Motorcontroller-Board mit Positions-Feedback?

[toemchen]

Hallo zusammen,

für ein neues Projekt will ich 4-5 Stück besonders starke Antriebe bauen, die wie ein langsames RC-Servo funktionieren sollen.

Das gibts natürlich auch zu kaufen, aber zu einem sehr stolzen Preis, der von schmerzhaft zu tödlich wird, wenn man davon auch noch 4 Stück will:
http://www.pololu.com/catalog/product/1390
Mit einem billigen Motor, einem selbstgebauten Getriebe und ohne die gekapselte Servo-Bauform müßte es auch günstiger gehen. Allerdings habe ich nicht die Zeit und die Fähigkeiten, eine vernünftige Controller-Elektronik aufzubauen und zu programmieren. Deshalb habe ich mir die in diesem Monster-Servo enthaltene Elektronik angeschaut:
http://www.pololu.com/catalog/product/1392

Bis jetzt habe ich trotz intensiver Suche nichts vergleichbares gesehen. Es gibt den MD25 Dual Controller, dessen Firmware in Zusammenarbeit mit Quadraturencodern aber anscheinend nur Geschwindigkeitskontrolle, nicht aber Positionskontrolle erlaubt. Und eine günstige Servoelektronik von Lynxmotion:
http://www.lynxmotion.com/Product.aspx?productID=648&CategoryID=10
Diese hat aber wohl festgelegte Regelparameter und könnte schwingen, wenn ein langsames Getriebe zwischen Motor und Feedback-Poti hängt.

Meine Fragen nun:
Weiß jemand noch eine Alternative?
Hat jemand Erfahrung mit dem günstigen Lynxmotion-Teil?
Kann man bei Pololu in USA direkt bestellen und den guten Dollar-Kurs ausnutzen? In Europa ist das Ding für knapp 50€ statt 50$ erhältlich.

Viele Grüße
Tom.

[Netzman]

http://www.openservo.org
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=46238

mfg

[toemchen]

Das OpenServo Projekt hört sich nicht schlecht an. Danke für den Hinweis. Hatte ich schon mal gehört, aber wieder voll vergessen.

Zumindest liegt die Programmierung definitionsgemäß offen, und kann so für langsamere Getriebe angepasst werden. Geschwindigkeitskontrolle und Stromkontrolle klingt natürlich auch gut.

Ziemlich suchen muß man nach den Leistungsdaten. Über das Datenblatt der Endstufen-Bausteine habe ich jetzt eine Strombelastbarkeit von ca. 4A herausgefunden, ob eine höher Motorspannung als 4,8-6V möglich ist, habe ich jetzt noch nicht gesehen.

Aber, ob's für mich nicht schon zu hoch ist? Atmel, C-Programmieren, usw... Vielleicht im zweiten Anlauf. Ne schnelle Lösung ist es nicht.

Viele Grüße
Tom.

[toemchen]

Hallo Netzman,

jetzt hätte ich beinahe den zweiten Link - den auf den Thread mit dem Servo-Arm - übersehen. Den hatte ich natürlich auch mit Wohlwollen verfolgt. Ist noch kein Jahr her, daß man an sowas bei der aktuellen Recherche dann nicht denkt... tsstss.

By the way: Die Elektronik und die smoothe Bewegung Deines Arms finde ich auch toll, aber bei der Mechanik bin ich nicht so ganz überzeugt...

Jetzt hab ich mir die OpenServo V3 Eelektronik nochmal angeschaut. Die ca. 4A der Endstufen waren natürlich "absolute maximum ratings", der normale Maximalstrom ist 2,5A. Als Motorspannung kann man vernünftigerweise 12V ansetzen, schlimmstenfalls 18V.
Ja, und wenn man sich die Mühe macht, den Schaltplan genauer anzusehen, dann sieht man einen Currentsense-Widerstand, der für max. 2A dimensioniert ist und einen Spannungsteiler (vermutlich für Batteriespannungsüberwachung) der auf max. 7,5V ausgelgt ist.
Hm. Das wird eng. Vom Bauchgefühl her hätte ich für meine Antriebe gerne einen "Mabuchi 380"-ähnlichen Motor, der sich bei höchster Belastung sicher auch mal über 2A genehmigt.

