Drehzahlmesser

[Donevan]

Guten Abend zusammen,

ich suche schon länger nach einer Möglichkeit, Raddrehzahlen zu messen. Die Möglichkeiten die ich kenne sind induktiv per Hall-Sensor und Inkrementenrad oder optisch per Infrarot und Impulsgeberrad. Aber egal bei welchem Händler, ich finde einfach keine Räder. IR- und Hall-Sensoren sind kein Problem, aber das passende Gegenstück dazu finde ich einfach nicht.

Suche ich falsch? Hat jemand einen Tipp? Kann man so etwas überhaupt kaufen? Muss ich das ggf. selber bauen?

Grüße,
Don

[Hubert.G]

Es kommt nicht klar drüber was für eine Art Rad du suchst.
Für einen Hallsensor brauchst du als Gegenstück nur einen kleinen Magnet.

[oberallgeier]

Hallo Don,

willkommen im Forum!


... ich suche schon länger nach einer Möglichkeit, Raddrehzahlen zu messen ... IR- und Hall-Sensoren ... das passende Gegenstück dazu finde ich einfach nicht ...Kann es sein, dass Du so etwas suchst, das von pololu als Komplettset (http://www.pololu.com/product/1218) angeboten wird? Räder und Sensorplatinchen gibts aber auch alleine.

......http://b.pololu-files.com/picture/0J1203.200.jpg?75503cf18b0c2ec3f08cbe089cd7f3b3

Mal etwas Prinzipielles dazu: die Raddrehzahl zu messen ist z.B. für die Wegmessung ok. Wenig zu gebrauchen ist dieser Wert aber für ne Motorregelung; dabei macht das merkliche Getriebespiel dann schon so seine Sperenzchen.

Ich nehme bei meinem Archie (aktuell zwei Räder (https://www.roboternetz.de/community/threads/61379-Kopfsache-und-ein-m1284-etliche-Servos-viel-Alu?p=600400&viewfull=1#post600400), < 10 kg) diesen Motortyp mit Hallsensoren für zwei Spuren entweder von den gleichen Jungs aus gods own country, NV, oder hier in DE z.B. hier gekauft (http://www.exp-tech.de/19-1-metal-gearmotor-37dx52l-mm-with-64-cpr-encoder). Damit ist die Raddrehzahl sehr gut zu erfassen und zu regeln, WEIL direkt an der Motorwelle gemessen wird; die Umrechnung über Getriebe und so ist ja ziemlich simpel.

......http://a.pololu-files.com/picture/0J4045.200.jpg?28764d04f44f69e259218bf608e862b4


Der Händler in DE hat sogar alle möglichen Hall- und optische Sensoren mit Gebern, siehe hier. (http://www.exp-tech.de/catalogsearch/result/index/?p=1&q=gear+motor+encoder) Für die nicht so knappe Geldbörse wie bei mir geht dann natürlich auch diese Lösung (http://www.exp-tech.de/rd02-12v-robot-drive-system), hat aber weniger Power.

[Donevan]

Hallo und guten Morgen,
(und sorry, ist lang geworden)

-- Edit im Voraus: Ich habe doch etwas gefunden gerade eben, siehe weiter unten --

der Link von oberallgeier (das Komplettset von Polulu) kommt der Sache schon ziemlich nahe. Danke für die Links! :) Etwas passendes finden konnte ich leider trotzdem nicht. Was ich bauen möchte ist ein Robi der eigenständig oder nach Vorgabe fahren kann (Fernbedienung, programmierte Strecke). Dazu muss das Ding wissen, wie weit es tatsächlich auch gefahren ist. Es kann ja z.B. auch mal hangauf- oder abwärts gehen, wobei sich der Motor unterschiedlich schwer tun würde bzw. bei identischem Strom unterschiedlich schnell dreht. Außerdem soll er z.B. erkennen ob ein Rad durchdreht, er also ggf. gar nicht voran kommt, oder ob ein Rad blockiert, damit er den betroffenen Motor vorübergehend abschalten kann, weil sich sonst dauerhaft die Stromaufnahme erhöht und die Hardware am Ende noch durchschmort.

