Welchen Mikroprozessor wird der richtige ?

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11.06.2013, 21:08
Nomade

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Welchen Mikroprozessor wird der richtige ?

Guten Tag an Alle,

es steht nachfolgende Projekt zur Verwirklichung.

Ein Elektrovehicle wird durch drei BLDC Motoren angetrieben

Anhang 25717 Anhang 25720 Anhang 25721

Damit bei glatten oder nassen Fahrbahn kein Rad den Kontakt verliert, werden die ABS und ASR Systeme benötigt.

Meine Frage:

Welchen Mikroprozessor oder Mikrokontroller ( vielleicht sogar ein CPU ) soll ich zur Steuerung von drei Brushless-Controller ( je 36 V, 500 W ) um die ABS und ASR Funktion zu steuern, auswählen?

Nach Wochenlager Internetsuche, habe mich entschlossen ein Tehma anzulegen.

Kann mir gut denken, dass weitere Deteils nötig werden also Fragen und Anregungen sind sehr willkommen.
13.06.2013, 10:22
Nomade

Zitat:

Zitat von Nomade

Guten Tag an Alle,

es steht nachfolgende Projekt zur Verwirklichung.

Ein Elektrovehicle wird durch drei BLDC Motoren angetrieben

Anhang 25717 Anhang 25720 Anhang 25721

Damit bei glatten oder nassen Fahrbahn kein Rad den Kontakt verliert, werden die ABS und ASR Systeme benötigt.

Meine Frage:

Welchen Mikroprozessor soll ich zur Steuerung von drei Brushless-Controller ( je 36 V, 500 W ) um die ABS und ASR Funktion zu steuern, auswählen?

Nach Wochenlager Internetsuche, habe mich entschlossen ein Tehma anzulegen.

Kann mir gut denken, dass weitere Deteils nötig werden also Fragen und Anregungen sind sehr willkommen.

Da ich noch anderswärtig Hilfe suche, wurde mir nachfolgendes Mitgeteilt:
"Momentan würde ich davon ausgehen, daß Sie die Narben-Motoren Ihres Fahrzeugs sehr wahrscheinlich mit einem Block-Kommutierungsalgorithmus steuern werden, wobei die Schaltpunkte für die Kommutierung durch die Hall-Sensoren in den Motoren geliefert werden. Das Sie den Zustand der Hall-Sensoren sofort nach Einschalten der MCU auslesen können, sind Sie auch aus dem Stand heraus in der Lage die Rotorposition in einem 60° (elektrisch) Raster zu bestimmen und kennen damit auch den nächsten Kommutationsschritt (in Abhängigkeit der gewünschten Drehrichtung).

Nach meinem Verständnis können Sie einen solchen Steueralgorithmus mit Hilfe von externen Interrupts (lesen die Flanken der Hall-Sensoren) und Ausgängen, die PWM unterstützen, realisieren. Wenn die Drehzahl der Motoren nicht zu hoch ist, dann sollte man auch drei Motoren steuern können (9 externe IRQs + 18 PWM Ausgänge). Dazu braucht es dann wahrscheinlich keine spezielle Motor Control MCU.

Wenn allerdings die Motorsteuerung über eine komplizierteren Algorithmus geschehen soll, für den Sie ggf. simultane Steuerung der High- und Low-Side Switches benötigen, dann haben wir in unserem Portfolio MCU aus der FM3 (Cortex M3) Serie, die bis zu 3 Motoren mit solchen Algorithmen steuern können."

Vielleicht gibt diese Text Anregungen zu Konkrete Auswahl
13.06.2013, 19:07
Jimmybot

Ganz einfach: keinen.

Klingt komisch ist aber einfach zu erklären:
Auszug aus Wiki:

Zitat:

Ein Mikroprozessor (von griechisch μικρός mikrós ‚klein‘, ‚eng‘) ist ein Prozessor in sehr kleinem Maßstab, bei dem alle Bausteine des Prozessors auf einem Mikrochip (integrierter Schaltkreis, IC) vereinigt sind. Der erste Mikroprozessor wurde Anfang der 1970er Jahre von der Firma Texas Instruments auf der Basis der IC-Technik entwickelt.

Im Zuge fortschreitender Miniaturisierung war es möglich, neben dem Mikroprozessor auch zusätzliche Peripherie auf dem Chip zu implementieren. Damit war der Mikrocontroller geboren.

