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XPlorer 2
Hallöle.
Einige Bilder hatte ich ja schon gezeigt: ich baue derzeit an nem neuen Rover.
Der Vorgänger XPlorer (1) ist auch ganz nett, aber zu klein und zu schwachbrüstig. Eigentlich hatte ich mit dem nur ausprobiert, ob man tatsächlich ein brauchbares Kettenfahrwerk mit nem 3D-Drucker überhaupt hinbekommt.
Der XP2 ist inzwischen nahezu fahrbereit (er ist auch schon gefahren, es fehlt nur noch ein "sinnvolles" Programm für).
In dem -deutlich grösseren- hab ich einiges realisiert, was beim Vorgänger einfach nicht mehr rein passte:
-Odometrie
-stärkere Antriebe
-viel mehr Platz im Inneren
-wesentlich modularer
- deutlich stabiler
Er soll nämlich auch draussen einsetzbar sein. Das geht zwar mit dem XP1 auch, aber er ist eben...kleiner.
Die Antriebssektionen sind nicht ganz auf meinem Mist gewachsen, ich hab die Grundkonstruktion der beiden Kettengehäuse mehr oder weniger von dem hier übernommen.
Allerdings: bis auf die Kettenräder (die ich wahrscheinlich auch noch etwas ändere) und die Mitnehmer ist alles praktisch neu konstruiert.
Der gesamte restliche Aufbau ist komplett selbst entworfen, gezeichnet- und inzwischen auch gedruckt.
Insgesamt dürften das jetzt an die 30 einzelnen Druckteile sein, alles passt gerade in nen Drucker, der 22x22cm Bauraum hat (vielleicht kriegt mans auf 20x20cm grade noch hin).
Die beiden Kettengehäuse, in denen die Motoren sitzen, sind identisch und symmetrisch, die Unterwanne ebenso.
Antriebe sind vier Stück der berühmten gelben TT-Motoren , sowas hier.
Sämtliche Elektronik-Komponenten sitzen auf einzeln eingeklebten Rahmen (worauf sie mit kleinen Spaxen verschraubt sind), so kann man alles frei positionieren, wie man will.
Ober-und Unterwanne kann man trennen, auch die Kettengehäuse lassen sich abschrauben, das ist alles mit M3-Schrauben verbunden.
Ausstattung :
-pro Kette zwei TT-Motoren mit innenliegenden Encoder-Scheiben und Gabellichtschranken
in der Unterwanne stecken dann noch:
-zwei kleine und ein grösserer Stepdown (der grössere macht mir 6V für die Motoren, die anderen beiden jeweils 5V)
- ein Akku 7.4V 2s2p (Shorty) mit 4200mAh
- eine Dual-H-Brücke für die Motoren (die beiden auf einer Seite hängen einfach parallel)
-die beiden Gabellichtschranken für die Odometrie
In der Oberwanne:
-Arduino Nano (der steuert momentan alles, soll aber später seine Befehle von nem RasPi Zero erhalten)
-vorn und hinten je ein US-Sensor (erstmal HC-SR04, aber die Panele kann man austauschen)
- vier Lampen in den Ecken, jeweils bestückt mit zwei WS2812-RGB-Leds
- ein 30mm-Lüfter (später soll ein Dach obendrauf, da möcht ich gerne die Wärme aus dem Ding bekommen)
Schalter und Ladebuchse- beides von aussen zugänglich.
In die Oberwanne würden problemlos auch zwei Arduino Mega 2560-Platinen passen, oder zwei Raspberrys in Normalgrösse.
Ich hab nur nen ZeroW drin.
Aktueller Stand: er ist fahrbereit.
Die Odometrie funktioniert (möglicherweise muss ich da noch mal ran, aber das muss ich austesten)
Vorderer Hindernissensor läuft (hinten ist grad keiner drin, auf den warte ich noch)
Akku wird vom Arduino überwacht (der gibt auch den "Füllstand" über die vier hinteren RGB-LED's aus)
Beleuchtung läuft: die LED's sind als Stripe geschalten, aber die vorderen nur paarweise. Was also das vordere linke Licht macht, tut auch das rechte- natürlich spiegelverkehrt.
Die hinteren können alle einzeln angesprochen werden...die bentze ich derzeit so bisschen als Display.
Später will ich versuchen, den Pi als Fernsteuerung zu verwenden: ich bau zu dem eine kabellose Verbindung auf (das geht auch schon, per VNC), und er kommuniziert mit dem Nano über die serielle Schnittstelle (das geht noch nicht).
