Rotor Display

[Cheeco]

Hallo,

ich wollte euch mal mein Rotor-Display vorstellen. Ich habe das vor 2 Jahren gebastelt. Fragen und Anregungen sind erwünscht :o)
Achso, falls jemand das Teil nachbauen will, sämtliche Software usw. stelle ich bei Bedarf zur Verfügung.

Die Liste mit anderen Bildern findet ihr hier:

http://www.uweschmidt.org/rotordisplay/pics&movies/content.html

Ein Video gibt es auch noch:

http://www.uweschmidt.org/rotordisplay/pics&movies/rd.mp4

Grüße

Stefan

[Michael]

Hallo Cheeco,


Achso, falls jemand das Teil nachbauen will, sämtliche Software usw. stelle ich bei Bedarf zur Verfügung.
mich würde die Technik der Energie- und Datenübertragung interessieren, kannst du dazu noch etwas schreiben?

Gruß, Michael

[Cheeco]

Na klar.

Die Leistung wird über zwei Spulen berührungslos übertragen. Die äußere Spule ist auf dem Bild hier zu sehen. Sie ist nur einlagig gewickelt. Die innere, rotierende Spule wurde auf die Achsnabe gewickelt. Zwischen beiden Spulen befindet sich ein Luftspalt von ca. 1mm.

http://www.uweschmidt.org/rotordisplay/pics&movies/IMG_3498.JPG

Als Treiber für die Spule wird ein L6203 als H-Brücke verwendet. Diese wird von einem Mega8 mit ~60kHz getaktet. Sekundärseitig wird die ankommende Wechselspannung mit schnellen Dioden gleichgerichet.

Die Übertragung der Daten geschieht ebenfalls über die Spule. Dafür wird die Periodendauer um ca. den Faktor 1.5 verändert. Mit Periodendauer meine ich die Zeit von einer Umpolung der Spule bis zur nächsten. Damit können pro Periode 2 Bit übertragen werden, man hat also eine Bruttodatenrate von > 120kBit. Größer deswegen, weil die kürzere Periodendauer beim Übertagen einer 1 auch insgesamt die Frequenz und damit die Datenrate erhöht 8-[

Um zu erkennen, wann ein Byte anfängt, wird wie bei serieller Übertragung eine 1 als Startbit vorne angestellt. Das macht den Spass zwar geringfügig langsamer, dennoch ist es genug um seriell mit voller Geschwindigkeit zu übertragen.

Die Datenübertragung funktioniert sehr zuverlässig, Bitfehler würde man in den dargestellten Bildern sofort sehen, sind aber nie aufgetreten.
Die übertragbaren Leistungen sind ordentlich, 10V und 1,5A gehen schon ohne Probleme. Ich musste sogar die Rotorspule etwas abwickeln, weil mir der Spannungsregler zu heiß wurde :-s


So, soviel dazu :)

Stefan

[Michael]

Hallo Cheeco,

die Bilder hab ich alle gefunden, man kann sich ja das Directory anschaun ;)
Leider sind alle Bilder (außer von oben) aus der gleichen Perspektive aufgenommen worden.
Auch hätte ich gerne ein Bild im offenem Zustand gesehen. Also eine Ansicht der Sekundärärspule und der Befestigung der Welle/Platine.
Welche Querschnitte und welche Windungszahlen verwendest du primär/sekundär?
Wie hoch ist die Versorgungsspannung?
Hat der L6203 Schutzdioden?
Ist die Datenrate fest an die Übertragungsfrequenz gekoppelt? 120kHz sind nicht genau 115kBit.
Wenn du z.B. mit 60kHz taktest und deine Daten mit geringerer Rate gesendet werden, müssen doch datenfreie Perioden eingefügt werden?

Danke erstmal ;) Michael

[Cheeco]

Der L6203 ist eine fertige H-Brücke und hat Schutzdioden integriert, ich habe die Spule direkt an den Treiber angeschlossen. Wichtig ist halt, dass der Prozessor nicht abstürzt, bei Gleichstromanteil schmilzt dir die Spule natürlich ruck-zuck zusammen. Deswegen habe ich in die Software sicherheitshalber einen Watchdog eingebaut, der bei jedem Timerinterrupt zum Umschalten der Polung zurückgesetzt wird. Eigentlich ist es ja nicht so pralle, Hardware zu bauen die durch Software zerstört werden kann, aber gut ;)

Im Bild siehst du die Spule besser aufgelöst. Es sind primärseitig ca. 30-40 Windungen, sekundärseitig die ca. dieselbe Anzahl. Der Trafo hat schon einen Wirkungsgrad von 70%, also richtig verlustbehaftet ist der Aufbau gar nicht. Die Querschnitte kannst du auf dem Foto vielleicht abschätzen, ich habe primärseitig einen Größeren genommen als sekundärseitig. Die Querschnitte sind nicht kritisch.

