Verkabelung Roboter (Spannung, Motor, Mikrocontroller)

Moin,

ich brauche mal Euren Rat. Also: ich überlege gerade, wie ich am besten meinen Roboter verdrahte. Also den Details: die Spannungsversorgung geschieht durch zwei 12V Batterien, die in Reihe geschaltet sind. Der verwendete 250W Motor soll durch einen MD03 angetrieben werden. Für die Steuerung (der Roboter kann nur vorwärts und rückwärts) verwende ich einen ATmega. Die Richtung soll über einen Schalter On/Off/On geschehen, die Geschwindigkeitsregelung geht über ein Poti an den Atmega (AD/Wandlung).
Nun zu meinem "Problem": ich möchte den Roboter natürlich auch gerne mal ausschalten. Jetzt könnte ich natürlich noch einen Schalter einbauen, den ich in die 24V Spannungsversorgung baue, und der ca. 10A schalten kann. Ich würde das aber allerdings lieber über den Richtungsschalter machen, also "Vorwärts", "Aus", "Rückwärts". Allerdings stehe ich da jetzt auf dem Schlauch, wie man das klug hinbekommt. Der Schalter kann laut Datenblatt "16 (4) A 250 V AC 1E4". Habt Ihr da eine gute Idee für mich?

Vielen Dank im Voraus,
Ozzy

Moin,

also ich habe gestern noch mal ein wenig nachgedacht, und das hier bei raus gekommen:
Anhang 29801
Also mit dem Schalter steuere ich ein Relais an, welches die Spannung für den Motor(controller) schaltet. Um die Richtung des Schalter zu erkennen greife ich das Signal am Schalter ab, begrenze die Spannung durch eine Z-Diode und gehe dann an einen Pin des uC. Damit keine Spannung zurückfließt, wenn der andere Schalter geschlossen ist, habe ich noch jeweils eine Diode hinter den Schalter gebaut.
Eure Idee dazu? Geht das so?

Das sind zwei sperrende Dioden in Reihe. Über den Leckstrom der Gleichrichterdiode wird an der Z-Diode irgendeine undefinierte Spannung zwischen 0 und der Z-Spannung liegen und könnte von dem µC fälschlicherweise als Hi erkannt werden.
Abhilfe: Parallel zu den Z-Dioden sollten noch Pulldown-Widerstände von bsp. 10kΩ für zuverlässig definierte Spannung in dem abgeschalteten Zweig sorgen.

Und der Controller wird dann extra versorgt? Sonst würde der sich ja beim Richtungswechsel zwischendrin abschalten und wieder resetten. Klar, bei deinem Programm macht das wahrscheinlich eh nicht viel Unterschied, da nur Poti ausgelesen und PWM gesetzt wird, aber sobald du ein komplexeres Programm schreibst, wo auch mal Variablen zwischengespeichert werden müssen, ist das unsinnig. Der Sinn eines Hauptschalters ist ja, alles außer Betrieb zu setzen, da dann noch irgendwelche anderen Inputs ranzuhängen ist insofern ungünstig. Wieso icht einen Hauptschalter für An/Aus und einen Richtungsschalter für Links/MotorAus/Rechts? Wenn du es aber wirklich unbedingt so machen möchtest, es gibt auch Schalter, die wie zwei Schalter in einem sind und stets gemeinsam betätigt werden, da könntest du einmal die Spannung einschalten (Ein/Aus/Ein) und einmal zwischen links und rechts wechseln (in der Mitte Gnd und mit den äußeren Anschlüssen zu den Controllerinputs mit zusätzlich je einem Pullup-Widerstand).

Moin,

das mit dem Leckstrom ist ein guter Hinweis; das baue ich dann noch ein! Ist es denn so richtig?
Anhang 29807
@Geistesblitz: der Microcontroller wird über das MD03 versorgt. Damit ist die Spannung dann auch weg; das ist aber auch so gewollt. Aber trotzdem danke für den Hinweis!

Ein paar Bedenken noch:
- Ich würde noch eine Schottky Freilauf Diode an der Schützspule vorsehen. Es könnte sein, dass die Z-Dioden die Spannungsspitzen beim Abschalten der Schützspule nicht wirksam genug abfangen und der µC Port leidet.
- Was ist das für ein Widerstand vor der Schützspule (der ohne Wert)?
- wie kommst du auf 560Ω vor den Z-Dioden? Hast du dir mal die Verlustleistung an dem Widerstand ausgerechnet? Ich würde einen wesentlich höheren Widerstand wählen, vielleicht auch 10kΩ?

Wenn ich das richtig sehe, bilden die 560 Ohm-Widerstände mit den 10k jeweils Spannungsteiler, allerdings würde der Controller immernoch 22,7V abbekommen, was er definitiv nicht verkraftet.
Was ist übrigens so schlecht an der Idee mit dem zweifachen Schalter? Damit meine ich sowas in der Art:
http://www.reichelt.de/Kippschalter/...rtnr=AS+500FPC
Man beachte die Anschlüsse ;)
Müsstest nur eben einen finden, der für 10A zugelassen ist.

