Mein Kunsttier (BEAM) mit Elektronik

[PICture]

Hallo!

Ich bin mit meinem Sasim ausser Aufbau vom Fahrgestell wegen Energieversorgung aus Solarzellen leider noch nicht weitergekommen. Mir ist aber neue "verrückte" Idee eingefallen, über sie ich Euch fragen möchte.

Meine bereits vorhandene 10 flachliegende Solarzellen liefern bei quasi direkter Sonnenstrahlung per Fensterscheibe um 3,5 V / 150 mA. Wenn sie sich nicht bewegen werden sie in meiner Wohnung täglich ca. eine Stunde durch Sonne belichtet.

Notfalls kann ich "verhungerten" SASIM zum "Wiederbelebung" per Hand unter Sonnenstrahlung bzw. auf eine Platte mit Kontakten vom USB Akkulader auf dem Boden stellen.

Mein SASIM braucht fürs Bewegung um 2 mA und konnte sich deshalb mit bereits vorhandenem vollem 150 mAH Li-Po Akku (mit integrierter Schutzschaltung) ca. 75 Stunden, also um eine Woche bei 12 Stunden täglich bewegen.

Mir schwebt also ein Gedanke, dass wenn SASIM zufällig "in die Sonne" kommt, sollte dort bis zum vollständigem Aufladen seines Akkus stehen bleiben und erst danach wieder durch meine Wohnung wandern.

Da ich mit Solarenergie in dem Fall Anfänger bin, werde ich mich wirklich sehr freuen jede Eure praktische (egal ob positive bzw. negative) Beurteilung kennen zu lernen, die mir sicher unnötiges Basteln und Programmieren ersparrt.

Zuletzt habe ich bei Ebay günstige (um 4 € pro Stück mit Versand) Quarzuhrwerke "CITIZEN / Miyota 2035" aus Armbanduhren gekauft (siehe Foto) und möchte demnächst ein bischen mit kleineren und leichteren Kunsttierchen experimentieren, die sicher weniger Energie brauchen um sich zu bewegen. Nach meinen letzten Überlegungen werde ich versuchen ein Solarkunsttier (auf japanisch "Sokuti" ) basteln, das nur in der Badewanne unter südlichem Dachfenster "lebt", wo zwar keine direkte Sonnenstrahlung gibt, aber immer am Tag sehr hell ist.

Aus meiner bisheriger Erfahrung sollte der Motor um 30% des Gesamtgewichts sein, was bei o.g. um 1g mit meiner momentaner Feinmotorik aussichtlos seien scheint. Mit größeren Sokutis habe ich wieder zu wenig Energie zur Verfügung, muss ich also schon Finger davon weg lassen und wie die meisten warten, bis ich etwas für mich geeignetes zum Nachbauen finde. Zum Glück ist mir klar, dass man nicht lebenslang erfolgreich basteln kann.

Momentan sehe ich nur eine Möglichkeit einen "BEAM-Bastard" zu basteln, der sich ganzen Tag in meiner Wohnung bewegt und sein Li-Po (z.B. 1,2 Ah) mit Schutzschaltung per Bleiakku (z.B. 6V / 2,8 Ah) aus auf dem Dach plazierten Solarzellen nachts wieder selber voll aufladen kann. Es scheint mir sinnlos zu sein die Solarzellen mitschleppen, weil es deutlich das Gewicht und damit verbundenen Energiebedarf erhöht.

[PICture]

Hallo!

Ich möchte weiter mit meinem Sokuti (Solar Kunsttier), diesmal mit schon vorhandenen noch kleineren und sparsamaren mikro-Schritmotoren aus Quarzuhren "spielen". Dafür will ich einen runden Fahrgestell mit drei solchen nur in einer Richtung drehender Motoren basteln. Der rechter Motor sollte permanent laufen und linkes Rad möchte ich mit zwei abwechselnd in Gegenrichtung drehenden Motoren mit fest gekoppelten Rotoren antreiben, damit das Sokuti sich entweder gerade bewegen bzw. auf der Stelle vor jedem Hinderniss links rum drehen könnte:

                  o    o    o
              o   .---------.   o
          o       |   ARR   |       o
                  '---------'  _
        o              |      < \     o
                  .---------.-----.
                  |    G    |  UM |          ARR = Antriebsrad rechts
      o           '---------'-----'     o
                                      _       G  = Getriebe
                               _     / \
     o                        / >   ( T )o    UM = unirichtung Motor
                            .-----.. \_/
                            |  UM |          ARL = Antriebsrad links
      o           .---------|--|--|     o
                  |    G    |  UM |           T = Trackball
                  '---------'-----'   o
        o              |      < \
                  .---------.       o
          o       |   ARL   |
              o   '---------'   o
                  o    o    o

