Kamerasteuerung / Fragen zur Motor-Elektronik

[obstriegel]

Hallo!

Ich lese schon länger hier im Forum mit, und habe eigentlich immer meine Fragen durch Suchen klären können. Nun mache ich erstmalig, nach viel Bastelei mit dem ASURO im Rahmen eines Betriebspraktikums ein komplett eigenes Projekt. Es geht um eine elektronisch bewegte Kamera, die vor einem Holzregal fahren und jeweils ein Fach mit einem Handy drin filmen soll.Teilweise vergleichbar mit diesem (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=30961)und diesem (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=31602)Projekt.

Ich habe die Pläne hier mal schnell mit Paint dargestellt, damit ihr euch ein Bild von meiner Konstruktion, so wie ich sie mir vorstelle, machen könnt. Außer der Schaltung sind alle Bauteile am Freitag bestellt worden.

Jetzt bin ich mittlerweile dabei, die Schaltung für die bewegliche Kamera zu basteln. Dazu habe ich rund um einen ATmega8 eine PWM-Schaltung aufgebaut(wie bei ASURO), die die beiden Motoren steuern, welche wiederum den Kamerawagen horizontal und vertikal bewegen sollen. Die Motoren sind für 6-9V ausgelegt(Fischertechnik). Einer davon ist etwas größer(Power Motor von FT) und nimmt bis 1,1A Leistung auf.
Die verwendeten Transistoren lassen aber nur 500mA Dauerlast zu. Nun frage ich mich, ob es möglich ist die Vorwiderstände der Transistoren zu halbieren und einfach jeweils einen 2. Transistor parallel zu schalten, sodass bei jedem Impuls mehr Strom fließen kann. Auf der anderen Seite wird die Schaltung wegen dem Mega8 mit 5V betrieben und der Power-Motor sollte dann nur maximal 0,555A aufnehmen ?! :-s Hier bin ich mir aber auch nicht 100% sicher...

Folgende Fragen stellen sich:
Ist es möglich/sinnvoll die Motoren mit nur 5V zu betreiben?
Wie könnte ich die Motoren sonst noch gefahrlos schalten?

Notfalls würde ich auch komplett auf die PWM verzichten, da ich damit den Wagen lediglich sanfter bewegen wollte. Ziel ist schließlich nur eine Position anzufahren.

Ich bin noch unerfahren im Bau solcher Schaltungen, darum bitte ich euch mich ein wenig zu unterstützen und mich auf eventuelle Fehler aufmerksam zu machen.

Vielen Dank,
Pascal Klein[/list]

[Lazareth]

kommt drauf an, welche typen. mos typen lassen sich meist problemlos parallel schalten, bipolare nicht.

[obstriegel]

Hallo!
Vielen Dank für die schnelle Antwort.
Wie dem Schaltplan zu entnehmen ist, handelt es sich um bipolare Transistoren (BC327 und BC337). Also ist eine Parallelschaltung nicht möglich hm? Wäre es dann nicht sinnvoll die Schaltung so umzubauen, dass sie mit 9 Volt betrieben wird und ich vor den ATmega8 einen Spannungsteiler setze?

Mit freundlichen Grüßen,
Pascal Klein

[BASTIUniversal]

Hi!
Man könnte die NPN/PNP Transistoren durch (Logic-Level) N-/P-FET's austauschen. Damit sind weit höhere Ströme möglich bei gleicher Baugröße. Leider sind die allermeisten FET's nicht im TO-92 Format erhältlich, sonder erst ab TO-220 (oder in allem möglichen SMD-Bauformen wie SO-8 ).
Wenn du nicht auf TO-92 Transistoren angewiesen bist, sonder auch auf TO-220 umsteigen kannst, solltest du diesen Schritt in Erwägung ziehen.
Falls du keine FET's verwenden willst, könntest du auch "größere" Transistoren wie den TIP120 (NPN-Darlington) oder BD243 (hFe beachten!) verwenden.

