Mein Kunsttier (BEAM) mit Elektronik

**PICture** · 07.11.2010, 23:31

Hallo!

Nach Überlegungen konnte ich Probleme bei Bewegung von Pumpi in meiner Wohnung sogar ohne Kugel lösen (momentan nur theoretich).

Erstes Problem war zu geringer Grip mit glatem Gummi bezogenen Antriebsräder. Das habe ich beseitigt durch entfernen von glaten "Gummireifen" und draufkleben auf die Kunstoffräder entsprechenden Abschnitten von ca. 2mm breiten Zahnriemen aus bereits zerlegten Drucker.

Zweites Problem war, dass das rotierende Zahnrad auf dem Boden liegende z.B. Haare um sich gewickelt hat. Um das zu eliminieren möchte ich den Zahnrad mit dünnem Kunststoff z.B. TESA-Band umkleben.

Letzte Fahrtests mit Handsteuerung und voller Belastung (Akkus und Solarzellen) haben gezeigt, dass der Pumpi sich für mich zufriedenstellend bewegt. Weil er höchstens um 5cm hoch wird, sollte er sogar unter allen Möbel durchkommen.

Deswegen möchte ich ihn jetzt fertig bauen und später, wenn ich zufällig geeignete durchsichtige Kugel finde, ihn in beweglichen "Käfig" reintun.

Um das Gleichgewicht und Grip den Antriebsrader zu verbessern möchte ich den Motor nach hinten zwischen die Räder verlegen und direkt auf dem Schneckengetriebe befestigen. Das mindert deutlich die Energieverluste zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden Zahnräder.

Ich werde warscheinlichst den Trackball mit einem kleinerem freidrehbarem Rad ersetzen um das Passieren von Hindernissen (z.B. Läufer) zu verbessern und fast gleiche Höhe vom Pumpi vorne und hinten zu haben.

Ausserdem will ich die ganze Mechanik an dafür vorgesehenes Gehäuse aus dünnem Kunstoff befestigen, das nur um 1 g schwerer als bisherige Lochrasterplatine ist. Damit wird nur leichtere und schnell austauschbare Platine für die Elektronik nötig.

Weil ich möglichst kleinen Stromverbrauch haben möchte, würde ich wachrscheinlich zum Umpolen des Motors ein bistabiles Relais nehmen. Das verlangt leider um ein µC Ausgang mehr und momentan ist ein PIC16F630 mit 14 Pin's und 12 I/O's vorgesehen.

Wenn der neue Fahrgestell vom Pumpi fertig wird, mache und poste ich seine Fotos.

MfG

**PICture** · 28.11.2010, 15:32

Hallo!

Nach weiteren Überlegungen scheint mir als möglich, das Gewicht vom Pumpi um 20 g zu kriegen. Dafür muss ich aber ganz neues kleineres ca. 40x50 mm Fahrgestell aus dünnem Kunstoff basteln, an dem zwei dünschicht Solarzellen befestigt werden.

Meine letzte Idee ist mit zwei Vibrationsmotoren ohne Gewichte direkt zwei Räder antreiben. Ein Motor bei 2,4 V verbraucht um 25 mA mit direktem Antrieb eines ca. 18mm Rads.

Den Freilauf mit Bremse möchte ich durch Anschliessen den zwei Motoren an eine H-Brücke realisieren (siehe Code). Als mit Sonnenlicht bzw. Netzteil geladenen Akku möchte ich flach adaptierten Ni-MH Memopuffer mit 140 mAh nehmen. Für Steuerung sollte ein kleinnster µC im SMD mit 8 Pins und ADC ausreichen.

MfG

Code:

         .-----------.
         |           |
         |    µC     |
         |           |
         '-----------'
     VCC     |   |
      +  .-----------.
      |  |           |
      +--| H-Brücke  |--+
         |           |  |
         '-----------' ===
           |       |   GND
           | Motor1|
           |   _   |
           |  / \  |
           +-(+ -)-+
           |  \_/
          /+\
         (   ) Motor2
          \-/
           |
          ===
          GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

**Searcher** · 28.11.2010, 15:51

Hallo PICture,

irgendwie sieht mir die Anschaltung der Motore an die H-Brücke ungewöhnlich aus. Was hast Du Dir dabei gedacht?

Gruß
Searcher

**PICture** · 28.11.2010, 16:10

Hallo Searcher!

Ich versuche schon immer einfachste und ungewönliche Lösungen zu verwenden, das macht mir eben den grössten Spass.

Die idee ist: wenn die Spannung von der H-Brucke (VCC und GND) in einer Richtung an beide Motoren gelegt wird (VCC an "+" und GND an "-"), sollten sich beide vorwärts drehen. Bei umgekehrter Spannungsrichtung (VCC an "-" und GND an "+") sollte sich der Motor1 rückwärts drehen und kurzgeschlossener Motor2 bremsen. Damit will ich den mechanischen Freilauf und Bremse ersetzen, weil es für mich einfacher und vom Gewicht leichter ist.

Siehst du da ein Denkfehler, weil ich das ich noch nicht ausprobiert nur theoretisch überlegt habe ?

MfG

**Searcher** · 28.11.2010, 16:34

Vielen Dank für die Erklärung.

Siehst du da ein Denkfehler...

Nein, was aber nicht sehr viel heißen soll, da ich mit elektronischen H-Brücken noch nicht viel gemacht habe.

Bin gespannt wie es weitergeht und wie gut der Antrieb funktioniert. Die Achsen der Vibrationsmotore sind ja wirklich sehr dünn.

Gruß
Searcher

**PICture** · 28.11.2010, 16:55

Das ist doch sehr gut, weil dann grössere Untersetzung beim Direktantrieb gibt ...

