Rasenrobo mit Induktionsschleife, Schaltbilder, Hallsensor

[Christian H]

uff,

eigentlich hatte ich, bereits als der Artikel fürs RN-Wissen geschrieben wurde, gedacht, es wäre ausreichend erklärt. Also, die Polarität der Spikes ist natürlich wichtig zu erfassen, da diese eben innen und aussen unterscheidet. Die Signalintensität ist erst mal nicht wichtig. Es geht nur um die Polarität. Dass man eben über die Schleife fährt, ergibt sich einfach daraus, dass die Polarität umschlägt. Genau genommen ergeben sich ja 2 Spikes hintereinander, der erste, wenn sich das Magnetfeld während des Impulses aufbaut(kurz und stark) und ein zweiter mit umgekehrter Polarität (schwächer und dafür länger), wenn es wieder verschwindet. In RN-Wissen findet sich hierzu auch ein Diagramm. Es wird einfach immer der erste auftretende Impuls und dessen Richtung erfaßt.

[ozett]

also erstmal ganz herzlichen dank für die antwort.
ich habe jetzt den rn-artikel nochmal _langsam_ nachgelesen. hätte ich vielleicht vor meinem posting machen sollen, ja,ja, geht mir auch so: ufff!
ich würde mich freuen, wenn ich nochmal versuchen dürfte das zu verstehen? ich glaube, für die schmitt-trigger nachbildung in software fehlen mir grundlagen ....

also im ADC erhält man Werte bei jedem auftretenden spike. jeder spike-impuls (z.bsp. mit dauer von 150 ms) baut ein magnetfeld auf, das in der spule (je nach polung und/oder aufenhalt der spule innen/aussen) eine spannung mit polarität erzeugt.
am ende des spike-impules, durch den abfall des magnetfeldes, wird in der spule eine spannung mit umgekehrter polarität (und kürzerer dauer als beim aufbau) erzeugt.

durch die im rn-artikel gezeigte emfangselektronik können am ADC diese spannungen als entweder oberhalb 1/2 Vcc oder unterhalb 1/2 Vcc gemessen werden.
theoretisch also mit einsetzen des spikes (als positiver Impuls, je nach polung der spule oder lage innen/aussen) zwischen 2,5-5V
und mit Ende des spikes zwischen 2,5V und 0V für den negativ-Impuls beim Abbau des magnetfeldes, am ende von z.bsp. 150ms.
-- oder ist dieser ende-impuls zu kurz und wird nicht erfasst?

1/2 Vcc (also 2,5V) läge am ADC nur unter dieser bedingung an: (von hier)

"Wird keine Spannung in L induziert, stellt sich deshalb am Ausgang ebenfalls etwa 1/2 Vcc ein."
in den spannungslosen zustand kommt die spule aber nur, wenn keine induktion stattfindet (draht oder impulsgeber defekt), oder
"Befindet sich die Spule genau über der Schleife wird keine Spannung induziert."

UFFF!
Kommt jetzt die programmtechnische auswertung, ob dauerhaft innen oder aussen. also der schmitt-trigger in software?
oder fehlt hier irgendwie eine sinus-kurve?

"An- und Abschalten der Spannung an der Induktionsschleife erzeugen jeweils eine, weniger als 0,1 ms dauernde, Spannungsänderung (positiver oder negativer Spike) am Ausgang des OPV. Das Ausgangssignal wird im Mikrocontroller über den ADC ausgewertet"

was ist denn mit "negativer Spike" gemeint? Habe ich irgendwo eine sinus-modulation übersehen?

ich verstehe das bislang so, dass die werte am ADC in der impulsbreit von 150ms zwischen oberhalb und unterhalb 1/2Vcc pendeln? Also mit induktion einsetzendem Spike und induktion mit umgekehrter polarität durch spike-ende (=spannungsabfall).

in dem code-schnipsel (von hier)

