Mein Kunsttier (BEAM) mit Elektronik

[PICture]

Hallo Searcher!

Da war ich bisher noch nie sicher.

Ich habe mir das Ziel rausgefunden, wie bei mir leider üblich ist, und gar nicht wusste, dass es so schwer realisierbar wird. Da ich alles gewünschtes nicht auf einmal ausprobieren bzw. fertig kaufen kann, versuche ich den Tunnel mit Licht am Ende mit Spass weitergehen, weil ich unbedingt das Ende des Tunnels irgendwann erreichen will. Bisher habe ich eben noch nicht bemerkt, dass es unmöglich ist.

Ich möchte doch keinen Bären haben, der den ganzen Winter durchschläft ...

Weil ich wachrscheinlichst nach einiger Zeit mein k.T. nicht mehr selbst reparieren könnte, meine (hoffenlich letzte in diesem Tread) "verrückte" Idee fast ohne Mechanik (die sich leider mit der Zeit verschleisst), wäre: Antrieb durch 2 bidirektionale BLCD Gertriebemotoren mit Metallzahnräder und freilaufendes Rad vorne. Durch langperiodische quasi PWM (softwaremässigen Umschalter) könnte ich den Stromverbrauch den trägigen Motoren deutlich senken.

In einem 9V Blockakku habe ich 7 Stück von kleinen (Ø7x41 mm,120 mAh) schnellladefähige Ni-Cd Zellen gefunden, die mit Ladestrom 120 mA in 1,2 Stunde geladen werden dürfen (laut "Cellcon" Hersteller). Diesen volgeladenen Akkus sollte, laut meiner bisheriger Erfahrung, ein permanenter Strom bis 120 / 5 = 24 mA nicht schaden und einer bereits vorhandener dünschicht Solarpanell liefert bei direkter Sonnenstralung max. 15 mA.

Ich möchte drei davon seriell zu 3,6 V Akupack in meinem k.T. verwenden, und ihn, falls nötig, bei "Finden" der direkter Sonnenstrahlung per Hand helfen.

Ich habe bereits jeweils 5 Stück von diesen BLDC's fürs Experimentieren bestellt:http://www.pollin.de/shop/dt/NTM2OTc...2_mm_5_V_.html und http://www.pollin.de/shop/dt/NTM2OTc...2_mm_5_V_.html .

[PICture]

Hallo!

Meine weitere noch nicht ausprobierte Überlegungen führen leider wieder am Anfang meiner "verrückter" Idee, da ich bisher schon viel gelernt habe und entsprechend viel neues ausprobieren möchte.

1. Jedes Getriebe verschwendet Energie. Beispielweise ein DC Motor mit Bürsten der im Leerlauf 5 mA Strom zum Drehen braucht, "zieht" nach Anschluss eines Getriebes 7 mA was eine Erhöhung um 40 % ausmacht. Ich denke, das es bei Antrieben mit ein paar mW gefettete Zahnräder miteinender verkleben, da ich als Kind im zerlegter Armbanduhr kein Fett gesehen habe. Deswegen möchte ich direkte Übertragung Motorachse -> Rad versuchen. Um gewünschte Radgrösse zu haben, könnte man grosse gummiumrandene Räder benutzen (z.B. CD's), da die lineare Geschwindigkeit des Fahrgestells nur von Ø der Motorwelle abhängig ist.

2. Wenn ein Fahrgestell sich nicht unbedingt geradeaus bewegen muss, könnten zwei Motoren abwechseln mit Strom versorgt werden, was einem Motor entspricht. Deswegen möchte ich mit zwei Motoren spielen (wie beim ASURO) die abwechselnd drehen werden.

3.Weil die drei vorhandene dünschicht Solarpanelen (mit Gehäuse) eine gesamte Fläche von ca. 10x15 cm haben, ist wegen nötigem Bedarf auf Sonenlicht in meiner Wohnung das Basteln eines kleinereren BEAM-ers praktisch nicht möglich. Eine alternative Ladeschaltung habe ich im Code skizziert, uber Auswahl werden jedoch praktische Messungen beim durchschnittlichen diffusen Licht entscheiden. Das Spielzeug wird beim erreichen der Schlussladespannung (3 x 1,35 = 4,05 V) die Direkte Sonnenstrahlung einfach verlassen um Überladung zu vermeinden.

