das - ? Musss zumindest das Gewicht in den Endpunkten langsam abbremsen - vielleicht mit PWM.
Auch Rückführung des Gewichts in Ruheposition / Mitte mit Federn ?
Die einfache Zweipunktregelung ist hier doch etwas überfordert.
Werd mir mal einen Atmega8/168 besorgen, wäre schön wenn man da Unterstützung aus der Asuro-Gemeinde bekäme. zumindest ist die Bib mittlerweile aus meiner Sicht super.
Ein Mini-Board mit ähnlicher Funktionalität wie beim Asuro hab ich bereits bei meinem Staubsauger Projekt Robertina benutzt.
Gruß
mausi_mick
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Hi,
hab nochmal einen anderen Linearantrieb gebaut - ähnlich wie von MANF vorgestellt - in einem ALU-Profil. Muss aber noch Endschalter einabauen.
Werd ich aber erstmal nicht verwenden, da etwas langsam und Steuerung über PWM notwendig.
Gruß
mausi_mick
PS: Hab neues AVI auf YOUTube, die Riemen aus Hut-Schnur sind, bis auf die Verbindungs-/Nähstellen recht gut. Durch die damit erreichbare höhere Geschwindigkeit läuft das MW stabiler. Der Einastz der Mini-Gewichte (zusammen ca 50 g) funktioniert, führt aber durch die Zweipunktregelung zu sehr eirigem Lauf.
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Hi,
hab dann mal auf die Schnelle für eine - durch Gummibänder - fixierte Ruhelage der Ausgleichsmasse gesorgt. Führt auch dazu, dass die Masse nicht
in den Endpositionen ruckartig zum Stehen kommt. Wirkt sich - trotz des sehr provisorischen Aufbaus - sehr positiv aus. Schaffe jetzt locker 10m und bin damit in der Wohnung - für Geradeausfahrt am Ende.
Versuch im Aussenbereich bisher sehr unbefriedigend: Er mag wohl keinen
Asphalt oder ist es die Zulassung ?
Anbei noch ein Foto (Aufsicht) von der Fixierung der Masse durch Gummibänder
(man sieht gut den Aufbau: vorne Einschalter, V-förmige Justierung des Linearantriebs durch Gummibänder, unter Isolierband Platinchen für Fensterdiskriminator und Ansteuerung der H-Brücke, darunter Linearantrieb mit seitlich angebrachtem Sharp-Distanzsensor, und ganz am Ende die H-Brücke mit TLE5205 für die Richtungsumkehr Linearantrieb.
.. und bei YouTube noch ein AVI
Gruß
mausi_mick
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Hi Klingon77, hi oberallgeier,
heute geht BasicMonoWheel wohl in Disco,
hab den Fensterkomparator per Trimmer einstellbar gemacht, so dass ich die Senkrechte (bzw. den Abstand zum Boden in senkrechter Position) besser justieren kann. Hab die Platinchen mit M2 Schrauben montiert und bin so von dem Isolierband-Verhau etwas weggekommen.
Und ausserdem - Dank Klingon77's Info - hab ich innerhalb von 24 h die O-(hr)Ringe bekommen. Super Firma, schnell, niedrige Versandkosten und preiswert (hab noch 30% Rabatt bekommen , da der Bestellwert über 30 € lag).
Sollte sich daran big C mal ein Beispiel nehmen.
Gleich die 70mm/2mm O-Ringe eingebaut mit noch etwas massiveren Gewichtsscheiben auf den Rädern.
Wirkt sich hervorragend auf die Laufruhe und Fahreigenschaften aus.
Wohnung zum Test zu klein, da bei etwa 7m spätestens Feierabend.
Tests draussen nicht schlecht aber mehr Probleme mit Unebenheiten.
Werd vielleicht noch an der Mittenstelleung (durch Gummiband- siehe Foto) des Linearantriebs etwas arbeiten, aber dann müsste ich mich doch mal wieder mit dem Atmega8 beschäftigen, wegen feinfühligerer Regelung,
Kurven etc.
Gruss mausi_mick
Ps: noch ein Foto vom jetzigen Bauzustand