Für sinnvolle Reichweite kommt später ein Wifi-Repeater obendrauf, der als Zugangspunkt arbeitet.
Ausserdem soll der Pi eine Kamera bekommen (die läuft auch schon, ne IR-Cut, die auch im dunklen gut funktioniert).
Idealerweise wird die dann auch noch stabilisiert (eine Achse wenigstens).
Hauptziel der Sache soll es sein, mich in die Programmierung des Pi mal _so richtig_ einzuarbeiten.
Jetzt einige Bilder, die nahezu den Jetzt-Stand zeigen (inzwischen ist hinten noch ne schicke Blende um den Schalter dazu gekommen, auf der auch der Name steht), und ein Screenshot aus Blender, mit dem ich alles konstruiere.
Ich hab noch mehr Fotos, und kann auch weitere machen, hehe.
Was haltet ihr von dem Teil?
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Inzwischen gibt es kleinere Neuigkeiten: da ich heute frei hab, hab ich mich mal dran gesetzt, eine Spur-Regelung zu programmieen.
Diese TT-Motoren sind nicht so gut, dass ein Roboter damit _wirklich_ geradeaus fährt, daher musste sowas her.
Funktioniert inzwischen recht gut: die Odometer werden jede Sekunde vergleichen, und die PWM der beiden Ketten entsprechend angepasst:
Anhang 34667
Die "Aussreisser" in den Odo-Werten (wo die Werte deutlich höher sind als sonst) rühren nur daher, dass alle 20 Sekunden auch die Akkuspannung mal ausgegeben wird.
Da meine Odometer aber bis 255 zählen können, ist das unerheblich.
Die Regelung ist sehr simpel gestrickt: jede Sekunde wird die Differenz aus beiden Odo-Werten gebildet, anschliessend wird der Absolutwert dieser Differenz auf den langsameren Antrieb aufaddiert (auf die Soll-Vorgabe der PWM) und vom schnelleren wird der selbe Wert abgezogen.
Anschliessend werden die Odometer wieder auf Null gestellt.
So kann ich dennoch die Geschwindigkeit nach Belieben regeln (über ne Soll-Vorgabe der PWM), und die Regelung läuft nich ausm Ruder.
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Gestern kam nunder noch fehlende US-Sensor für vorne.
Den HC-SRF05 wollt ich schon lange mal ausprobieren, also hab ich mal so einen genommen.
Läuft tadellos- man kann ihn bis auf eine Winzigkeit direkt gegen die HC-Sr04 austauschen, ohne am Code was zu ändern.
*Die Winzigkeit besteht darin, dass er nur zwei Befestigungslöcher hat, statt vieren, wie die Sr-04.
Auch der Abstand der Befestigungslöcher ist etwas anders- aber es handelt sich höchstens um nen knappen mm.
Um den nun in meiner gedruckten Sensor-Brille verbauen zu können, hab ich die beiden Schraublöcher einfach etwas aufgeweitet.
In die beiden leeren Löcher kleb ich später kurze Dummy-Schrauben, dann sieht das wieder gut aus...
Ausserdem hab ich ein Heck-Teil noch mal neu gedruckt (nix funktionswichtiges, eher Zierde, das Teil um Schalter und Ladebuchse herum), und mir einen Arbeitsstand gedruckt, das babyblaue Ding.
So kann ich den XPlorer aufbocken, und die Ketten können frei drehn- sehr praktisch beim programmieren.
Apropos Ketten: die sind etwas locker. Da ich keine Möglichkeit habe, sie zu spannen (gibt das Fahrwerk ohne grössere Umbauten auch nich her), werd ich mir wahrscheinlich einige Kettenglieder drucken, die 2/10mm kürzer sind. Das sollte innerhalb der Toleranz der Kettenräder sein, und man kann die Ketten ganz einfach spannen, indem man mehr oder weniger dieser kürzeren Glieder einsetzt.
Allerdings hab ich von dem blauen Filament nur noch nen Rest, mal gucken, woher ich das hatte, und ob es genau _dieses_ blau noch gibt.
Es ist das Selbe, mit dem auch die blauen Schriftzüge aufgedruckt sind.
Passt, wie ich finde, super zu dem Orange.
Und: ich hab die Ketten aussen noch mit schicken Blenden komplett verkleidet.
Das wollte ich sowieso noch machen (das orange Filament war nur alle, inzwischen ist Nachschub da), nicht nur, weil es besser aussieht, sondern die Blenden stabilisieren die Ketten seitlich zusätzlich, und verhindern, dass gröberer Dreck dazwischen gerät.