Nach der Analise des Aufbaus vom BLDC's, wo die Achse nur einseitig kleinen Kugellager hat (Aussen Ø 5mm, Innen Ø 2 mm), habe ich mich doch entschieden aus zwei solchen Motoren einen bidirektionalen zu basteln, weil dann zumindest die gemeinsame Achse (z.B. ensprechend abgegrochener Ø 2 mm Bohrer) auf beiden Seiten kugelgelagert wird, was die Laufdauer erheblich verlängert.

Aus dem Grund möchte ich zwei Räder mit den verbesserten bidirektionalen BLDC's antreiben, die damit auch wegen zusamenkleben von Rotoren grössere Tregheit haben werden. Das ermöglichst die Periode der langperiodischer PWM zu verlängern und somit Stromverbrach mehr reduzieren und den mechanischen Aufbau vereinfachen. Eventuell werde ich noch als Speicher der kinetischer Energie zusätzliche Metallräder (wie bei Kassettenrecorder) auf den Rotoren befestigen.

Die gesamte Grösse vom solchen BLDC Ø 26 x 12 mm ist für mich auch annehmbar. Als drittes Rad hinten möchte ich, wegen besserer Fähigkeit als Trackball höhere Hindernisse zu passieren, ein kleineres und sich in jeder Richtung freidrehendes Rad verwenden.

Wenn jemandem was einfällt, dann bitte mir mitteilen. Ich bedanke mich sehr im voraus.

       +--->S---+----------> +VCC
       |   D1   |
     .---.      -  A1 1,2V
     |SP1|     --- 120 mAh
     '---'      |
       |        |
       +--------+
                |
       +--->S---+
       |   D2   |
     .---.      -  A2 1,2V
     |SP2|     --- 120 mAh
     '---'      |
       |        |
       +--------+
                |
       +--->S---+
       |   D3   |
     .---.      -  A3 1,2V
     |SP3|     --- 120 mAh
     '---'      |
       |        |
       +--------+
                |
               ===
               GND

      SPX = Solarpanel, AX = Ni-MH Akku, ->S- = Schottky-Diode

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

[PICture]

Hallo!

Ich habe für heute basteln von bidirektionalen BLCD Motoren geplant und alle vier gekaufte so weit vorbereitet (siehe Foto), dass es nur noch eine Achse zum Durchschieben übrig geblieben ist. Wie auf dem Fozo zu sehen ist, besitzt der BLDC Motor nur zwei Spulen je 285 Windungen mit Kupferlackdraht Ø 0,15 mm (8 Ohm), die leicht zugänglich furs Abnehmen der Impulse sind. Um Stromverbrauch zu senken, müsste man die Spulen mit dünneren Draht umwickeln, was für mich unmöglich ist.

Ich habe wersucht einen bidirektionalen BLDC Motor zu basteln, musste jadoch negatives für mich Ergebnis verzeichnen. Der Motor mit zwei zusammengeklebten Rotoren funktioniert zwar, braucht jedoch zum Anlaufen höhere Spannung/Strom, was für mein BEAM-er uninterressant ist.

Glücklicherweise ist mir gelungen ganz einfach ein Dauerstromverbrauch eines BLCD Motors im Leerlauf bis auf 10 mA und dafür nötige Spannung auf 1,7 V zu verringern. Der Anlaufstrom 30 mA bei 2,4 V erfüllen meine Anschprüche für BEAM-er auch (siehe dazu: https://www.roboternetz.de/community...80-BLDC-mit-1V ).

Meine Vorstellung darüber habe ich in https://www.roboternetz.de/community...be-oder-direkt skizziert. Da die BLDC Motoren nur in einer Richtung drehen können, wird sich der Antriebsrad frei drehen. Es wird Artan mit einem µC, also doch Artanel gebaut.

Die Impulse vom elektronischen Kommutator der BLDC Motoren lassen sich als Impulsgeber fürs Drehen vom Motoren ausnutzen, weil keine PWM nötig ist. Das möchte ich zum Detektieren des Anlaufs und der min. Akkuspannung bei max. Belastung nutzen.