Svr = Svr - A0: Svl = Svl – A1	 'Differenzen Impuls - Ausgangswerte 'z.B. positiv innen, negativ aussen

wird der aktuelle spike-wert von "'A0= Ausgangswerte der Sensoren (ohne Impuls)" abgezogen.

macht man das mit ADC-Werten von 0-255 für 0-5V (1/2 Vcc wären dann etwa 125),
dann würde durch den Wechsel von positiver Spulenspannung mit Spike-anfang und negativer spannung zu Spike-ende der Wert von "Svr" doch mit jedem Impuls alle 150ms wechseln, oder nicht?
Also zwischen z.Bsp. +55 und -45, nimmt man mal werte wie diese an: 180-125=+55 und 80-125=-45.
beim schmitt-trigger in elektronik kämen aber dauerhaft +4,5 und 0V für innen und aussen raus, oder?

ich habe sicher wieder was nicht verstanden oder übersehen (laufzeit der schleife?), oder? bitte, wäre wirklich dankbar für einen kleinen klapps auf den Hinterkopf....

danke danke und gruss,
ozett

Nachtrag (Lösung?): deinen letzten Post auch nochmal _langsam_ gelesen.
also die for-next-schleife wird ja verlassen, wenn ein Spike erkannt wird. d.h. die negative induktion zum spike-ende wird gar nicht ausgewertet.
sondern nur der Aufbau des magnetfeldes mit einsetzen des Spike. und das ist der kasus-knacktus!

Svr = Svr - A0: Svl = Svl – A1	 'Differenzen Impuls - Ausgangswerte 'z.B. positiv innen, negativ aussen

Der ADC-Wert der jeweiligen Spule hat immer nur die Anfangspolarität beim einsetzen des Spikes. dann Abbruch der Spulenabfrage.
Und die Anfangspolarität ist entweder "innen" oder "aussen". Am besten halt "innen", damit der Robo das Gras mäht, und nicht die Blumen.
Kann das so sein?

[Christian H]

Der Nachtrag von Dir fast das Prinzip nochmal sehr richtig und prägnant zusammen. Nur noch eine kurze Anmerkung zu der Dauer der Spikes. Ein Stromimpuls wird natürlich nur ganz kurz, für Millisekunden durch die Spule geschickt und wiederholt sich z.B. alle 0,2 sec. Sprich innerhalb von ms baut sich das Magnetfeld auf (positiver spike) und fällt dann wieder zusammen (negativer spike, etwas langsamer s.o.). Die meiste Zeit ist also "Funkstille, bzw. gar kein Magnetfeld da".

[ozett]

Hallo,
ich versuche gerade mal einige Details der einzelnen Mähroboter aus den verteilten Threads zusammen zutragen auf:
http://www.rasenroboter-wiki.at/Rasenroboter_Projekte

Dabei lese ich einiges zum zweiten mal und stelle meine grossen Wissenlücken fest.
Ich habe die Unterscheidung zwischen dem "Spike"-Verfahren und dem "Ambrogio-Sinus" erst jetzt wirklich gesehen.

Daher die Frage an ChristianH:
Warum hast du das Spike-Verfahren 'erfunden', wo es beim Robi2Mow doch schonn eine Empfängerschaltung gab?
Es gab sicher gute Gründe, oder?

(Bin immer noch auf Suche und für meine geschätzte Kabellänge von ca. 300-400m gilt scheinbar das Ambrogio-Sinus als weniger fehlerträchtig.
Bei vielen kommerziellen Modell wird häufig auch 250m Kabellänge erstmal als maximum angegeben.)

danke und gruss,
ozett

[jguethe]

