Quadraturencoder mit Gabellichtschranken und Zahnrad

[mausi_mick]

Den 2. Fahrmotor für den Saugroboter hab ich jetzt auch mit Encoder versorgt.

Als Encoderscheibe /Zahnrad verwende ich ein graues Zahnrad( M=0.5 , 48 Zähne) mit 2,5mm Dicke. Die TCYS 5201 Gabellichtschranken liefern mit diesem Zahnrad ein stabileres (konstantes Tastverhältnis) Rechtecksignal als mit dem roten Zahnrad mit 2mm Dicke.
Die Justierung der zwischen zwei parallelen Scheiben eingeklemmten Gabellichtschranken mithilfe des 2-Kanaloscis ist relativ einfach.

Aufbau und Signal siehe:

https://www.youtube.com/watch?v=hWdgrUPHKrU

[mausi_mick]

den letzten encoder hab ich jetzt mal mit einem kleinen Testprogramm getestet:

vorwärts 100 ticks, vorwärts 500 ticks, vorwärts 1000 ticks und vorwärts 5000 ticks.
Die selben Werte auch für rückwärts.
Konfiguration:
Arduino-Nano, MAX14870 H-Brücke, IL9341 2.2" SPI-Display.
Die Encoderwerte werden über ISR (PCI) an PIN14/A0 und PIN15/A1 ermittelt.
Auf dem Display werden die Vorgabewerte (rechts) und die ermittelten Encoderwerte ganz links dargestellt.

Der Motor lief im Test bei ca 8V und PWM = 240. Geplant sind hier 12V und max. PWM um 150.


Videosequenz: https://www.youtube.com/watch?v=hRih...ature=youtu.be

[mausi_mick]

Hab den Encoder an einen Schneckenantrieb angepflockt, das führt zu einer schmaleren Antriebseinheit, sodass ich auf dem Saugroboter mehr Platz für Saugbehälter und Lüfter habe.
die Gabellichtscharnken sind hier auch wieder zwischen zwei Pertinaxplatten zur einfacheren Ausrichtung eingeklemmt.

1. Test:

https://www.youtube.com/watch?v=eHtY6srf_Pc


2. Test:

https://www.youtube.com/watch?v=eHtY6srf_Pc&feature=youtu.be

[mausi_mick]

Inzwischen (wurde auch Zeit) hab ich den zweiten Fahrmotor aufgebaut und zum Test auf einer Plattform montiert. Das hintere Stützrad wird nur bei Vorwärts-/Rückwärtsfahrt verwandt, bei Rotation wird per Servo ein zusätzliches Rad abgesenkt, das quer ( 90° versetzt) angebracht ist. So kann das Gerät - sofern gut austariert - perfekt auf der Stelle drehen.

Die ersten Fahrversuche sind recht vielversprechend, man muss aber an der SW und an der Mechanik (gleicher Raddurchmesser, identische Abstände zum Mittelpunkt ... ) wohl noch etwas feilen.

Das erste Video (Fahrt im Quadrat mit ca 1 m Kantenlänge) :

https://www.youtube.com/watch?v=fAQzDsjtax4

https://www.youtube.com/watch?v=fAQzDsjtax4


Auf Flickr hab ich einige Fotos:

[oberallgeier]

.. ein zusätzliches Rad abgesenkt, das quer ( 90° versetzt) angebracht ist. So kann das Gerät - sofern gut austariert - perfekt auf der Stelle drehen ..

Bravo, bravo bravo. Die Getriebe gefallen mir - vor solchen Aufbauten hatte ich mich bisher gedrückt mangels Werkstattausrüstung. Na diese Absenkvorrichtung ist ja ein Gag! Irgendwie schick - obwohl ich ohne so etwas, nur mit Hilfe der sowieso vorhandenen Gleitschuhe, mein MiniD0 auch ziemlich gut auf der Stelle drehen kann (und recht prächtig weite oder enge Kurven fahren).

Wie hoch ist denn bei einer Umfahrung des Quadrates die Abweichung zwischen Abfahrt- und Ankunftspunkt?

[mausi_mick]

Die Abweichung ??

etwas problematisch, theoretisch wohl bei wenigen mm , in der Praxis nach einer "eckigen" Runde 4-5cm.

Wobei da einige Dinge zusammenkommen:
- unterschiedlicher Start links/rechts führt zu leichtem Schwenk im Startmoment ("Urknall"). (scheint mittlerweile gut gelöst zu sein)
- Kurvenlauf, ab ca 60 cm weicht der Fahrweg von der Geraden ab (z.T. durch geringfügig andere Raddurchmesser) Fehler unter 1% (1cm bei 1 m Fahrweg)
- unterschiedliches Abbremsen links / rechts führt zu leichtem Schwenk beim Stopp. ( scheint mittlerweile gut gelöst zu sein)
- Drehtoleranz und Versatz bei Drehung (Schlupf) (vermutlich unter 1°), Versatz nicht festgestellt , Fahrzeug ist aber nicht austariert.

Ich weiss aber noch nicht, wie stabil das ist, auch in Abhängigkeit vom Akkuladezustand.

Genauer untersuchen muss ich das auch mit dem Kurvenlauf, der wohl auch an den unterschiedlichen Motorkennlinien liegt.

Werd mich jetzt aber hauptsächlich um die Fahrweg-Programmierung für das Saugen kümmern und parallel dazu den VL53L1 (<= 4m Reichweite)
testen, vielleicht an einem Doppelservo, damit ich auf 360° Erfassungsbereich komme.

Werd aber die grossen Flächen (gibt es so was ?) nicht mäanderförmig abfahren, sondern eher in verschachteleten Rechtecken.
da brauch ich keine 180° Schwenks, sondern nur welche mit 90° - und auch deutlich weniger !

Fahr das jezt mit Fast-PWM (Prescaler = 8, Phase-Correct-PWM machte Ärger mit delay(...), da ich PWM an PIN5/6 (TIMER0) habe.

Die InterruptRoutinen für die Encoder gehen über PinChangeInterrupt, da bin ich nicht auf PIN2/3 angewiesen (UNO/NANO).
Die Encoder hängen jetzt an A0,A1 bzw. A2,A3.

[mausi_mick]

Die Antriebsräder hatten wohl echt leicht unterschiedlichen Durchmesser, ich hab sie getauscht geegen welche, wo der Durchmesser nur ca o,3mm abweicht (bei ca 46 mm Durchmesser). Sie sind auch nicht so elastisch, rutschen aber eher durch (Schlupf).
Das Fahrverhalten damit sit insgesamt besser, ich komme auf ca 2-3cm seitlichen Versatz nach 2 "Runden", danach wird es deutlich schlechter.
Werd mich aber jetzt primär mit dem VL53L1X Abstandsensor / TOF (< 4m) befassen. Ich hab heute zum Drehen mal einen kleinen Stepper getestet, gefällt mir aber vom Stromverbrauch nicht.
Auch benötigt er bzw. ULN2003 4 Steuerleitungen . Da ist mir ein Servo angenehmer, auch wenn die Winkel-Genauigkeit schlechter ist. Ich möchte aber auf >= 360° kommen für ein Rundum-Radar,
da muss ich mir noch was einfallen lassen.