Um nur echte Bewegungen des Artanels zu detektieren, möchte ich die hintere ungetriebene Räder mit Impulsgeber ausstatten und diese überwachen. Als Impulgeber will ich adaptierte Statoren von BLDC's direkt an die Räder ankleben und um dessen Bewegung zu erkennen, werde ich Reedkontakte (genauer Reedrelais mit unbeschalteten Spulen) dafür nehmen, weil sie schon Kunststoffgehäuse haben und stromlos arbeiten.

Ich habe ein BLDC Motor mit aus abgebrochenen Ø 2 mm Bohrer eingeklebter Achse fotografiert. Unten (auf dem Foto unsichtbar) wurde der Lager aus Bronze ? mit einem Kugellager aus einem für Impulsgeber zerlegten BLDC ausgetauscht und mit Kleber befestigt. Vermutlich wird der adaptierte BLDC um bis zu 20 mA brauchen, was aber fürs Modell annehmbar ist.

Bei der Suche nach möglichst kleinen Akkuzellen habe ich zwei 9 V Blockakkus zerlegt und untersucht. Beide bestehen aus runden schnellladefähigen 1,2 V Zellen Ø 13x42 mm, 10g. Der erste Ni-MH akku hat Kapazität 140 mAh und der zweite Ni-Cd 120 mAh. Ich habe mich für NI-Cd Zellen entschieden, weil sie frisch aufgeladen ca. 10-fach kleineren gegen Ni-MH Innenwiderstand haben und ich wegen vollständigen Entleeren kein "memory effect" fürchten brauche.

Weil bei einem BEAM-er das Einzige was den Energiebedarf bei vorhandenen Motoren senken kann die Lagerung von Räder ist, werde ich diese von Pollin bestellen: http://www.pollin.de/shop/dt/ODg5ODU...mit_Achse.html um sie auszuprobieren. Dabei werde ich versuchen adaptierte Gummireifen aus bereits vorhandenen Räder direkt draufzubringen, weil die Räder dann ganz einfach mit jeweils nur einer Mutter befestigbar wären.

Ich bin natürlich, wie auch immer, sehr dankbar für einfache (am besten praktisch ausprobierte) Vorschläge im voraus.

[Searcher]

Hallo PICture,

ich schaff es nicht ganz, den Überblick zu behalten.
Mir ist nicht wirklich klar, wie Du den Antrieb realisieren möchtest. Ich blick da einfach nicht so richtig durch.

Meine Annahme:

BLDC Motor hast Du so modifiziert, daß er in beide Richtungen drehen kann
Die Drehrichtung möchtest Du mit bistabilem Relais umschalten
Im BLDC Motor steckt der 2mm Bohrer; der Bohrer liegt auf dem Gummi des Antriebsrads und überträgt seine Drehung somit auf das Antriebsrad.
Wegen Asuro kommen dann noch zwei weitere, allerdings freilaufende Räder mit Impulsgeber für Odometrie nach hinten; damit er nicht auf dem Boden schleift.


Probleme:

Ich sehe da jetzt keine Lenkung sondern nur eine Richtungsumkehr.
BLDC - keine Ahnung, wie die Ansteuerung aussehen soll. 3 Phasen? über internen oder externen Impulserzeuger? Phasenumkehr über Relais?

Ich habe versucht über die verschiedenen threads den Aufbau zu erfassen und beschrieben wie ich das verstehe. So ähnlich wie Geplantes sich von Gabautem manchmal drastisch unterscheidet, gehe ich davon aus, daß ich danebenliege und bitte um Berichtigung.

Also erstmal nur Verständnisfragen statt Vorschlägen. Der thread ist auch meiner Meinung nach mit den verschiedenen Abzweigungen und Sackgassen unübersichtlich geworden. Toll was Du alles versuchst um wertvolle Energie zu sparen

Gruß
Searcher

[PICture]

Hi Searcher!

Herzlichen Dank für sehr deteilierte Analise und faire Beurteilung meiner auktueller (leider befürchterlich nicht letzter "verrückter" Idee), da ich etwas viel schlimmeres erwartet habe.

Wegen Asuro kommen dann noch zwei weitere, allerdings freilaufende Räder mit Impulsgeber für Odometrie nach hinten; damit er nicht auf dem Boden schleift.

Eigentlich kommen doch zwei ein freilaufendes Räder mit Impulsgeber vorne bzw. hinten (noch nicht festgelegt).

Ich sehe da jetzt keine Lenkung sondern nur eine Richtungsumkehr.