Der Mikrocontroller ist zwar der dumme Burder, aber dafür leistungs stärker (schneller). Da nun die Regelung keine so komplexe Sache ist, würde ich den Controller bevorzugen.
Aber so dumm sind die Controller nun auch nicht, dass ganze Quadrocopter mit Sensoren, GPS und Funk mit nur einen Controller auskommen.
Oder Hexa-Bots steuern lassen können.
Oder RC-Autos Autonom durch die Gegen fahren können ohne anzuecken.
Oder Rasenmäher alleine den Rasenmähen.

Schaue dir doch lieber mal die Controller mal was genauer an. Die sind auch Hobby freundlicher.

Hier was zum nachlesen:
http://www.rn-wissen.de/index.php/Ka...icrocontroller
http://de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor
http://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller

Aber um nun mit den Finger auf einen Controller zu zeigen wird mehr Info über Sensorig und Elektronik benötigt.

Aber mal was anderes: Wie ist dein Wissenstand bezüglich Programmieren und Elektronik?
Nicht das dein Projekt eine Totgeburt wird, denn ich kann mir vorstellen, dass es nicht gerade wenig Geld kosten wird.
13.06.2013, 19:51
Thalhammer

Da übt sich woll einer als Klugscheißer ?
Ne, im Ernst ich bin mir sicher das er einen Mikrokontroller meinte.
Was die eigentliche Frage angeht solltest du dir mal die Xmega's genauer anschauen, die sind quasi die Mega's in Version 2.0.
Gleiche CPU, allerdings mit biszu 32MHz, Jede Menge Peripherie (Selbst kleine Typen haben mindesten 1 SPI, >5 UART und die meisten 2 oder mehr I2C)
Für dich interressant sind hier die Timer, diese wurden ebenso überarbeitet und es sind nun alle Timer (zwischen 5 und 8 stück pro MCU) als 16 bit ausgeführt.
Ein wichtiger Vorteil für dich: die unterstützen einen Modus speziell für Brushless Motoren, bei dem man nur die Zeit vorgeben muss und sachen wie umschaltung zwischen Hi und Low Mosfet macht die Hardware.

MFG
14.06.2013, 21:08
Croal

Dein Wehicle nehme ich an soll im Straßenverkehr fahren? Nur um die Größe einzuschätzen. Wenn ja würde ich die Sache anders angehen lassen. Da würde ich sensoren und Steuergerät im Kfz Bereich suchen, die stecken einiges weg wegen Nässe und Dreck usw. Und du musst das Rad nicht neu erfinden . Abs geht ja noch aber Asr selber zu programmieren stell ich mir schwer vor. Ich denke dazu sind Tests erforderlich wo du dein Auto im Grenzbereich bewegen musst.
16.06.2013, 11:39
Nomade

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Zitat:

Zitat von Thalhammer

Da übt sich woll einer als Klugscheißer ?
Ne, im Ernst ich bin mir sicher das er einen Mikrokontroller meinte.
Was die eigentliche Frage angeht solltest du dir mal die Xmega's genauer anschauen, die sind quasi die Mega's in Version 2.0.
Gleiche CPU, allerdings mit biszu 32MHz, Jede Menge Peripherie (Selbst kleine Typen haben mindesten 1 SPI, >5 UART und die meisten 2 oder mehr I2C)
Für dich interressant sind hier die Timer, diese wurden ebenso überarbeitet und es sind nun alle Timer (zwischen 5 und 8 stück pro MCU) als 16 bit ausgeführt.
Ein wichtiger Vorteil für dich: die unterstützen einen Modus speziell für Brushless Motoren, bei dem man nur die Zeit vorgeben muss und sachen wie umschaltung zwischen Hi und Low Mosfet macht die Hardware.

MFG

"Da übt sich woll einer als Klugscheißer ?"
Ich habe eine Aufgabe zu Lösung so dargestellt, wie mein Wissen es zulässt.
Ob der Begriff Mikroprozessor oder Mikrokontroller richtig ist, weiss ich einfach nicht, weil man kann icht alles wissen. Mein Fachgebiet ist diametral anders als die Elektronik und Informatik.

Eigentlich habe erwartet, dass hier Fachleute sachlich und konstruktiv sich die Problematik ansehen und bei felehnden Angaben konkrete Fragen stellen. Stattdessen wird mein fehlendes Wissen zum Schau gestellt und wenig bis garkeine konkrete Hilfe. Schade für meine Zeit.