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Schauen und beurteilen sie es, bitte, weil die Mechanik meine Schwäche ist und ich ein Feind von allem unnötigen bin. Dafür bedanke ich mich herzlich bei Euch im voraus.

[Geistesblitz]

Wieso brauchst du für diese Aufgabe denn 3 Motoren? Es würden doch schon 2 reichen: Geradeausfahrt mit beiden und zum Lenken nur einen laufen lassen. Damit könntest du sogar in beide Richtungen lenken, nur eben nie Rückwärts. Wenn du aber um 180° um ein Rad lenkst, fährt er ja quasi vorwärts in die Gegenrichtung, was einem Rückwärts effektiv gleich kommt, oder?

[PICture]

Über zwei unidirektionale Motoren habe ich schon gedacht, war mir aber zu kompliziert: https://www.roboternetz.de/community...l=1#post547497 .

Ich habe deine Bemerkung mit meiner "mechanischer Beschränkung" überlegt und dazu gekommen, dass an großen Hindernissen, wie z. B. eine Wand, von Dir beschriebenes Umdrehen auf der Stelle unmöglich wäre, weil der Drehpunkt dann am unbewegtem Rad sich befindet, oder ?

Wenn du aber um 180° um ein Rad lenkst, fährt er ja quasi vorwärts in die Gegenrichtung, was einem Rückwärts effektiv gleich kommt, oder?

Das denke ich auch.

[Geistesblitz]

Hmm, stimmt, wenn der gegen eine Wand fährt ist er praktisch hilflos. Gut, dann sind 3 Motoren vielleicht doch sinnvoll. Aber haben die Motoren überhaupt genug Kraft zur Fortbewegung?

[PICture]

Ich habe früher mit nur einem ännlichem Motor probiert: https://www.roboternetz.de/community...l=1#post557821 , da war er etwas zu schwach. Deshalb möchte ich jetzt mit zwei versuchen. Eventuell kommt für vorhandene Uhrgetriebe 30:1 noch zusätzliche Untersetzung z.B. 1,75:1 dazu, weil jede Geschwindigkeit für eine "Solarschnecke" für mich akzeptabel ist.

Bisher habe ich durch Entfernen von allen nur für Uhren nötigen Teilen die Schrittmotoren mit Getriebe von ca. 20 auf 4 g "abgespeckt" also deutlich auf ca. 30 x 35 x 15 mm verkleinert und Spulenwiderstand mit ca. 75 Ω gemessen. Sie sollten "stärker" als bisher probierte micro Getriebeschrittmotoren sein, weil sie aus ziemlich großen um Ø 20 cm Wanduhren stammen. So ein unbelasteter Schrittmotor arbeitet bei 1,5 V Spannung mit ca. 32 ms pro Sekunde dauernden 20 mA Stromimpulsen, was durchsnittlichem kalkuliertem Strom von 0,64 mA entspricht.

Ich werde zuerst ein Fahrgestell (Gesamtgewicht um 50 g) mit drei solchen Motorchen ohne µC Steuerung und mit einem 1,2 V AAA Ni-MH Akku basteln und schauen ob es sich mit Antriebsräder Ø 32 mm geradeaus um 1,7 mm / s bewegen könnte.

Dafür habe ich bei zwei Motoren die Rotoren so miteinender fest verbunden, dass sie sich in Gegenrichtungen drehen sollen. Die Schrittmotorchen sind leider zu schwach um sich sogar ohne Getriebe (30:1) und Last in beiden Richtungen zu drehen. Dann muss ich bei einer Drehrichtung bleiben und mich jetzt auf einem US Sensor für Früherkennung von Hindernissen konzentrieren (wie im #141. Beirag erwähnt).