Hatte sich beim XP1 schon bewährt...
Anhang 34674
Anhang 34675
Anhang 34676
Anhang 34677
Aktuell sitze ich am Zeit-Management des Arduino Nano: einen Timer, der 20 Sekunden hochzählt, hab ich schon lange drin.
Der ist z.B. für die Akku-Überwachung zuständig, kann aber auch andere Aufgaben erledigen, die nur gelegentlich notwendig sind.
Sowas teil ich immer auf mehrere Sekundenticks auf.
Aber ich brauch, vor allem für die Regelung, auch kürzere Zyklen.
Da bastele ich grad dran....es hakelt noch ein bisschen, wird aber.
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Zitat:
Zitat von
Rabenauge
Daher hab ich, kurzentschlossen, mal das Multimeter an den starken StepDown gehalten, der die Motoren versorgt, und: es stimmt. Der braucht 2V Differenz zwischen Ein-und Ausgang.
Wird es weniger, bricht der ein.
Daß man das vermuten kann, geht schon aus der Verwendung des Wortes "stark" hervor. Der braucht Luft, um Regeln zu können, daher die relativ hohe Dropoutspannung.
Zitat:
Daher hab ich den Stepdown kurzerhand ausgebaut- die Motoren werden jetzt direkt aus dem Akku versorgt.
Dabei ist mir allerdings schonmal einer durchgebrannt (das war nich beim XP2, sondern bei irgendwas anderem mal)- nun hoffe ich, der hatte eh schon nen Treffer (was mich nich wundern würde, das sind Motoren der billigsten Bauart).
Solange die Spannung nicht so hoch ist, daß in der Wicklung ein Funke überspringt, geht ein Elektromotor nicht an zu hoher Spannung kaputt. Nur so als Hinweise für einen Funken von 1mm Länge braucht man rund 1kV. Er stirbt entweder mechanisch z.B. durch zu hohe Drehzahl oder wahrscheinlicher den Hitzetod. Selbst wenn du deine Motore nur mit 3V betreibst, sie aber blockieren, werden sie nach einer Weile so heiß werden, daß sie durchbrennen. Dein Regler ist also eher ein Problem als eine Lösung. Er ist eine Heizung die 2V mal Gesamtstrom in Wärme umsetzt, Platz braucht und auch noch das Gewicht erhöht. Die Leistung, die dein Motor umsetzt, kannst du leicht mit der PWM unter Kontrolle halten. Einfach nie 100% Dutycycle einstellen.
Bei dir kommt noch etwas dazu, die Wahl der Treiber. Der L298 ist steinalt. Am Anfang des Datenblattes wird er zwar mit "LOW SATURATION VOLTAGE" beschrieben, das wurde aber vor 30 oder mehr Jahren geschrieben und das "LOW" gilt schon lange nicht mehr..
Anhang 34689
An der Brücke bleiben also im schlechtesten Fall 5V liegen. Da bleibt bei 6V Betriebsspannung nur noch 1V für den Motor übrig. Nun wird der schlechteste Fall nicht immer zutreffen, aber für den Betrieb an niedriger Spannung ist der L298 nicht wirklich gut. Man bräuchte rund 10V für 6V am Motor. Dabei wird dann 40% der Energie aus dem Akku in Wärme umgesetzt.
Heutzutage gibts es wesentlich besseres. Moderne Treiber mit FETs haben so Widerstände von 0,5Ω, das macht bei 1A ein halbes Volt aus. Aber auch bei denen braucht man 6,5V Betriebsspannung um am Motor 6V zu erhalten.
Zitat:
Aber es gibt schon einen Plan C: stärkere Motoren.
Das wird nicht wirklich was helfen. Stärkere Motoren brauchen entweder mehr Spannung oder mehr Strom. Mehr Strom erhöht dein Problem mit Dropout und Saturation Voltage. Am Ende schaltet der Treiber dann wegen Übertemperatur ab.
MfG Klebwax
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ich hab mal für die TT Räder Schneeketten entwickelt.. :-)
Anhang 34691
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Den Panzer kenn ich.
Ja, die Pico-Antriebe waren Weltklasse: einfach, aber robust (die Robustheit liess später nach, als die anfingen, die unkaputtbaren, aufgepressten Metallzahnräder gegen welche aus Kunstoff auszutauschen).
Allerdings kann man diesen Panzer nich mit meinem Monster vergleichen, was wog denn der T-55...vielleicht 500g.
Da war ja nicht mal die Batterie im Fahrzeug.