"Wie ist dein Wissenstand bezüglich Programmieren und Elektronik?
Nicht das dein Projekt eine Totgeburt wird, denn ich kann mir vorstellen, dass es nicht gerade wenig Geld kosten wird."

Das Projekt dessen Kosten ich mir bewust bin und selbst trage, geht voran und wenn auch keine aus diesen Forum - sogar gegen Bezahlung hilft - habe ich diese Problematik noch woanders dargestellt, da vorsorglich ist versichert....

- - - Aktualisiert - - -

Zitat:

Zitat von Jimmybot

Ganz einfach: keinen. (...)

Aber um nun mit den Finger auf einen Controller zu zeigen wird mehr Info über Sensorig und Elektronik benötigt.

Aber mal was anderes: Wie ist dein Wissenstand bezüglich Programmieren und Elektronik?
Nicht das dein Projekt eine Totgeburt wird, denn ich kann mir vorstellen, dass es nicht gerade wenig Geld kosten wird.

Welche konkrete Info über Sensorig und Elektronik werden benötigt?

Jedes BLDC Motor hat drei Hallsensoren, vgl. Bild
Anhang 25750

Mehr fehlt mir momentan nicht ein.

- - - Aktualisiert - - -

Zitat:

Zitat von Croal

Dein Wehicle nehme ich an soll im Straßenverkehr fahren? Nur um die Größe einzuschätzen. Wenn ja würde ich die Sache anders angehen lassen. Da würde ich sensoren und Steuergerät im Kfz Bereich suchen, die stecken einiges weg wegen Nässe und Dreck usw. Und du musst das Rad nicht neu erfinden . Abs geht ja noch aber Asr selber zu programmieren stell ich mir schwer vor. Ich denke dazu sind Tests erforderlich wo du dein Auto im Grenzbereich bewegen musst.

Ja, dia Annahme ist richtig, da die monocoque Karoserie ( Länge 250 cm ) in verschiedenen Stärken ( somit in verschiedenen Gewichtsklassen) gebaut wird.

Habe schon mir sehr viele Steuergeräte aus dem Kfz Bereich angeschaut aber keine grosse Verwendung gefunden, denn die sind für Otto und Dieselmotoren gebaut und ich muss drei BLDC, vgl Bild als Beispiel

Anhang 25751

steuern. So wie ich inzwischen verstanden habe, wird die Steuerung diametral anders als bei Otto & Dieselmotoren sein, wobei es keine Getriebe & Kupplung gibt.

Bin auch bereit ein Vehicle zur Testszwecken zur Verfügung zu stellen. Die Tests können im Ausland gemacht werden, wo die Strassenhüter nicht so streng wie in Deutschland sind und der Verkehr nicht so intensiv ist.
Es gibt noch auch Wildnis - sogar in Europa - auf den Erden.

Trotzdem Danke für die Idee.
16.06.2013, 11:57
Croal

Soweit ich weiß wird asr bei Autos über dem Abs realisiert. Der Unterschied ist halt das der ASR eingreift ohne zu Bremsen wenn das Auto ausbricht. Abs stell ich mir nicht so schwer vor, wenn der Reifen blockiert sendet der Sensor nicht und dadurch löst das Steuergerät die Bremse. Ob bei Asr andere sensoren zukommen ist sehr wahrscheinlich . Ein lösungsweg wäre ein Modelauto, dazu könnte man Bedingungen schaffen wie Eis oder vielleicht Kunststofreifen so das das Auto leicht ausbricht. Damit wäre es möglich zumindest die Software zu schreiben.
16.06.2013, 12:02
Jimmybot

Sich im Autobau zu orientieren ist schon mal ganz gut.
Kannst du mal Schauen wie die Bezeichnung des Hallsensors ist und damit mal via Google das Datenblatt für uns raussuchen. Damit läst sich mehr Information über die notwenige Elektronik zusammen suchen.

Ansonsten wäre meine Idee, die Drehzahl einfach stumpf zählen und auswerten.

Datenblatt über die Motoren wäre auch nicht schlecht.

Mit den Datenblätter können wir uns über die benötigte Elektronik unterhalten.

Um dein Fahrzeug zu testen, brauchst du nicht ins Ausland. Auf dein eigenen Grund und Boden kann man sowas testen im kleinen Rahmen testen. Oder wenn man nen guten Draht zu einem Bauer hat, ihn mal fragen, ob man nach der Ernte mal auf sein Acker was testen könnte. Oder an den ADAC antreten. Diverse Übergungsgelände sind ja in Deutschland verteil und ich kann mir vorstellen, dass der ADAC Ideen mit Elektroantrieb unterstütz.