Zum Senden: Ich warte auf der Basisplatine, bis ein Byte vom PC vorliegt. Dann wird in der folgenden Periode eine 1 gesendet (=> kurzer Takt), und direkt danach die ganzen Bits des eingetroffenen Bytes. Danach geht die Verbindung wieder in den Ruhezustand und sendet Nullen.

Grüße

Stefan

[Michael]

Hallo Cheeco,
In deinem Bild zähle ich 37 Windungen für die Primärspule. Irgendwie erkenne ich aber nichts von der Sekundärspule.
Kannst du kein Foto der Sekundärspule posten, ich würde dann auch wieder selber nachzählen;)
Worauf hast du die Spulen gewickelt? Etwa auf Klorollen? :D
Ich kann am Rotor keine Gleichrichterdioden und Spannungsregler erkennen. Gibt es ein Bild von der Unterseite des Rotors?
Wie hoch ist die Versorgungsspannung des L6203?

Das Video stellt sich bei mir sehr ruckelig und in geringer Auflösung dar. Trotzdem meine ich zu erkennen, daß die Bilder sehr stabil stehen. Ist der Motor drehzahlgeregelt oder berechnest du die Anzeige für jede Umdrehung neu?
Vielleicht kannst du ein Video mit etwas höherer Bildrate im mpeg Format machen?

Woher stammt der Motor? Welche Leistungsdaten/Drehzahl hat er?
Ich sehe in der Ansicht von oben 6 Schrauben. Sind die Kräfte so hoch? Ich vermute, hier wird ein extra angefertigtes Drehteil verwendet?

Gruß, Michael

[1hdsquad]

Sieht cool aus, top Teil!

[Cheeco]

@ Michi:

Ja, ich habe auch ein paar weniger als 40 gezählt :D
Aber wenn ich dann hinschreibe 38,345 Windungen hört sich das so an als ob es mit 39 Windungen dann nicht mehr geht. Ich habe damals ein paar testaufbauten gemacht, indem ich zwei Spulen um einen holzstab gewickelt habe um zu wissen, wo ich hinwollte.
Danach habe die die Klopapierrolle ... ääh das Abfluß-Kunstoffrohr auf der Drehbank gedreht und dann solange gewickelt bis das Teil voll war. Man sollte schon ein wenig mit Wandstärke des Trägers geizen, damit die Spulen nicht unnötig voneinander entfernt sind.

Zur Versorgungsspannung der H-Brücke. Die läuft, wie der Motor, mit 13,8V.
Die Leistung von dem Motor habe ich nicht mehr genau im Kopf. Ich habe das Teil auch nicht griffbereit, sonst hätte ich mal genauer nachgeschaut. Jedenfalls hatte ich mit dem Motor ein wenig Probleme, weil der Luftwiderstand der Flügel viel zu groß ist. Das macht viel Lärm, viel Wind und schluckt unnötig Leistung. Deswgen hatte ich den Motor zwischendurch auch mal gegen einen stärkeren Motor ausgetauscht. Die Motoren sind übrigens ganz normale Feld-Wald-Wiesen DC-Motoren. Nur jetzt habe ich einen Kugelgelagerten genommen, weil von der Lebensdauer besser abschneidet.

Im vorigen Bild, was ich gepostet habe, ist im rechten Bildteil eine Gabellichschranke zu sehen. Auf den festen Teil habe ich aus einem Stück Platinchen einen "Index" gebastelt, der die Lichtschranke pro Umdrehung einmal unterbricht. Dadurch kann die Software bei jeder Umdrehung die Dauer der letzten Umdrehung und den Anfangspunkt berechnen. Das ist viel einfacher und genauer als eine Motorregelung. Wie genau das eigentlich funktioniert, sieht man daran, dass ein Bild gar nicht auf einmal erzeugt wird. Es sind ja zwei "Flügel" da. Der erste Flügel trägt die LEDs für die Zeilen 1,3,5,7...17 und der zweite Flügel 2,4,6,8...18. Um also einen senkrechten Strich darstellen zu können, muss der erste Flügel alle LEDs kurz anschalten, und eine halbe Umdrehung später der zweite.