Die Pico-Motoren hab ich damals auch reihenweise verbastelt (von dem gabs mal bestimmt ein Dutzend Ausführungen, von 3V bis 12V, verschiedene Drehzahlen usw.
Der war robust, aber leistungsschwach.
Was die Ketten angeht: die laufen superleicht. Das ist nicht das Problem...auch die Lager sind es nicht denn: die Kettenräder werden in den Gehäusen gelagert. Die drücken überhaupt nicht auf die Wellen.
Mit den Wellen sind die nur durch aufgesteckte Vierkant-Mitnehmer verbunden. Das hat den Vorteil, dass sie seitlich etwas Spiel haben.
Aber da ist eben das Gewicht der Fuhre, was ja recht schnell beschleunigt und abgebremst werden muss.
Ich werf das den Antrieben nicht vor: in leichteren Geräten wie deinem oder dem bekannten Arduino-Car werden die schon nen guten Job machen.
Grosse und schwere Fahrzeuge brauchen halt auch entsprechende Antriebe.
Für die TT-Motoren hab ich da schon ne Verwendung im Hinterkopf....
Was die Kühlung angeht: ich hab ja schon nen Lüfter im Heck.
Aber es war so gedacht, dass der von aussen Luft ansaugt, und ins Gehäuse drückt- mt den TT-Antrieben waren in den Kettenhäusern so grosse Öffnungen, dass die dort problemlos raus gekonnt hätte- aus naheliegenden Gründen (Dreck nicht rein saugen) hätte ichd as so rum gemacht.
Nur: die neuen Kettenhäuser werden nahezu völlig dicht sein, da funktioniert das so nicht.
Ich muss also dran denken, wenn ich den Deckel weiter konstruiere, da vorn einen oder zwei Lufteinlässe vorzusehen, denn ich werd einige Heizungen drin haben:
-bisschen Wärme produzieren die Step-Down-Regler
-die Motortreiberplatine auch
-der Raspi
-eventuell (eher nicht, glaub kaum dass die nennenswert belastet werden) auch die Motoren.
Da ich keinen geschlossenen Zwischenboden hab (der ist ja nur eine Art Gitter, damit alle Kabel bequem von oben nach unten zu verlegen sind), wird die erwärmte Luft von unten natürlich aufsteigen- und oben dann vom "Durchzug", den der Lüfter macht, rausgeschafft.
Das müsste klappen.
Und ja: 3D-Druck ist "ziemlich" genau: meine Motoren passen, wie geplant, saugend in ihre Aussparungen. Keinerlei Spiel, aber sie gehn mit sanftem Druck rein.
Das wollte ich so haben: normal werden die lediglich am vorderen Ende mit zwei M3-Schrauben befestigt. An ner Metallplatte reicht das natürlich, aber an Kunstoff- so werden sie vom Gehäuse selber noch mit gehalten.
Hab eben den ersten Prototypen der neuen Kettengehäuse vom Drucker genommen: einige kleine Änderungen noch (wenn ich die Teile schon neu mache, kann ich sie auch noch weiter verbessern) und dann passt das.
Anhang 34706
Hier siehst du, wie das mit den Mitnehmern läuft_ der Vierkant greift nachher ins Kettenrad und nimmt es mit.
Das Rad selber wird in dem orangen "Ring" geführt- von aussen später hat das Gegenstück des Kettengehäuses ebenfalls ne Führung.
Anhang 34707
Hier die beiden Motoren, die ich schon da hab (drum haben die auch beide Encoder, die ohne kommen wahrscheinlich morgen).
Anhang 34708
Ja- bei einem der Motoren fehlt noch ne Montageschraube....der sitzt ja nur mal Probe.
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Sodele.
Das Timing ist an verschiedenen Stellen angepasst worden, und die Regelung der Geradeausfahrt auch.
Beispielsweise musste ich das Entprell-Delay für die Odometer-Interrupts deutlich runter setzen (aktuell nur noch 5ms), da die Geber jetzt ja direkt auf den Motorachsen sitzen, und nicht mehr am Getriebeausgang.
Dadurch kommen die Interrupts viel schneller rein.
Funktioniert wieder ziemlich gut jetzt:
Anhang 34811
Dass da mitunter etwas unstimmige Werte auftauchen, liegt daran, dass die Regelung viel öfter eingreift, als die serielle Ausgabe geschrieben wird- letztere nämlich nur jede Sekunde einmal.
Das sind also nur Snapshots des momentanen Zustandes.
Aber, ich finde, so kann man das erstmal lassen.
Als nächstes werd ich mich mal um den Kilometerzähler kümmern, aber nich mehr heute.