Aber mal ne Offtopic Frage:

Zitat:

Mein Fachgebiet ist diametral

Wiki behauptet, das diametral außer halb der Mathematik das entgegengesetzte bedeutet.
Also hast du was mit Maschinenbau zu tuhen, Stimms?
21.06.2013, 20:57
Nomade

Zitat:

Zitat von Jimmybot

Sich im Autobau zu orientieren ist schon mal ganz gut.
Kannst du mal Schauen wie die Bezeichnung des Hallsensors ist und damit mal via Google das Datenblatt für uns raussuchen. Damit läst sich mehr Information über die notwenige Elektronik zusammen suchen.

Ansonsten wäre meine Idee, die Drehzahl einfach stumpf zählen und auswerten.

Datenblatt über die Motoren wäre auch nicht schlecht.

Mit den Datenblätter können wir uns über die benötigte Elektronik unterhalten.

Also hast du was mit Maschinenbau zu tuhen, Stimms?

Die Hallsensoren sind in den Stattoren - wie ich annehmen darf durch die Chinesen - montiert und sie haben gar keine Bezeichnung. Sollten sie nicht die richtigen sein, werdne sie halt ausgetauscht auf die, die zur Rest der Anlage passen werden.

Einen der Motoren habe ich vor ca. 9 Montan über eBay gekauft, die anderen hat mein Kollege bei irgend einem Fahrradladen der Pleite ging auch vor ca. 1/2 Jahr erworben. Genaue Kenndaten habe ich leider nicht aber so wie ich im Netz gefunden habe, sind sie von der selben Sorte und unterscheiden sich durch Volt- und Wattzahlen. Es sind Fahrradhilfsmotoern 36 V, 500 W, kann Fotos reinstellen sogar im zerlegten Zustand.

Die Idee, die Drehzahl zählen und auswerten habe ich auch nur die Frage ist - wie?
Da ich auch auf Paar anderen Auslandforen die Problematik geschildert habe, habe ich zahlreiche Infos & Ideen aber - aus meinen Wissen- und Kenntnissstand - keine ist für mich realiesierungs reif.

Ich schreibe so, mein Hobby ist meine Arbeit und diese ist Flugzeugbau.
Elektrotechnik war auch mein Hobby als ich noch jung war und seit dem sind "Paar" Jahre vergangen.
22.06.2013, 21:26
ranke

Von den allgemeinen Anforderungen sollte praktisch jeder halbwegs moderne MC gehen der über ausreichend Ein- und Ausgänge verfügt. Trotzdem sollte man sich bei den Automotiven umsehen. Einerseits haben die einen erweiterten Arbeitstemperaturbereich, andererseits sind hier wohl besondere Sicherheitskonzepte notwendig. Man darf nicht vergessen dass das ABS bei Fehlfunktion die gesamte Bremsanlage stillsetzen kann. Anstatt in Bastlerforen würde ich mich mal bei den Herstellern von MCs umsehen, was da angeboten wird.
Ob die Hallsensoren zur Drehzahlerfassung geeignet sind kann man aus der Ferne nicht beurteilen, dazu gibt es definitiv zu viele Fallstricke. Einerseits müssen ausreichend Impulse pro Umdrehung generiert werden. Der Teilungsfehler muss gering sein, weil er direkt in die Geschwindigkeitsrechnung eingeht. Das betrifft nicht nur die genaue Montage der Sensoren sondern auch die präzise Magnetisierung der Rotormagnete. Außerdem alle mechanischen Spiele im System. Ein Radlager mit etwas Spiel kann die gesamte Drehzahlerfassung zunichte machen. Auch die Art der Radaufhängung spielt eine Rolle. Längslenkerachsen mit einer Rotation des Radlagergehäuses beim Einfedern sind kaum brauchbar weil sich beim Einfedern sofort ein Meßfehler ergibt. In diesem Fall wäre man auch mit einem präzisen extra Impulsrad aufgeschmissen.
23.06.2013, 09:27
ranke

Nachtrag:
Hier eine Appnote über eine MC Familie, die wohl prinzipiell für entsprechende Sicherheitssysteme geeignet sein sollte:
http://www.st.com/web/en/resource/te...DM00077858.pdf
Vielleicht mal ein Anfang.
25.06.2013, 19:36
Nomade

Vielen Dank für die Hilfe. Ich sehe Du hast viel Erfahrung und Praksis. Roboter Genie voll verdient!
Es müssen nicht die Hallsensoren zur Erfassung der Umdrehungszahl benutzt werden und es ist kein Problem andere Art von KfZ-Sensoren die allen Sicherheitsanforderungen entsprechen, zu instalieren.