Ich habe erst jüngst mit Robotern angefangen, ist ja auch erst mein 2. Beitrag. Mir fehlt also ziemlich die Erfahrung damit. Ich kenne nur die zwei anfangs genannten Methoden zum Abgreifen von Raddrehzahlen (optisch, induktiv). Per Infrarot wäre das in etwa wie das hier:
http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2012/feb/~/media/Images/Article%20Library/TechZone%20Articles/2012/February/Using%20Infrared%20Technology%20for%20Sensing/article-2012january-using-infrared-technology-for-sensing-fig8.jpg
An die Sensoren heran zu kommen ist kein Problem, aber das dazugehörige Impulsrad als Gegenstück (im Bild grau dargestellt) finde ich partout nicht, egal welche Stichworte ich suche. Hall-Sensor wäre ja in etwa so aufgebaut:
http://hydraulicspneumatics.com/site-files/hydraulicspneumatics.com/files/archive/www.hydraulicspneumatics.com/Content/Site200/Articles/04_01_2011/87208magneticpi_00000059841.jpg
Aber hier genau das gleiche Problem. Es müsste ja kein Zahnrad sein, hier gäbe es ja auch Lochscheiben bzw. welche mit glatter Oberfläche, dafür aber abwechselnden Nord-Süd-Feldern. Irgendwie sowas wollte ich mir an die Achsen flanschen, damit der Arduino weiß, dass er nach sagen wir 100 Schritten (1-0-Wechseln im Signal; 100 nur als Beispiel) genau 1 Umdrehung und damit entsprechend des Radumfangs X Zentimeter weit gefahren ist.

Warum ich das so mache? Ich habe beim 1. Projekt ein 0815-RC-Kettenfahrzeug für möglichst wenig Geld bei Amazon bestellt und postwendend angefangen umzubauen. Darin waren bereits 2 Gleichstrom-Getriebemotoren. Dieses Projekt habe ich allerdings fallen lassen, nachdem ich nach 3 Monaten Konstruktion und Löten (bin wie gesagt Anfänger) per Masseschluss die Doppel-H-Brücke abgefackelt habe. Irgendwo den Plan falsch gelesen und entsprechend falsch gelötet und die fuhr nur noch auf einer Seite, aber auch Arduino ist jedes Mal beim Ansteuern in die Knie bzw. aus gegangen. Und das mal ganz abgesehen vom Platzmangel. Für das zweite Projekt musste also was neues her. Da hat es mir als Fahrgestell extrem das 6wheel chassis (http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=3;ARTICLE=102235;SEARCH=6WHEEL-CHASSIS) von Reichelt (aber auch bei Polulu gefunden) angetan. Wahrscheinlich werde ich es mir aber vernünftiger Weise nicht holen, weil 300€ für den 2. Roboter doch Bauchschmerzen bei mir verursachen. Von dem Geld kaufe ich mir dann doch lieber ein Oszi.. Aber auch hier sind bereits alle Motoren verbaut, die allerdings keine Sensoren integriert haben, sondern lediglich einfache DC-Motoren mit Getriebe sind.
Ich brauche halt vorgefertigte Karossen, weil ich weder Werkzeug, noch Ahnung habe, um mir selber eine zu konstruieren, unabhängig vom jeweiligen Werkstoff. Da sind idR eben bereits Motoren mit dabei, weshalb es theoretisch Sinn machen würde, ans Getriebe oder die Fahrachse Sensoren anzubringen, so wie ich es oben versucht habe zu erklären. Nachdem ich die Links von oberallgeier durchgeschaut habe und die Anmerkung dazu über die Sinnhaftigkeit gelesen habe, bin ich mir aber auch da nicht mehr sicher. Wenn es Motoren mit eingebauter Sensorik gibt, wäre ein Umbau der Karosse in dieser Richtung ggf. auch interessant.
Was mich dabei zurückhält sind allerdings Fragen über den passenden Achsendurchmesser oder dazugehörige Räder, oder wie die Montage dann ablaufen soll falls die Abmessungen abweichen, und ob derlei Dinge überhaupt eine Rolle spielen. Am Ende verfolge ich den völlig falschen Ansatz.. Zum Glück existiert bisher alles bloß auf dem Papier, ich bin also noch flexibel. :)

Grüße,
Don


-- Edit --
Bei TechExp gefunden in klein (http://www.exp-tech.de/robotik/makeblock/mechanische-bauteile/bewegung/makeblock-timing-pulley-32t-pair) und in groß (http://www.exp-tech.de/robotik/makeblock/mechanische-bauteile/bewegung/makeblock-gear-80t-blue), damit müsste es funktionieren. Diesen Händler kannte ich vorher noch nicht. Dennoch, nach dem was oberallgeier sagte

Mal etwas Prinzipielles dazu: die Raddrehzahl zu messen ist z.B. für die Wegmessung ok. Wenig zu gebrauchen ist dieser Wert aber für ne Motorregelung; dabei macht das merkliche Getriebespiel dann schon so seine Sperenzchen.
bleibt für mich immer noch die Frage offen, wie das dann mit den Motoren mit integrierter Drehzahlabnahme funktionieren soll. Das scheint ja dann offenbar doch mehr Sinn zu machen.

[Manf]

...Was ich bauen möchte ist ein Robi der eigenständig oder nach Vorgabe fahren kann (Fernbedienung, programmierte Strecke). Dazu muss das Ding wissen, wie weit es tatsächlich auch gefahren ist. Es kann ja z.B. auch mal hangauf- oder abwärts gehen, wobei sich der Motor unterschiedlich schwer tun würde bzw. bei identischem Strom unterschiedlich schnell dreht. Außerdem soll er z.B. erkennen ob ein Rad durchdreht, er also ggf. gar nicht voran kommt, oder ob ein Rad blockiert, damit ...