Ich finde prezise Lenkung bei Zufallfahrt eher als störend und sicher unnötig. Für mich wäre sogar von meisten Bastler üblich gestrebter Gleichlauf der Antriebsräder unerwünscht. Erst jetzt ist mir bewusst geworden wie ich unbewusst meine Probleme reduziere.

BLDC - keine Ahnung, wie die Ansteuerung aussehen soll. 3 Phasen? über internen oder externen Impulserzeuger? Phasenumkehr über Relais?

Fast richtig, bloss 2 Phasen Motor und Entname von Impulsen von einer Motorspule, was ich leider in meinem letzten Beitrag nicht genau definiert habe. Laut praktischer Prüfung ist der Anlauf eines BLDC's mit gereutzten gegen interner H-Brücke Spulen nicht möglich. Deswegen bleibe ich bei 1nem lenkbarem Antriebsrad, das sich nur in 1ner Richtung drehen wird (wie beim Artan).

Der thread ist auch meiner Meinung nach mit den verschiedenen Abzweigungen und Sackgassen unübersichtlich geworden. Toll was Du alles versuchst um wertvolle Energie zu sparen

Stimmt alles, bin aber zu Faul um den Thread ins Blog zu verwandeln, weil wer sucht, der findet ...

Trotztem glaube ich nicht, dass ich somit weiteren schon geplanten Ausbau von AKW'S verhindern kann ...

Weil bisherige Messungen von adaptierten BLDC Motoren im Leerlauf durchgeführt worden sind, wäre sicher eine Erhöhung der Anlaufsspannung auf 3,6 V nötig, damit die Motoren auch unter Belastung anlaufen. Das verlangt dann zwangweise die 2te Variante der Ladeschaltung. Es muss auch noch optimale Methode der Stromsenkung ermittelt werden (angeblich langperiodische PWM, weil die Rotoren ziemlich träge sind). Logischerweise am besten wäre permanente Stabilisiereung der Drehzah per µC durch Änderung der Versorgungsspannung der H-Brücke, was jedoch softwaremässig am kompliziertesten ist. Jedenfalls muss zuerst dafür die ganze Mechanik fertig und getestet sein.

Jetzt kann ich langsam mit dem mechanischen Aufbau anfangen.

[PICture]

Hallo!

Ich habe mich endlich entschieden für hoffentlich entgültiges Konzept vom Artanel. Als Priorität habe ich Energieeffizienz und einfachste Mechanik festgelegt. Deshalb Bürstenmotoren und direkte Übertragung des Drehmoments auf Antriebsräder. Der Fahrgestell wird gleich wie beim ASURO, bloss mit Trackball als Gleiter. Den Blockbild der Variante habe ich im Code skiziert.

Kurzbeschreibung:

Der µC mit einfachster interner Hardware wird mit sehr niedriger Taktfrequenz (unter 1kHz) aus einem 2,4 V Akku versorgt. Die abwechselnd laufende Motoren werden vom Goldcap C versorgt. Um Stromverbrauch zu minimieren möchte ich sogar die Widerstandsteiler nur beim Vergleichen der Spannungen mit Komperatoren K1 und K2 durch TM1 bzw. TM2 sowie REF durch TM3 mit GND kurzschliessen.

Zum Hinderniserkennung werden Impulse aus Bürsten den Motoren benutzt (TL und TR). Die Motoren werden nur dann eingeschaltet, wenn sowohl die Akku- als auch H-Brückenspannung festgelegten Wert haben.

Der permanent versorgter µC sollte die Spannungen ständig überwachen und entsprechend reagieren. Somit entfällt die Helligkeitmessung und wenn die Motoren nicht eingeschaltet werden, wird der Akku aufgeladen.

Mir ist eben lieber, wenn der Artanel sich Sprungweise bewegt, anstatt ein paar Tage warten, bis sich ein Akku für Motoren vom Streulicht in meiner Wohnung voll auflädt. Diese Lösung braucht auch keine Überwachung der Motorenspannung wegen Tiefendladung vom Akku.