In allen Fällen musst du beachten, dass bei deiner Beschaltung je nach Ansteuerung für kurze Zeit ein Kurzschluss zwischen den Transistor-Paaren auftreten kann (Shot-Through)!

Zu der anderen Sache mit Spannungsteiler vor den Mega: Der Mega zieht nicht ständig den gleichen Strom. Deshalb die Idee ganz schnell wieder vergessen. Du kannst den Mega mit 9Volt und mehr Betreiben, wenn du einen Spannungsregler wie den 7805 verwendest.

MfG
Basti

[Bucas]

Hallöchen.

Meinst du es reicht wenn du eine Schnecke verwendest?Weil es doch gut möglich wäre, das sich wenn die Cam hochfahren soll das sich die Cam nur auf einer stelle dreht oder??

mfg Michi

[ranke]

@ obstriegel:

Zusätzlich zu dem, was BastiUNIVERSAL schon gesagt hat:

Wenn Du den ATmega mit einer kleineren Spannung als die Motoren (HBrücke) betreibst, dann bekommst Du Probleme mit der Ansteuerung der PNP Transistoren. Die wollen dann nämlich nicht mehr sperren.
Als Abhilfe könnte man beispielsweise die Transistoren über ein Gatter treiben, den Gatterbaustein würde man dann mit der Betriebsspannung der HBrücke betreiben.

Natürlich kann man den Motorstrom auch durch einen Vorwiderstand bändigen, naturgemäß sinkt dann die mechanische Leistung entsprechend. Wenn das nicht als Nachteil empfunden wird, wäre das die einfachste Lösung. Bei geeigneter Plazierung kann man den Shot-through Strom damit auch begrenzen.

Im Schaltbild fallen mir auch 2 parallelgeschaltete LEDs auf, das ist ungünstig, weil sich der Strom typischerweise nicht gleichmäßig auf die LEDs verteilt. Am besten, jede bekommt einen eigenen Vorwiderstand.


@ Bucas:

In der Skizze sieht man angedeutete Führungen links und rechts vom Kameraschlitten. Diese verhindern dann wohl die Drehung des Schlittens.

[obstriegel]

Hallo nochmal!
Zunächst muss ich mich für die tollen Antworten bedanken. \:D/
Ich habe mir inzwischen das Simulationsprogramm Elektra 2000 zugelegt(Pspice erscheint mir zu komplex). Dort werde ich den Schaltplan einmal einfügen und das Ganze simulieren.
Ich habe nochmal im Wiki gestöbert und überlege nun etwas zu Bauen, was auf dieser (https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung#Ansteuerung_mit_MOS-FET) Schaltung basiert. Leider habe ich zu wenig Ahnung von den einzelnen Bauteilen um zu beurteilen was die beste Lösung ist.

@BASTIUniversal: Es spricht eigentlich nichts dagegen größere Bauelemente zu verwenden(TO-220), solange die Beinchen duch das Lochraster der Platine passen. Könntest du mir geeignete Bauteile von Reichelt nennen? Ich finde mich zwischen den Kategorien IRFB, IRFI, IRFU, IRFZ usw. nicht zurecht.

@ranke: Du meinst also, zusätzlich zu einem Spannungsregler vor dem Mega sollte ich dann die Transistoren/FETs über einen Gatterbaustein ansteuern. Der Gatterbaustein bekäme auch die 9/12V und würde vom Mega mit 5V angesteuert?

Bitte korrigiert mich, wenn ich etwas falsch verstanden habe.

Zum Projekt:
Ich beschäftige mich heute mit dem Webinterface, auf dem später der Nutzer das zu filmende Handy aussuchen soll. Hier werde ich schneller Erfolg verbuchen können als bei der Hardwaregeschichte ;)

Mit freundlichen Grüßen,
Pascal Klein

[ranke]

Du meinst also, zusätzlich zu einem Spannungsregler vor dem Mega sollte ich dann die Transistoren/FETs über einen Gatterbaustein ansteuern. Der Gatterbaustein bekäme auch die 9/12V und würde vom Mega mit 5V angesteuert?