Hallo ozett,
ich darf darauf einmal - ungefragt - antworten.
per email - deshalb im Thread hier nicht sichtbar - habe ich mich bei Robi2Mow näher erkundigt. Was nach der eigentlichen Empfänger-Schaltung kommt, ist eigentlich noch viel wichtiger,
nämlich die softwarseitige Signalauswertung. Auf seiner Homepage weist er darauf hin, dass die Phasenlage / Frequenz bei Sender und Empfänger absolut stabil sein muss. Was Nachbaufähiges liegt ganz offensichtlich nicht vor.
Grundsätzlich gilt wohl: Das Spikeverfahren ist im Hardware-Aufbau simpel, das Sinusverfahren ist um Größenordnungen sowohl beim Sender als auch beim Empfänger aufwändiger.

gruss
jguethe

[ozett]

Hallo jguethe,
danke für die Antwort. Nach Durchsicht einiger Threads hier und zu diesem Thema scheinen auch nur ganz, ganz wenige (zwei bis drei personen) gleichzeitig Interesse und erfordnerliche besondere Fähigkeiten zum re-Design und Bau solcher Empfänger.
Das Spike-Verfahren scheint anfällig gegen gewisse Störungen, und daher offensichtlich mit einiger manuellen Optimierungen verbunden. Es scheint so, als ob das Ambrogio/Robomow-Sinus (evt. auch andere?) am besten geeignet wäre.
und hier wird gekämpft mit dem spike-verfahren: http://www.insaneo.selfhost.bz/index...n?start=40#164

Daher kam mir die Frage, wie robi2mow den Empfängerbau geschafft hat? Er hat ja offensichtlich einen funktionsfähigem Empfänger in seinem robo. Als Sender den fertigen Ambrogio-Sender (ca. 130 EUR als Ersatzteil).

Meine Kentnisse sind begrenzt, aber kann man in der Schaltungsskize nicht erkennen, wie die Frequenz-Synchronisation gemacht wird? Wie hat robi2mow das geschafft, nur in software? Mochte er keine Tips geben?

hier hat jemand mal das sinus untersucht: http://ocfnash.wordpress.com/2010/06...powered-mower/
kann man da auch nicht mehr erkennen?

Noch habe ich ein wenig Hoffnung, dass jemand befähigtes einen Nachbau schafft. Weil die Anzahl der Empfägnerbauteile bei robi2mow so überschaubar ist.
Illusorisch?

danke und gruss,
ozett

[Christian H]

Hallo,

ganz zu Beginn hatte ich auch die Sinus- Methode ausprobiert. Mein Fehler war damals wohl nur eine Ferrit-Antenne (für Radio-Wecker) genommen zu haben. Die Reichweite war damit nicht sonderlich. Die Spike-Methode hat bessere Ergebnisse gebracht und bin deshalb daran hängengeblieben. Hatte mich damals wenig um bestehende Methoden gekümmert, sondern einfach drauf los experimentiert.

So kompliziert dürfte die Sinus-Methode auch nicht sein. Als Einstieg würde ich einen einfachen Selbstbau-NF-Generator nehmen mit etwa 20 KHz betreiben. Mindestens 2 Empfänger aufbauen (abgestimmte Schwingkreise z.B. mit fertigen NF-Verstärker Kemo M040N und damit jeweils an einen ADC eines Atmega. In einer Schleife die ADC-Werte laufend auswerten und die Zeitpunkte der Maxima für jeden Empfänger bestimmen. Stimmen die Zeitpunkte für alle Empfänger überein, sind sie in Phase. Die zu erwartenden Zeitpunkte der Maxima kann man natürlich für die nächsten Minuten hochrechnen. So stabil sollten die Frequenzen schon sein, wenn man mit einem Quarz am Atmega arbeitet. Weichen plötzlich für einer der Empfänger die Zeitpunkte der Maxima (bzw. Phase) grob ab (bzw. ist in deren Mitte), ist der Empfänger über den Begrenzungsdraht hinaus.

Die Methode von oliver nash ist nochmal etwas anders. Die Erklärung wie´s funktioniert bringt er ja auch nicht. Der Sender wechselt in der Mitte der Sinuswelle die Phase um 180 Grad. Vielleicht erkennt der Empfänger diesen Phasenwechsel daran, dass die Amplitude plötzlich abnimmt. Bei welcher Phasenlage dies passiert, bestimmt dann innen und außen.