Beim meinem k.T., das hoffentlich 20 g wiegen wird, sollten die 2 g schwere Motoren genug stark sein, oder ?

Um Eigenschaften des Fahrgestells zu kennenlernen, werde ich ihn sowieso mit entsprechender Belastung zuerst per Hand durch 2-ädrigen "Kabel" aus HF Litze steuern.

Der Stromverbrauch ist mir zwar zu hoch, mann könnte aber leider nicht gleich alles gewünschtes haben.

Ich möchte für Pumpi diesen beweglichen "Kafig" kaufen, weil dort die Schneidelinie schon gut markiert ist:

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?...=STRK:MEWAX:IT

MfG

**Searcher** · 28.11.2010, 17:13

wg. Untersetzung ist das gut. Leider habe ich mit sooo kleinen Motoren auch keine Erfahrung - ich hätte eher Bedenken, daß die Kraftübertragung zu den Rädern nicht so gut ist und leicht durch nur wenig Schmutz oder nicht ganz astreiner Oberfläche der Räder gestört werden könnte. Aber der "Käfig" wird Pumpi ja schon mal von der rauhen Umwelt abschirmen

wg Null Vibrationsmotorerfahrung kann ich auch nicht beantworten, ob die Motore stark genug sind. Wenn die Motore aber ein Handy vom Tisch rütteln können und bei dem Stromverbrauch denke ich, daß das OK ist.

Gruß
Searcher

**PICture** · 28.11.2010, 17:23

Zum Glück weiß ich anfangs auch nicht alles und darf unnötige Sachen mit doppelseitigem Klebeband und Spaß machen...

Der Fahrgestell ist noch nicht ganz fertig, aber wird voraussichtlich mit Solarzellen ohne Akkus 15 g wiegen. Weil die früher erwähnte Akkus selber 12 g wiegen und von der Grösse her, habe ich mich für kleinere und leichtere entschieden. Es werden zwei Stück, die ca. 3g wiegen, von diesen verwendet:

http://www.pollin.de/shop/dt/Njk5OTI...TA_6_V15H.html

Diese Akkus mit fast 10-fach kleinerer Kapazität werden zwar schnellel leer, aber auch ohne direkter Sonnenstrahlung schneller voll, was für ein "echten" BEAM-er, der sich sowieso nicht die ganze Zeit bewegt, eigentlich egal ist.

Weil der Pumpi sich in einer Kugel bewegen sollte, werden Tests auf einer Fläche nicht adäquat und ich werde lieber auf den "Käfig" warten. Es könnte eben möglich sein, dass er mit einem Motor ohne µC Steuerung auskommt. Das auf dem Foto wiegt um 5 g.

Bei sogar einem Vibrationsmotor der um 25 mA braucht und Solarzellen die sogar beim direkter Sonnenstrallung nur 8 mA liefern können, ist es für mich leider unrealistisch, dass der BEAM-er autonom "leben" könnte. Deswegen habe ich die Idee entgültig verworfen und zur Realität zurückgekehrt.

Als Beispiel habe ich bei mir ein 20 mm dicken Motor mit Duchmesser ca. 30mm gefunden, der bei Stromverbrauch um 6 mA und Metallzahngetriebe mit Untersetzung 125 : 1 praktisch nicht zu stoppen ist.

Das möchte ich zum Antreiben vom schon fertigen Fahrgestell mit Gummiketten verwenden (siehe Kartanel). Er kann eben ziemlich große Solarzellen tragen, die am Tag ohne direkter Sonnenbestrallung um 5 mA liefern können. Das wäre für mich die einzige Möglichkeit ein autonom in meiner Wohnung "lebendes" k.T. zu schaffen. Gesamtgewicht wird voraussichtlich um 600 g betragen.

Testweise habe ich den o.g. Getriebemotor mit 12 V über mehrere Stunden abwechselnd in beiden Richtungen laufen lassen und mich gefreut, weil wachrscheinlich durch feines Anschleifen der neuen Metallzahnräder im Getriebe der Leerleufstrom bei 1,2 V auf 5 mA gesunken und das ganze deutlich leiser geworden ist.

Nach Vergleich mit dem schon langfristig getesteten Artan mit ca. 10 mW "power" und Antriebsrad mit Ø 34 mm, sollte sich der Kartanel mit ca. 6 mW und Ø 22 mm auch gut bewegen können, sonnst, falls nötig, kann ich die Spannung durch mehr Akkus problemlos erhöhen.

MfG

**PICture** · 13.12.2010, 15:24

Hallo!

Bei der Suche nach fast permanent laufendem Motor für mein k.T. habe ich schon öffter an ein BLDC Motor gedacht, weil ein Motor mit Bürsten nach gewisser Zeit unreparabel kaputt geht (Bürsten).

Bisher habe ich jedoch kein BLDC Motor gefunden, der mit so geringem Strom, wie Bürstenmotor sich für BEAM-er eignet. Das einzige geeignete was ich bei Pollin gefunden habe, ist dieser 5 V Motor: http://www.pollin.de/shop/dt/NTM2OTc...2_mm_5_V_.html .

Laut meiner bisherigen Experimenten mit BLDC Motoren braucht solcher Motor bei 3 V um 1/3 des nominalen Stroms, also hier um 25 mA. Die Drehung in beiden Richtungen könnte man problemlos mit zwei solchen Motoren erreichen, wenn man seine Rotoren auf gemeinsamer Achse befestigt.

Dank fast biliebig hocher Untersetzung ist praktisch kein Drehmoment benötigt. Könnte mir jemand einen BLDC Motor mit noch geringerem Stromverbrauch bei 3V nennen ?

Wenn nicht, wird im schlimmsten Fall mein k.T. mehr "schlafen" als sich bewegen, was ich gerne einfach als seine "Eigenschaft" nehme.

MfG