Das wird sicher nicht mit beliebigen Spannungen und allen Gattern gehen. Ideal wären da open-Collektor Ausgänge. Einige TTL Bausteine haben so etwas. Alternativ auch einen zwischengeschalteten NPN Transistor statt dem Gatter.
Aber mal ganz ehrlich: Ich würde da einen fertigen Motortreiber (L 298 oder ähnlich) einsetzen, Du sparst Dir vermutlich einiges an Frust, Zeit und Bauteilen, die aus unerfindlichen Gründen abrauchen.

[BASTIUniversal]

Hi!
Als FET sollte ein IRF4905 (P-Kanal) und ein IRF1404 (N-Kanal) das Optimum darstellen. TO220 passt einwandfrei in eine 2,54mm Platine!

Ansonsten solltest du vielleicht doch gleich über den L298 oder L6205 nachdenken, da ist alles in einem Baustein, und du musst dir keine Sorgen über die Hardware mehr machen!

MfG
Basti

[obstriegel]

Hallo! Die Idee mit den Motortreiber ist super! Ich mache mich daran den Schaltplan so zu ändern, wie vorgeschlagen. Der L6205 ist bei Reichelt nicht zu finden, kommt ein L6202 auch in Frage? Die Bauteile sind übrigens schon angekommen und das Grundgerüst steht auch. Ich bin mir nun sicher, dass ich 9-12V an den Motoren benötigen werde, damit das Ganze sich bewegt. Ich mache heute auch mal ein paar Fotos von dem was ich schon gebaut habe. :D

Wenn ich mit dem Schaltplan nicht zurecht komme, habe ich an das RN-miniControl Board gedacht, da müsste ich doch nur noch einen L298 an die Universalanschlusspins anschließen.

Grüße,
Pascal Klein

[BASTIUniversal]

Hi!
Ein L6202 funktioniert auch, der kann Ströme bis 1,5A verkraften und hält eine Spannung von bis zu 42V aus.
9-12V für die Motoren sind absolut kein Problem, auf die RN-Bausätze kannst du natürlich auch zurückgreifen...da gibt es auch folgende:
- RN-MotorControl zur Ansteuerung von nem L298
- RN-VN2 DualMotor für zwei Motoren bis 4A
- RN-Mini H-Bridge V 1.0 für einen Motor bis 4A
Wenn du mit ner Eigenbau Version nicht zurecht kommst, gibt es also noch genug andere Lösungen!

MfG
Basti

[obstriegel]

Hallo!

Danke für die Tipps. Ich habe nun den L298 in den Schaltplan eingebaut. Den vorgeschlagenen Spannungsregler 7805 habe ich auch eingebaut, sodass die Motoren mit 12V laufen können und der Mega8 mit 5V versorgt wird. Außerdem habe ich ein paar Fotos zusammengetragen und hochgeladen. Wenn jemand nochmal über den Schaltplan schauen könnte, würde ich noch heute die Einzelteile bestellen.

Die Fotos gibts hier (http://213.186.46.28/ft/fotos-kamerasteuerung.html)

Der neue Schaltplan ist dem Post angehängt.

Viele Grüße,
Pascal Klein

[BASTIUniversal]

Hi!
Ich hab da einige Sachen entdeckt, die nicht korrekt sind:
- GND-Pin 8 des L298 ist nicht angeschlossen
- Der Quarz des Mega ist falsch angeschlossen, da gehört die GND-Verbindung weg, und dafür an jeder Seite ein 22pF Kondensator nach GND hin
- Der Reset vom Mega ist falsch angeschlossen! Du musst ihn über einen 10k Widerstand nach 5V ziehen, V+ gehört da nicht hin, der Kondensator C1 bleibt (hinter dem zukünftigen Widerstand).
- C4 sollte 100nF groß sein und gegen AVcc angeschlossen sein.
- An alle Versorgungspins (also 5V/GND) gehören 100nF Kondensatoren. Das Betrifft hier alle ICs, AVcc/AGnd nicht vergessen.
- an den 7805 gehören 330nF Kondensatoren möglichst nahe davor und dahinter. Davor am besten noch nen 100µF Kondensator.
- Am MAX232 fehlt die Versorgungsspannung