Momentan muss ich auf bei Ebay in China gekaufte US Sensoren hc-sr04 warten._.

Dann habe ich als vorläufige Stromversorgung für den steuernden µC und zwei Schrittmotorchen einen Ni-MH Pufferakku 2,4 V und verdoppelte per ICL7660 bzw. MAX660 Akkupannung für den US Sensor geplannt. Die Schrittmotorchen aus Quarzuhren haben mehrstundige Prüfung mit 2,7 V bestanden, sind aber leider zu schwach um den "leeren" 50 g wiegenden Fahrgestell zu bewegen.

Weil ich mit dem Alter immer kindischer werde, habe ich zuletzt bei Ebay einen für mich perfekten Fahrgestell (Trekbot) gefunden, den ich nur um eine µC Steuerung anstatt vorhandener Fernbedienung erweitern brauche. Ausserdem möchte ich zwei stromsparsame Stepper um je 2 mA und zwei gleichen laufend auswechselnbaren Li-Pos mit Schutzschaltungen und min. 1 Ah verwenden, damit es sich praktisch ununterbrochen in meiner Wohnung bewegen könnte (siehe Foto). Es sollte ungefähr sowas sein: https://www.roboternetz.de/community...0-Solarzweirad .
Ich brauche eigentlich wegen Motorenbefestigung nur Zahnräder mit innerer Verzahnung.

Der Link: http://www.ebay.de/itm/351274646956?...%3AMEBIDX%3AIT und Demo: https://www.youtube.com/watch?v=yzrr8G_Z55c . Falls es sich wie gewünscht umbasteln lässt, melde ich mich noch damit, sonst versuche ich nur mit dem Tankbot: http://www.ebay.de/itm/Tankbot-weis-...item232d1dfc0e ohne Smartphone spielen. Was er kann zeigt das Video: https://www.youtube.com/watch?v=kUwt7P6FV1I .

Jetzt vorm Basteln habe ich zuerst große Qual der Wahl und kann mich nicht schnell entscheiden, tendiere aber wegen akzeptabler Software zum Tankbot eventuell ohne Ketten mit wegen Stromverbrauch geändernter Hardware. Vermutlich hat er zwei DC Bürstenmotoren, die ich gegen per angeblich vorhandene H-Brücken steuerbare BLDC Motoren auswechseln möchte. Das sieht also sogar anschpruchsvoll aus und würde hoffentlich wie skizziert funktionieren:

     >--+----------------------+
         \                     |
          \                 +--|------+
           \               /   |      |
            \             /   .-.     |
             \           /  R | |     |
              \   BG    /     | |     |
               \.-----./      '-'  .-----.   _
     von        |~   +|        | VR|     |--/ \
                |~   -|        +-->| µC  |-( M )
     H-Brücke  /'-----'\           |     |--\_/
              /         \          '-----'
             /           \            |
            /             \           |
           /               \          |
          /                 \         |
     >---+                   +--------+

     BG = Brückengleichr (Schottky)

     VR = Richtungsignal Vorwärts/Rückwärts

      R = step up/down Widerstand

     µC = Steuerung vom M

      M = BLDC Motor

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Sonst habe ich in Kundenbewertung gelesen, dass er keine schwarze Hindernisse erkennt und das müsste ich auch noch durch z.B. praktisch stromlose Drehsensoren mit permanenten Magneten am Rad und Reedkontakt am Fahrgestell + retrigerbarem Monoflop ersetzen:

              VCC                    # = Magnet
               +
               |                     K = Reedkontakt
              .-.
             R| |                    R = pull up
              | |
              '-'                   MF = retrigerbarer Monoflop
           K   |   .--. MS .--.
      +---o/o--+-->|MF|--->|µC|-+   MS = Motorstatus: L=läuft, H=haltet
      |   /#\      '--'    '--' |
     === ( A )<-----------------+   µC = Motorsteuerung
     GND  \#/
                                     A = Antriebsrad

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Es sollte ungefähr so funktionieren:

     original                   verbastelt
     .---.         |            .---.       |
     | S |  LED    | H          | S |       | H
     | t |>--o-->--| i          | t |       | i
     | e |        /| n          | e |       | n
     | u |       / | d          | u |       | d
     | e |      /  | e   ===>   | e |       | e
     | r |     /   | r          | r |       | r
     | u |    /    | n          | u |   .--.| n
     | n |<--#     | i          | n |<--|DS|| i
     | g |   F     | s          | g |   '--'| s
     '---'         |            '---'       |

     F = Fotosensor             DS = Drehsensor
                                     am Rad

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Ich habe bereits einen Tankbot bei Ebay gekauft und melde mich nach seinem Erhalt mit Ergebnissen erster "Untersuchung" wieder.