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          |                                          |       |
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          |                                  /+\  |     | |     |  /+\
          |                                 (ML ) | HL  | | HR  | (MR )
          |    VCC                           \-/  |     | |     |  \-/
          |     +                             |   |     | |     |   |
          |     |                             +---|     | |     |---+
          |     +---------------------------+     '-----' '-----'
          |     |                           |      A A |   A A |
          |     |                 R2    .-------.  | | |   | | |
          |  D  |         R1   +------->|K1  ML1|--+ | |   | | |
          |     |         ___  |  ___   |       |    | |   | | |
   +---+--+->S--+------+-|___|-+-|___|--|TM1 ML2|----+ |   | | |
   |   |  |     |+     |          ___   |       |      |   | | |
 .---. |  |     -     .-.      +-|___|--|TM2  TL|<-----+   | | |
 |   | |  |+   ---    | |R5    |  R4    |       |          | | |
 | S | | === C  | Akku'-'      +------->|K2  MR1|----------+ | |
 |   | | /-\    - 2,4V |       |        |       |            | |
 '---' |  |    ---     +-------|------->|REF MR2|------------+ |
   |   |  |     |-     |       |        |       |              |
  ===  | ===   ===     z LM385 |   +----|TM3  TR|<-------------+
  GND  | GND   GND     A Z1,2V |   |    '-------'
       |               |       |   | µC     |
       |           R3  +-------|---+       ===
       |           ___         |           GND
       +----------|___|--------+

   S = Solarpanel      HX = H-Brücke    X = L = links

   C = Goldcap         MX = Motor       X = R = rechts

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

Um das Prinzip zu testen, habe ich mir schnell eine einfache Testschaltung gebastelt (siehe folgender Code). In ein paar Minuten wusste ich schon das es nicht funktionieren darf, weil der Innenwiderstand vom Goldkap zu gross ist und der Motor (der 10 mA zum Drehen braucht) nicht mal gezuckt hat.

Nach Auswechseln des Goldkaps mit einem 1000µ Elko, hat er sich um 1 Minute bis ca. 2V aufgeladen und nach dem Umschalten ist der Motor um 1 Sekunde gedreht, was schon für mich annehmbar ist. Der Goldcap eignet sich aber sehr gut als "Akku" für den µC der nur einige µA Strom brauchen würde.

                         VCC=5V
                          +
                          |
                         .-.
                         | |R
                         | |10k
                         '-'
                     SW   |
                        o-+ Laden
           +------+-o--__
           |      |     o-+ Drehen
          / \     |+      |
     DMM (_/_) C ===     /+\
          \_/    /-\    (   ) Motor
           |      |      \-/
           |      |       |
          ===    ===     ===
          GND    GND     GND

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

Ich werde die vorherige Skizze stehen lassen, weil sie sehr lehrreich ist, wie man ohne Erfahrung schöne Projekte schnell skizzieren könnte. Ich melde mich erst wieder mit Skizzen vom ausprobierten Artanel.

Selbstverständlich bin ich sehr dankbar für Eure Meinungen und Ideen im voraus.

[PICture]

Hallo!

Ich glaube, das mir schon einfachste Lösung für Fahrgestell mit zwei unidirektionalen BLDC Motoren für meinen Solarbot eingefallen ist (siehe Skizze im Code).

Fereinfachte Kurzbeschreibung:

Wenn beide Motoren drehen, bewegt sich der Fahrgestell geradeaus. Wenn nur einer Motor dreht. dreht sich das Antrieb um die Lenkachse (genauer um das stehende Antriebsrad).

Würde es funktionieren ? Mir fehlt leider praktische Erfahrung.

Ich bin sehr dankbar für Eure Beurteilung, weil ich nix um sonst basteln möchte.

      .-------------------------------------------------.
      |             .----------.                   |    |
      |             |   |      |                 -----  |
      |             | -----    |                | FR  | |
      |             || AR  ||  |                 -----  |
      |             | ----- |  |                   |    |
      |             |   | .---.|                        |
      |             |     |M1 ||                        |
      |             |     '---'|                        |
      |             |          |                        |
      |             |LA o      |                        |
      |             |          |                        |
      |             |     .---.|                        |
      |             |     |M2 ||                        |
      |             |   | '---'|                        |
      |             | ----- |  |                   |    |
      |             || AR  ||  |                 -----  |
      |             | -----    |                | FR  | |
      |             |   |      |                 -----  |
      |             '----------'                   |    |
      '-------------------------------------------------'

       LA = Lenkachse

       AR = Antriebsrad

       MX = unidirektionaler BLDC Motor

       FR = Freilaufendes Rad

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