Viele Grüße (von Madeira bei strahlend blauen Himmel)

Christian

[robi2mow]

Hallo!

Hallo jguethe,

Daher kam mir die Frage, wie robi2mow den Empfängerbau geschafft hat? Er hat ja offensichtlich einen funktionsfähigem Empfänger in seinem robo. Als Sender den fertigen Ambrogio-Sender (ca. 130 EUR als Ersatzteil).

Meine Kentnisse sind begrenzt, aber kann man in der Schaltungsskize nicht erkennen, wie die Frequenz-Synchronisation gemacht wird? Wie hat robi2mow das geschafft, nur in software? Mochte er keine Tips geben?


Noch habe ich ein wenig Hoffnung, dass jemand befähigtes einen Nachbau schafft. Weil die Anzahl der Empfägnerbauteile bei robi2mow so überschaubar ist.
Illusorisch?

ozett

Etwas zu den Fragen:
Der Bau des Empfängers ist durchaus, machbar wenn man einen Print anfertigen würde. Allerdings ist mein Empfänger (auf Lochraster) bei weitem nicht so gut wie das Original der letzten Generation. Da sind noch ein paar weitere Filterstufen drinnen, um das Signal noch selektiver zu empfangen. Den Unterschied merkt man, wenn es Störungen von Motoren (Bürstenfeuer) gibt. Die Software ist für C-Profis sicher kein Problem.

ABER: Man ist in einer preislich anderen Dimension. Denn man muss auch den Sender haben und der kostet 300 EUR und nicht 130 EUR. Der Empfänger kostet ca 150 EUR als Ersatzteil.

Was ist der Unterschied zu anderen Systemen. Durch die anfängliche Synchronisation mit dem Signal seines eigenen Senders, kann er das Signal immer 100% zuordnen. Er hat das Signal IMMER, nicht nur beim drüber fahren über die Schleife.
Wenn man die Auswertung nur mit Vergleich Spule vorne und hinten machen würde, wäre das am Einfachsten. Aber sollte der Roboter durch irgendeinen Umstand mal mit beiden Sensoren nach draussen geschoben werden, würde er nicht mehr erkennen, dass er Aussen ist. Beim Ambrogio ist das aber sehr wohl so.
Wobei das auch bei der Spike Methode so ist, was ich weiss.

Jedenfalls ist fraglich ob man für den kleine Bereich so eine aufwendige Sinus Methode braucht? Ich habs ja nur verwendet, weil mein Sender ja schon vorhanden ist!

Zum Sender: Ich hab schon einmal mit einen sehr genauen Frequenzgenerator und NF Verstärker getestet und das funktioniert mit dem Ambrogio Empfänger genau so. Nur wenn die Frequenz ausserhalb des akzeptierten Fensters ist, meldet er kein Signal. Bei langsamen Frequenzänderungen gleicht sich der Empfänger laufend an.
Aber der Selbstbau des Senders, ohne Energie verbraten im NF Verstärker ist noch viel aufwendiger als der Empfänger.

Vom Rundfunkgesetz ist der 8kHz Ton des Sinussenders erlaubt und frei gegeben (nach Recherchen vor ein paar Jahren). Bei der Spike Methode, wo ja steile Flanken auftreten (mit entsprechenden Oberwellen) ist das sicher nicht erlaubt. Ich gehe davon aus , dass es irgendwann zu Schwierigkeiten kommen wird, da sicher Funk massiv gestört wird. Das hat auch der Ambrogio Sender der ersten Generation gemacht, siehe meinen Beitrag bzgl. Funkstörungen.

Sollte sich wer zu einer Entwicklung eines Bausatzes aufraffen, unterstütze ich ihn natürlich mit meinem ganzen Wissen und Forschungsergebnissen.