[PICture]

Hallo!

Ich habe den o.g. weißen Tankbot schon bekommen und total zerlegt um wichtigste Teile zu beurteilen und mögliche Änderungen plannen zu können. Die Mechanik ist beisetig diskret aufgebaut und besteht aus zwei gleichen Getrieben mit jeweils 5 Kunstoffzahnräder (Die Untersetzung ist mir egal).

Zusammengefasste Elektronik vom Tankbot:

- SMD Steuerungplatine ca. 35 x 55 mm mit eigelöteten: 3-Pin IR-LED, zwei ca. 12,5 mm langen Lichtsensoren aus Fotodioden mit Kunststofflinsen in Metallrörchen Ø ca. 4 mm und oberem Ein/Aus und Mode-Taster

An o.g Platine ist folgende Hardware per Kabeln angeschlossen (Bezeichnung und Farbe in Klammern):

- Li-Po Akku 70 mAh, ca. 15 x 19 x 6 mm mit integrierter Schutzschaltung (B+ rot, B- schwarz)
- ausklappbarer USB Ladestecker (+ rot, - schwarz)
- zwei miniature DC Bürstenmotoren mit 11,5 Ω Innenwiderstand, wie diese: http://www.pollin.de/shop/dt/MTM0OTg...1028_3_V_.html bloss (Lxø): 25 x 10 mm und ohne Unwucht (linker ML+ orange, ML- gelb und rechter MR+ blau, MR- grün)
- dynamischer mikro-Lautsprecher (Ø 23 mm, 32 Ω, 0,25 W) (SP 2 x rot)
- unterer Reset-Taster (2 x weiß)

Anhand o.g Daten und Bedienungsanleitung, dass Tankbot ca. 15 Minuten fahren kann, habe ich für 70 mAh Li-Po ein Stromverbrauch auf ca. 280 mA geschätzt. Das ist über 20-fach mehr als ich mir wünsche. Ich melde mich wieder wenn mein k.T. schon "lebt", werde aber immer gerne darüber diskutieren bzw. auf Wunsch bestmöglichst mit Webcam gemachte Fotos posten.

Nach Überlegung habe ich mir, wie üblich, eine minimalistische Methode vorgenommen. Dafür werde ich zuerst die ziemlich harte Ketten aus Kunststoff (kein Gummi) auf nötig lange Stücke schneiden und um die vier unteren Räder kleben. Dazu ernferne ich die zwei obere Räder sowie den nervenden Lautsprecher und versuche dort einen grösseren Li-Po einbauen. Danach werde ich den Tanki längere Zeit prüfen.

Eigentlich bin ich bereit jeden Abend den Li-Po fürs Aufladen in der Nacht an schon lange fürs Laden von Li-Pos geprüften 5V Schaltnetzteil hängen, damit Tanki nur ein paar Stunden in meiner Wohnung am Tag "wandert". Dafür habe ich extra Ladeklemme aus einer Wäscheklammer aus Kunststoff und zwei miniaturen Blechschrauben gebastelt und praktisch geprüft (siehe 3. Foto).

Wenn der Tanki, wie Artan, wegen Verschleis von enem Bürstenmotor sterben wird, kann ich hoffentlich die zwei Zahnradgetrieben und Steuerplatine mit anderer Hardware weiter nutzen.