Dioden und Spannungsregler sind in der Tat auf der Unterseite der Platine, deswegen sind sie nicht zu sehen :(

@1hdsquad: Danke :)


Stefan

[Michael]

Hallo Cheeco,


Abfluß-Kunstoffrohr auf der Drehbank gedreht
aha, du hast professionelles Werkzeug ;)


Luftwiderstand der Flügel viel zu groß ist. Das macht viel Lärm, viel Wind und schluckt unnötig Leistung.
ja, klar. Ich dachte ursprünglich, das Ganze kommt später noch in eine durchsichtige Kugel. In dieser würde sich dann die Luft mitdrehen und Leistung und Geräusche sparen. Berührungssicher wäre es obendrein.

Danke für deine Geduld und die vielen Antworten, du hast mir viele Anregungen gegeben.
Vielleicht kannst du ja auf der Basis der Fragen eine kleine Webseite basteln?

Gruß, Michael

[Bluesmash]

Hallo Cheeco!

Ich versuche momentan einen ähnlichen Trafo zu bauen wie du für dein Projekt verwendet hast. zum testen hab ich mir mal einen trafo von hand gewickelt, habe aber nur ca. 0.25mm2 lackdraht. ich komme aber nur auf einen wirkungsgrad von ca. 20%

habe es ähnlich aufgebaut wie du... je 50 windungen, einlagig, ca.1mm abstand...
kanst du mir eventuell noch ein paar tips geben? welche spannung verwendest du primärseitig? spielt es eine rolle ob einlagig oder mehrlagig gewickelt?

ich hoffe du kannst mir ein wenig weiterhelfen...

gruss bluesmash

[moud]

Schönes Projekt!
Weiter so!

MfG moud

[sigo]

Sehr schönes Projekt, interessante Lösung der Datenübertragung.

Sigo

[sob]

Hallo Cheeco,

finde das Rotordisplay super und möchte evtl. es mal
Nachbauen.

Gibt es irgendwelche Baupläne?

Mich würde auch mal genauer interessieren wie die Daten vom
PC auf die Platine kommen, werden sie dort auch gespeichert?
Wie wird die serielle übertragung von den LED'S umgesetzt?

Vielen Dank.

Gruß,

Andreas

[-chris-]

Hallo erstmal,

na da mal Glückwunsch, das ist auf jeden Fall mal eines der professionellsten Displays die mir im Netz bisher untergekommen sind. Das mit der Datenübertragung find ich auch cool. Hatte selber überlegt (bin auch dabei mir so ne rotating clock zu bauen) ne optische Datenübertragung (1bit pro Umdrehung) zu basteln, hab mich aber dagegen entschieden und lass jetzt nen atmel mit nem DCF77 empfänger oben mit rotieren, ist wohl die einfachere (wenn auch bei weitem nicht so elegante) Lösung. Auch die Stromübertragung wollte ich mit Schleifer oder Kugellager machen, insofern hab ich nicht ganz Deinen Aufbau. Trotzdem würde mich die Software von Dir aber interessieren, könntest Du die vielleicht mal online stellen?

[Cheeco]

Hallo,

ich habe die Baupläne mal in ein ZIP-Archiv gepackt. Viel Spass!

http://storage.kuldisch.de/rotordisplay/rotordisplay-current.zip

Bei Fragen einfach melden!

Ich hoffe, es will jemand nachbauen :)

[Lukelectro]

Hallo Cheeco

Tolles Projekt *hut ab*

Eine Frage: mit welchem Programm hast du die Schaltung gezeichnet?

Gruss

[Cheeco]

Hallo,

das Programm ist Eagle von Cadsoft. Man kann es sich kostenlos von www.cadsoft.de herunterladen. In manchen Kreisen ist es ein "Quasi-Standard". Die von mir gezeichneten Platinen können in der Freeware-Version von Eagle ohne weiteres geöffnet und geändert werden.

Stefan

[one]

hab sowas auch mal mit nem kumpel gebaut..
kann rgb darstellen wobei es fuer die dunkleren farben einen dunklen raum bedarf ;) total ruckelfrei, also gut synchronisiert mit I regler..
uC ist ein atmega 325 und viel andere elektronik
aja.. energieübertragung ist induktiv (also ohne kontakt) wobei wir da ca 10watt+ übertragen haben.
einfache videos sind auch moeglich.
hab nicht viele bilder online aber auf wunsch sende ich die dokumentation (nur wenns sinn hat..)
http://img481.imageshack.us/img481/4436/menewproppn7.jpg
mb at hydrogenag.com

[Cheeco]

Hallo,

da vielleicht für manche das Thema "Daten- und Energieübertragung über eine Spule" interessant sein könnte, habe ich mir mal die Arbeit gemacht, und ein Matlab/Simulink-Modell des Problems erstellt. Hier kann nach Lust und Laune experimentiert werden.

Ich hoffe es hilft dem einen oder anderen!
Kommentare und Fragen sind erwünscht!

Grüße

Stefan

@one: cooles Teil!