Ich habe ein Konzept erhalten den ich sogar als Hobbyelektroniker verständlich finde.

Jeder Motor hat seinen eigenen BLDC-Controller, der über eine übergeordnete Steuerung, über eine ECU (engine control unit), mittels RS 485 angesteuert wird. Diese ECU der entsprechend konfiguriert und programmiert werden müsste.

So viel ich weiss, werden im KfZ Bereich die Funktionen ABS und ASR mit der Bremsanlage realiesiert. Hier ist das aufgrund der Nabenmotoren ausgeschlossen, weil es kann nicht sein, dass der Nabenmotor durch Bremsanlage gebremst wird.

Die Sofware muss beim Erkennen, dass ein Rad viel schneller als restlichen Räder sich dreht, den Stromzufuhr mindert oder sogar ganz abstellt und zwar proportional zu der Differenzgröße der Umdrehungszahl.

Ich bin der Meinung, dass KfZ Software werden hier wenig nutzen, da sie die Bremsanlage und den Verbrenungsmotor steuern.

Meine Uhrsprungsfrage muss ich bei o.g. Vorgehensweise ändern.

Mit welchen Art von Program sol die ECU programiert werden?
Gibt es Forummitglieder die in der Lage sind so ein Program zu schreiben?

Da es sich um ein Privatprojekt und vermutlich um Entwicklung neuer Software handelt, halte ich Firmenanfragen höchstwahrscheinlich wie bei jedem Pilotprojekt für unbezahlbar.
25.06.2013, 20:43
ranke

Zitat:

So viel ich weiss, werden im KfZ Bereich die Funktionen ABS und ASR mit der Bremsanlage realiesiert. Hier ist das aufgrund der Nabenmotoren ausgeschlossen, weil es kann nicht sein, dass der Nabenmotor durch Bremsanlage gebremst wird.

ABS wird im KFZ praktisch ausschließlich mit Bremseneingriff, ASR mit Motor- und Bremseneingriff realisiert. Du wirst auch bei Deinem Fahrzeugkonzept bei ABS nicht auf Bremseneingriff verzichten können. Wenn der Fahrer auf rutschiger Fahrbahn voll bremst wird man mit einem Motoreneingriff das Blockieren der Räder nicht verhindern können. Und genau das wäre die Aufgabe des ABS. Bei ASR kann man vielleicht auch mit ausschließlichem Motoreinsatz arbeiten können.

Zitat:

Die Sofware muss beim Erkennen, dass ein Rad viel schneller als restlichen Räder sich dreht, den Stromzufuhr mindert oder sogar ganz abstellt und zwar proportional zu der Differenzgröße der Umdrehungszahl.

Der beschriebene Algorithmus entspricht eher einem elektronischen Sperrdifferenzial, in der Kurve fährst Du mit diesem Algoritmus zuverlässig geradeaus in den Graben (oder Gegenverkehr). Beim ABS kommt es nicht so auf gleiche Drehzahlen an als darauf übermäßigen Schlupf zu erkennen und dort, wo der Schlupf zu groß wird das Bremsmoment soweit zurückzunehmen, bis das Rad wieder greift. Das macht man durch Messung der Winkelbeschleunigung der Räder, die beim Einlauf in das Blockieren stark ansteigt. Vorsicht bei der Hinterachse. An der Vorderachse können kurzzeitige Einläufe ins Blockieren toleriert werden (und verkürzen evt. sogar den Bremsweg). Blockieren an der Hinterachse führt sehr schnell zu Ausbrechen des Hecks und Kontrollverlust, besonders anfällig ist da das Dreiradkonzept mit einem Hinterrad. Hier sollte man sehr konservativ regeln und die Bremse überhaupt schwach dimensionieren (letzteres war das Mittel der Wahl vor der allgemeinen Einführung des ABS).
Ich sehe doch einige Risiken wenn ein Laie da etwas programmiert, von dem er glaubt dass es gut ist. Vielleicht ist es bei einem Privatprojekt besser die Sache einfach und überschaubar zu halten und auf ABS und ASR zu verzichten.