Der gemessene Stromverbrauch im 2. Modus mit Ketten beträgt durchschnittlich um 200 mA und ohne Ketten die Hälfte davon, also ca. 100 mA. Deshalb nehme ich den 820 mAh Li-Po mit Abmessungen (LxBxH): 50 x 30 x 5 mm (1/2 vom Pollin: http://www.pollin.de/shop/dt/NDcwOTI...V_820_mAh.html ), der nach Auschneiden aus dem Tanki der innerer Befestigung (zwei Kunststoffrörchen Ø 5 x 5 mm) vom entfernten Lautsprecher sogar rein passt.

Erst morgen kann ich mit Probefahrt anfangen, weil der Klebstoff auf den Räder ganz austrocknen muss. Darauf bin ich echt sehr gespannt, weil mein gewünschtes k.T. sogar schon fertig seien könnte.

Nach dem Einschalten und Stellen des Tankis aufm Boden und kurzem Drehen der Räder wurden die zusammengeklebte "Kunststoffreifen" zerrissen und ich musste auf jedes Rad nach dem Auftragen vom Klebstoff noch ein ca. 8 mm breiten Ring aus dünnem Gummischlauch draufziehen (siehe 1. Foto). Jetzt haben die vorne Antriebsräder Ø 16 mm und der Tanki wiegt nach dem Entfernen vom Lautsprecher, zwei oberen Räder und Teils der Ketten sowie Tausch des 70 mAh Li-Po Akku auf 820 mAh genauso wie ursprünglich ca. 70g.

Jetzt zum Fahreigenschaften. Der Tanki würde in 1. und 2. Modus getestet und in beiden Fällen muss ich den Ergebnis negativ bewerten. Die Räder rutschen auf jedem Boden und er bleibt nach diverser Zeit mit Blinklicht stehen. Damit er weiter fährt, reicht es vor ihm kurz etwas plazieren (z.B. eine Hand), weil er in den beiden Modis angeblich immer auf ein Echo vom Labirynth wartet. Ich möchte den Tanki nicht genauer beurteilen und werde ihn zukünftig sicher als Spielzeug benutzen.

Er eignet sich, so wie er bisher ist, leider als mein k.T. gar nicht und ich würde versuchen müssen etwas zu basteln, wenn ich dafür noch Lust hätte und mir etwas einfällt. Positiv finde ich, dass der Tanki ohne Ketten nie wegen anderer Ursache wie o.g. (z.B. Störung) stehen geblieben bzw. umgefallen ist.

Heute habe ich auf dem Tanki mit TESA Streifen vorne ein Stück einseitig mit Aluminium beschichteten Papier befestigt, also quasi Spiegel, was anhalten der Motoren beseitigt hat. Auserdem habe ich dort noch ein Stück von einem Kunstoffwinkel (90°) auch mit TESA befestigt, was das Kippen und folgenden Stehenbleben vom Tanki an Hindernissen bei Rückfahrt eliminiert hat (siehe 2. Foto). Nach mich zufriedenstellendem Testen habe ich die beide o.g. Teile mit zwei kleinen Blechschrauben befestigt (siehe 4. Foto).

Danach habe ich ihn eingeschaltet und festgestellt, dass er sich ca. 5,5 Stunden im 2. Modus bewegt hat. In dieser Zeit ist er nicht mehr stehen geblieben bis er von Schutzschaltung am Li-Po abgeschaltet wurde. In seinen zufälligen Bewegungen habe ich keinen bedeutenden Unterschied bemerkt. Er bewegt sich ganz chaotisch, was mir sehr gefällt. Somit habe ich den Tanki als mein k.T. schon akzeptiert und hoffentlich nix mehr ändern möchte.

Ich habe doch versucht den Tanki langsamer, leiser und stromsparsamer zu machen. Dafür habe ich eine Leitung (orange und blau) von jedem Motor durchgeschnitten und einen skizierten aus kleinen, runden (ø 5 x 8 mm) Bruckengleichrichter (BG) mit per Diode (D) 1N4001 kurzgeschlossenem Ausgang "Spannungsreduzierer" eingefügt, der schwach stromabhängigen in beiden Richtungen gleichen Spannungsabfall um ca. 2 V hat:

           BG   +
          .-----------.
          |+->|-+-|<-+|
          ||    |    ||
         ~||    |    ||~
     o-----+    V D  +-----o
          ||    -    ||
          ||    |    ||
          |+-|<-+->|-+|
          '-----------'
                -

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Jetzt ist der Tanki schwächer, seine Antriebsräder, ausser Teppichboden, kaum rutschen und er braucht vorne keine Stütze gegen Umfallen bei Rückfahrt mehr. Er braucht sie aber noch, wenn er z.B. unter Gardine kommt. Mir ist auch etwas nutzliches eingefallen: dort leichte Magnete z.B.: http://www.pollin.de/shop/dt/MzA0ODU...et_4x2_mm.html ankleben mit dem Stshlsplitter gesammelt werden.