Da wäre Deine 4A-Variante, die Du ja außerdem mit 12V betreibst, schon recht. Am Ende des Anfangspostings in Deinem Thread hast Du geschrieben: "Vielleicht kann ja jemand was damit anfangen" - Ja, bei mir könnte das so sein.

Hast Du die Elektronik noch weiterentwickelt? Den Lochraster-Anteil noch ins Layout integriert? Gabs noch was in Richtung Magnetsensor? Ich würde mich ja auch auf ein Präzisionspoti beschränken, die haben oft hohe Lebensdauer und kosten neu bei Farnell ca. 11€ oder als Sonderposten bei Lemo-Solar nur 40Ct (10k lin, vermutlich 1gang)

Viele Grüße
Tom

[Netzman]

Danke für das Lob, hört man gerne :)
Die Mechanik würde mich im Zielsystem auch nicht überzeugen, bei dem Prototypen gings mir eher darum mich mit dem Openservo aueinanderzusetzen. Habe damals auch nur die HEX-Dateien programmiert, ohne den C-Code zu verändern oder neu zu kompilieren, also ist das programmiertechnisch auch kein großes Hindernis.
Die Regelparameter lassen sich gemütlich über das USB/I²C Interface einstellen.

Ich habe bei meinem Layout Leistungs- und Logikteil getrennt untergebracht, sodass man ohne großen Aufwand eine andere Endstufe anschließen kann. möglich ist zb auch RN Motor V2, da hast dann bis zu 30A :)
Der Lochraster-Teil ist ansich nur die Verstärkung für die Mess-Shunt-Spannung, zwecks Einhaltung der Trennung von Leistung und Logik würde ich das sowieso eher am Leistungsteil plazieren, gibt ja verschiedene Spannungen bei verschiedenen Endstufen (um deine Frage zu beantworten, ich habe das nicht ins Layout integriert, ich hoffe ich habe die Daten nicht auf der kürzlich verstorbenen Platte).

Beim Magnetsensor hatte sich herausgestellt, dass mein kleiner Neodymmagnet viel zu stark ist und deswegen falsche Werte rausgekommen sind, müsste mir mal einen passenden bei AMS samplen...
Von den Daten her sind diese Rotationsencoder sehr gut geeignet.
Präzisionspoti ist sicher auch keine schlechte Idee, aber sogar mit meinem Standardpoti wär noch mehr an Genauigkeit herauszuholen, wenn da die etwas wackelige Mechanik nicht wäre :)
Im Prinzip geht ja alles, was eine Spannung von 0-5V in Abhängigkeit der Position liefert. Für einen Servodrive reicht zb. ein einfacher Spannungsteiler.

mfg

[toemchen]

Die Übergabe der Shunt-Messspannung ist schon in der Kontaktreihe zwischen Logik- und Leistungsteil enthalten?

Welcher Baustein ist eigentlich auf dem Leistungsteil?

Dumm ist bei mir, daß ich 36V Batteriespannung auf dem Roboter habe, die ich am liebsten direkt verwenden würde. Natürlich geht auch ein Spannungswandler, der aber nicht trivial wird, wenn er 5 gleichzeitig anlaufende Motoren mit 4A versorgen soll.

Meinst Du, Du findest Schaltplan und Layout nochmal?

Viele Grüße
Tom.

[Netzman]

Ja, die Shuntspannung ist neben allen anderen nötigen Signalen und der Versorgung auch im Anschlussfeld enthalten, der Zweck dahinter ist ja im Prinzip jede beliebige H-Brücke dahinterschalten zu können.
Das ist der L298 mit zusammengeschalteten Brücken, kann also bis zu 4A bei 48V (allerdings müsste da noch eine Stromregelung dazu, würde die aber diskret mit einem Komparator aufbauen, das in die Software hineinzupfuschen ist mir das doch zu fehleranfällig).
Ein 36V/20A Spannungswandler ist ja auch nicht ohne, da würde ich im Falle jedem Motor einen eigenen geben, für 4...5A gibts genug Standardbausteine, die Stromregelung ist aber die bessere (und billigere) Variante.

mfg

PS: PN

[toemchen]