Zitat:

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Zitat von Geistesblitz

Wenn ich das richtig sehe, bilden die 560 Ohm-Widerstände mit den 10k jeweils Spannungsteiler

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nicht ganz, parallel zu den 10k Widerständen sind Z-Dioden, die die Spannung auf ein niedriges Level für den µC begrenzen.

Zitat:

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Zitat von Geistesblitz

Was ist übrigens so schlecht an der Idee mit dem zweifachen Schalter?

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Ich hätte das auch so gemacht, zumal ich das so von Maschinen kenne: Ein roter Hauptschalter und dann Betriebsarten-Schalter, beleuchtete Starttaster für Vor/Zurück, Schlüsselschalter für Einrichtbetrieb usw. Aber wenn der TO Spaß an einer komplizierten Elektronikschaltung hat - warum nicht, es ist sein Projekt.

Achso, hab das für Schottky-Dioden gehalten...

Hallo,

Zitat:

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Zitat von Ozzy

Moin,

das mit dem Leckstrom ist ein guter Hinweis; das baue ich dann noch ein! Ist es denn so richtig?
Anhang 29807

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Ich würde das nochmals etwas anders machen:
Die Spannungsreduktion rein als Spannungsteiler auslegen, ich weiss jetzt nicht ob du da auf 5V oder 3.3V runter musst?
Beim Verhältnis darauf achten, dass bei der kleinsten Spannung (24V) noch ein gültiger Logik-Pegel erreicht wird.
Die Z-Diode hat dann nur noch eine Schutzfunktion gegen Überspannung.
Den Querstrom durch den Spannungsteiler macht man etwa 10x grösser als der nötige Strom am Eingang des µC und Leckstrom der Z-Diode zusammen.

Da müssen keine 33mA fliessen, 1mA sollte auch schon reichen.

MfG Peter(TOO)

@witkatz: Den Widerstand vor dem Relais habe ich noch nicht bestimmt, da ich das Relais noch nicht habe. Dann wird der passend zum Spulenstrom gewählt.
Die 560Ω stellen den kleinsten Widerstand da, den ich nehmen kann, um den Pin am Mikrocontroller nicht zu überlasten (max 40mA). In echt werde ich den aber kleiner machen, so wie Peter eben schon geschrieben hat.

@Peter: der Mikrocontroller wird mit 5V vom MD03 versorgt, also brauche ich irgendetwas zwischen 2,7 und 5V. Warum würdest Du denn den Spannungsteiler vorziehen?

Vielleicht wäre diese Idee hilfreich für dich:Anhang 29809

Zitat:

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Zitat von Ozzy

Die 560Ω stellen den kleinsten Widerstand da, den ich nehmen kann, um den Pin am Mikrocontroller nicht zu überlasten (max 40mA)

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Das Signal geht auf einen Eingang. Wenn keine Weak-Pull-Ups per Fuses aktiviert sind, fließt in einen CMOS-Eingang eines µC überhaupt kein Strom (von den kurzen Umladeströmen in die CMOS Kapazität bei Signaländerung mal abgesehen).
Der Spannungsteiler ist guter Vorschlag von Peter(TOO), es ist eine einfache Möglichkeit die 24V auf TTL Signalpegel anzupassen. Die Z-Diode schützt nur vor Überspannung und sollte vorgesehen werden. Ein Defekt der Z-Diode würde aber keinen Defekt des µC nach sich ziehen, wie das in der aktuellen Schaltung der Fall ist.

Hallo,

Zitat:

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Zitat von witkatz

Das Signal geht auf einen Eingang. Wenn keine Weak-Pull-Ups per Fuses aktiviert sind, fließt in einen CMOS-Eingang eines µC überhaupt kein Strom (von den kurzen Umladeströmen in die CMOS Kapazität bei Signaländerung mal abgesehen).

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Du hast die Leckströme vergessen, es gibt nun mal keine idealen Isolatoren.
Die Leckströme nehmen zudem mit der Temperatur zu.
Man sollte also die Maximalwerte aus dem Datenblatt einsetzen und die können, Worst Case, im Bereich von µA liegen.
Somit wird der Widerstandwert des Spannungsteilers nach oben begrenzt.

MfG Peter(TOO)

Zitat:

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Zitat von Peter(TOO)

Du hast die Leckströme vergessen

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@Peter(TOO): Stimmt. Danke.
Deswegen gilt für Pullups der Wertebereich 10-100kΩ als Empfehlung, um mindestens Faktor 10 unter dem Leckwiderstand der Eingänge zu bleiben. In den Bereich würde ich auch in etwa den Ersatzwiderstand des Spannungsteilers vorschlagen, also irgendwas zwischen 10k/56k bis 100k/560k.

Moin,

wäre das dann jetzt so ok? Oder müssen die Widerstände für den Spannungsteile doch noch größer?
Anhang 29810

Die könnten ruhig größer sein, müssen aber nicht. Nur das Spannungsteiler-Verhältnis ist noch nicht ok. Stimm zwar in etwa für 24V, aber bei frisch voll aufgeladenen Akkus (2 x 14,4V) kommen mehr als Vcc+0,5 auf den Port (und der µC muss wieder an die Z-Diode glauben ;-) ).

Moin,

ok, dann ändere ich das noch dementsprechen. Vielen Dank für Eure Hilfe!!!