Schau dir bitte die Datenblätter aller IC's und am besten noch ein paar Tutorials zu dem Thema an! Wenn du das so aufbaust, wird es nie Richtig funktionieren!
Ich denke es ist besser wenn du einen Bausatz verwendest, sonst endet alles nur im Frust!

MfG
Basti

[obstriegel]

Hallo!

Erstmal bedanke ich mich bei euch, für die tollen Tips. Ich habe mir nochmal einige Tutorials auf mikrocontroller.net durchgelesen und die Beschaltung des Mega8 geändert.

Die Stromversorgungs-Pins des MAX232 werden in meinem EAGLE irgendwie nicht dargestellt, daher fehlen sie einfach auf dem Plan.

Ich habe alle benötigten Teile heute geliefert bekommen. Da ich nur noch nächste Woche in dem Betrieb bin, gerate ich etwas unter Zeitdruck. Ich löte momentan alles zusammen, wenn jemandem aber noch Fehler auffallen, könnte ich diese vor dem ersten Einschalten aber noch beheben ;)

Nochmal Danke für die gute Unterstützung. \:D/
Wer sehen will wie der Rest der Konstruktion jetzt aussieht, findet hier noch ein paar neue Fotos (http://213.186.46.28/ft/fotos-kamerasteuerung.html).
Der korrigierte Schaltplan hängt an ..(UPDATE(22:25) habe selbst noch fehler gefunden)

Grüße,
Pascal

[BASTIUniversal]

Hi!
Ich hab noch was entdeckt:
- 100nF Kondensator von ARef auf AVcc anschließen (nicht AGND!)
- Die Transistoren T1 und T2 sind falsch an die I/O Pins des Mega angeschlossen! Wenn du den Zustand der Transistoren erfassen willst, musst du die unterhalb von R3 bzw. R5 anschließen. Das Signal ist dann aber Invertiert (also Dunkel = 5V, Hell = 0V).
- Du hast keinen Stecker für den ISP-Programmer eingebaut.
- Dein Schaltplan sieht aus wie Sau! Immer schön auf Rechte Winkel achten, keine Schrägen oder Kurven einbauen!
- Die Versorgung des MAX232 bekommst du mit dem "Invoke" Befehl angezeigt (bei Eagle das sechste Symbol von unten rechts).

MfG
Basti

[obstriegel]

Hallo! Ich habe die Schaltung nun auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. T1 und T2 waren, wie du auch bemerkt hast, falsch angeschlossen. Ich habe sie nun die Verbindung zu den I/O-Pins oberhalb der 20k Widerstände gemacht. Einen ISP-Stecker habe ich nun auch noch drauf gemacht. Ich musste jedochdie Fuses des ATmega8 auf dem STK500 verändern, da ich anfangs über ISP keine Verbindung mit dem Mikrocontroller bekommen habe. Nun funktioniert es. Leider ist mir der MAX232 abgeraucht, weil plus und minus vertauscht waren :(. Die PWM-Steuerung funktioniert aber schon gut.

Vielen Dank nochmal für die Unterstützung. Bis zum Ende der Woche schaffe ich es vielleicht noch die Anlage zum laufen zu bringen.

Grüße,
Pascal

[Richard]

Hallo! Ich habe die Schaltung nun auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Pascal

Moin moin,

Zur Mechanick, nehme anstatt einen Wagen besser etwas mit
Schienen oder Führungsstange. Ich fürchte das ein Wagen
nach einigen Fahrten aus dem Kurs gerät. :-)

Gruß Richard