Prima! Der L298 kann ja die 36V direkt, da brauche ich keine Spannungswandler.
Als Schrittmotorendstufe kenne ich den ein bißchen, allerdings immer im Zusammenspiel mit dem L297. Hat da der L297 die Chopper-Steuerung des Stroms übernommen? Anscheinend ja, wenn Du von einem externen Komparator sprichst.
Würdest Du diesen Komparator noch ins Layout übernehmen?
Ist die Strommessung mit einem Low-Side-Shunt, die vom Controller ausgelesen wird, dann noch nötig?
Leider verbrät der L298 als bipolare Endstufe einiges und braucht ganz schön Kühlung. Allerdings glaube ich nicht, daß die Motoren, die ich für 36V auswähle, wirklich noch volle 4A ziehen werden. Das wären ja gute 120W... absoluter Overkill.

Gruß
Tom.

[Netzman]

Der L297 hat die Choppersteuerung integriert.
Ich überarbeite gerade die Schaltung :)

Nötig ist die Strommessung dann nicht wirklich, aber das bedeutet keinen zusätzlichen Hardwareaufwand und bietet den Vorteil den Stromverbrauch über die Schnittstelle auslesen zu können.

Bei einem Motor aus der Scheibenwischerklasse kommt man mit passiver Kühlung hin, 120W werden wohl in der Praxis selten gebraucht :)
Es gibt dann zb. noch den etwas teureren L6203, der hat weniger Verluste, erfordert aber ein komplett neues Layout vom Leistungsteil...

mfg

[toemchen]

Aha, aber Du baust jetzt nicht genau den L297 ein? Der ist ja für Schrittmotoren mit entsprechender Mustererzeugung für Voll- und Halbschritt, soviel ich weiß.
Mich wunderts ja, daß es die Bauteile immer noch zu kaufen gibt. Ich kenne sie aus einer Schrittmotorkarte, die in den 80ern entwickelt wurde...
Hm, der L6203 geht auch bis 48V, feine Sache. Aber bleib ruhig erstmal beim L298, für mich ist der auch ok.

Gruß
Tom.

[Netzman]

Ja das sind schon recht alte aber bewährte Bausteine... Obwohl ich für neuere Designs nicht mehr den L298 verwende, der L297 ist aber immer noch sehr gut brauchbar...

Nein, wie gesagt, die Stromregelung ist konkret mit Komparator und Flipflop aufgebaut, ähnlich wie im L297.

Layout ist so gut wie fertig.

mfg

[toemchen]

Jetzt ist ja fast alles gesagt... freu mich schon auf das Ergebnis, das wir zu gegebener Zeit auch hier vorstellen werden.
Hast ne email!

Gruß
Tom.

[sigo]

Eins noch..hast du dir auch schon den L6205 angesehen?
Der hat meines Erachtens deutliche Vorteile vor dem L298.
Er brauchst z.B. keinen oder nur einen sehr kleinen Kühlkörper und er hat die Dioden, die Strombegrenzung usw. schon alles integriert. Man kann beide Brücken parallelschalten und so auf bis zu 5A kommen. Bei einer deutlich kleineren Bauform (kein Kühlkörper, keine Dioden, keine Strombegrenzung). Da lohnt es sich meines Erachtens auch den höheren Preis zu zahlen.

Gruß Sigo

[toemchen]

Jetzt hab ich mir den L6205 angesehen... ja sieht gut aus, geht auch bis 52V.
Aber Netztman hat das Layout schon fertig - soviel ich weiß, sind sogar schon die Platinen geätzt. Ich finde, Hauptsache es funktioniert und das Ergebnis ist schnell da.
Dafür häng ich mit der Mechanik (also vor allem Motor und Getriebe und Feedback-Poti) schon hinterher... jetzt muß ich mich mal ranhalten. Bis übernächstes WE will ich was lauffähiges haben...

Tom.

[Netzman]

Ja die Platinen sind geätzt und warten noch auf die Teile von Digi-Key.
Bei den eingesetzten Motoren reicht auch noch der L298 locker aus, von daher hätte es wenig Sinn auf den etwas teureren L620X umzusteigen und ein neues Layout zu machen nur um ein bisschen Kühlung einzusparen :)

mfg