Seit heute mittag war Tanki am "Laufen" im 2. Modus und nach ca. 8 Stunden war das Akku praktisch leer. Das reicht mir für ein Spielzeug vollkommen aus, weil es 30-fach länger als ursprüngliche 15 Minuten Laufzeit aus Bediennungsanleitung ist. Gemessener Ladestrom ist 100 mA und das Laden wird ungefähr 8 Stunden dauern. Bei einem Besuch vom Bekannten ist ihm der Tanki heute ein Stock runtergefallen ohne merkbaren Schaden zu nehmen, was ihn als sehr robust einstufen lässt. Wie auch immer sind einfachste Lösungen am besten !

Heute nach dem Aufwachen habe ich festgestellt, dass der Li-Po sich in der Nacht voll aufgeladen und wie bisher immer ausgeschaltet hat. Später habe ich erfahren, dass der Tanki sich wirklich, aber diesmal für immer, ausgeschaltet hat, weil er sich weder mit "Mode" noch "Reset" Taste zum "Leben" erwachen gelassen hat.

Untersuchung nach Zerlegen hat schnell die Ursache gebracht: wahrscheinlichst nach dem gestrigem Runterfallen ist nur der Li-Po intern in Kleinteile zerfallen und musste erneuert werden. Ich habe bisher nicht gewusst, dass Li-Po Akkus so zerbrechlich sind. Vielleicht besser wäre ein passender Li-Ion Akku im Metallgehäuse aus Handy (z.B. http://www.pollin.de/shop/dt/MzMwOTI...EI_HBC80S.html) ? Jetzt funktioniert aber alles wieder perfekt.

Ich habe mich zu stark gefreut und am nächsten Tag musste ich den Tanki wieder reparieren. Die Metallachsen von Kunststoffzahnräder sind an zwei Stellen ausgefallen und ich musste sie mit Industrieklebstoff BF2000 fixieren. Dann habe ich schon alle 8 Achsen auf beiden Seiten geklebt um weitere solche Defekte zu vermeinden (siehe 5. Foto). Die chinesische Mechanik ist leider wirklich nicht die beste._.

Nach dem als ich bemerkt habe, dass der Tanki beim Drehen durch hintere Räder stark gebremst wird, habe ich sie demontiert und anstatt einen Trackball befestigt. Sonst habe ich auf die vordere Antriebsräder "neue" Reifen aus echten Gummiketten geklebt (siehe 6. Foto) und rollende Stütze aus Kunstoffrörchen am Draht aus Büroklammer vorne angeschraubt, weil der Tanki auf fester Stütze manchmal auf meinem Tepichboden noch hängen geblieben war (siehe 7. Foto).

Das Spielzeug bleibt jetzt sehr selten stehen, weil sich z.B. die Mechanik durch auf Achsen vom Boden aufgewickelte längere Sachen, wie Haare, Pfaden, usw. blokiert. Um das zu verhindern würde ich noch versuchen eine jahrelang bei meiner Selbstsau (selbstfahrender Staubsauger) ausprobierte Lösung basteln, die nicht verstaubt:

                    |
                    |
                    |
        Antriebsrad |
         _________  |
        | /_/_/_/_| |
        |/|/ / / /| |
        | / / / / | |
        |/|/ / / /| |
        | /       | | .----.
        |/| --------#-#Get-|
        | #-A-c-h-s-e-|rie-|
        | | --------#-# be |
        |/        | | '----'     Fahrgestell
        | | / / / | +-------------------------
        |/ / / / /|
        | |_/_/_/_|
        |/_/_/_/_/|
     -----------------------------------------
     / / / / / / / / / / / / / / Boden / / / /

          # = Festverbunden

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