Da hat es mir als Fahrgestell extrem das 6wheel chassis (http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=3;ARTICLE=102235;SEARCH=6WHEEL-CHASSIS) von Reichelt (aber auch bei Polulu gefunden) angetan. Wahrscheinlich werde ich es mir aber vernünftiger Weise nicht holen, weil
Vielen Dank für die ausfühliche Darstellung, ich will nur auf einen grundlegenden Punkt hinweisen, ein Fahrwerk mit sechs nicht lenkbaren Rädern kann ohne Schlupf nur geradeaus fahren. In einer Kurve müssen die Räder dann gleiten und eine Aufnahme der gefahrenen Strecke ist kaum mehr möglich.

Die Aufnahme der Strecke über Räder speziell über angetriebene Räder wird aber auch bei lenkbaren Rädern grundsätzlich überschätzt. Es ist immer der erste Ansatz die Motoren anzutreiben und davon auszugehen, dass das Fahrzeug die gewünschte Bewegung auch macht. In Videos von Linienfolgern die von der Linie abzweigen und eine geplante Umwegstrecke fahren sieht man, dass sich vor allem Winkelfehler ergeben die sehr schnell zu erheblichen Kursabweichungen führen sodass man sehr schnell wieder auf eine Kontrolle der Position und der Richtng angewiesen ist.

Der Aufwand für die Erfassung der Raddrehung sollte daher nicht zu hoch werden. Ich war zunächst auch etwas verblüfft als mir der Kollege vom Mechanik Institut damals bei meinem ersten etwas "größeren" Fahrzeug im Bereich um 30W Antriebsleistung gesagt hat, der DC Motor in der Klasse ist stark genug, um die angelegte Spannung ausreichend genau in Geschwindigkeit und Weg umzusetzen, für die weitere Kontrolle muss die Position dann unabhängig von der Drehung der Antriebsräder überprüft werden. (Das sieht bei den Motoren in der Asuro-Klasse um 0,3W sicher anders aus.)



Bei TechExp gefunden in klein (http://www.exp-tech.de/robotik/makeblock/mechanische-bauteile/bewegung/makeblock-timing-pulley-32t-pair) und in groß (http://www.exp-tech.de/robotik/makeblock/mechanische-bauteile/bewegung/makeblock-gear-80t-blue),
Die Räder sind aus Alu, beim Hallsensor oben steht berechtigterweise Ferromagnetic Gear.

[i_make_it]

Odometrie kann man grade bei verschiedenen Untergründen, Neigungen/Steigungen, Unebenheiten, etc. nur noch als besseres Schätzeisen nehmen.
Wenn dann die zu bewegende Masse auch noch größer wird, wird es ganz lustig.
Ein Beispiel vom Autofahren (Differentialsperre aktiv). Linkes Rad 2,2 Bar rechtes Rad 1,8 Bar. Im Stillstand die Räder ganz grade ausgerichtet. Fahrzeug fährt große Rechtskurve, Da der Raddurchmesser nicht genau identisch ist. Bei gleicher Drehzahl macht das linke Rad also mehr Strecke.
Beide Räder selber Luftdruck und selber Durchmesser. Fahrbahn unter dem rechten Rad eben, unter dem linken Rad Bodenwellen (Waschbrettpiste).
Fahrzeug fährt Linkskurve, da die Fahrstrecke unter dem linken Rad länger ist.
Beide Räder identisch, Fahrbahn eben, links offenporiger Asphalt rechts Teflonfolie und Wasserfilm (Glatteissimulation). Fahrzeug bricht nach rechts aus, da die Rollreibung unterschiedlich ist.

Die Differentialsperre sorgt für eine absolut Winkelsynchrone Drehung beider Räder. Also den selben Effekt den eine gute Motorregelung mit Odometrie bei mehreren getrennt angetriebenen Rädern hat.
Die Realisierung eines ABS (Anti Blokier System) und ASR (Anti Schlupf Regelung) ist mit Odometrie möglich und wird in KFZ auch genau so umgesetzt.

[Donevan]

Das mit dem Alu hatte ich übersehen. Da macht ein Hallsensor natürlich keinen Sinn.

Klingt so, als wäre die Raddrehzahl nur eine Richtgröße. Trotzdem muss das erstmal reichen. Wenn ich jetzt noch anfange mit Triaxialsensorik oder GPS.. Den Schaltplan krieg ich mit viel Zeitaufwand hin. Aber die Programmierung dazu? Ich kann doch grad mal das Funduino Tutorial.. Nee, das muss alles noch etwas warten.

Was das Fahrwerk angeht bin ich mir selbst noch unschlüssig. Mir würde auch ein Kettenfahrzeug zusagen, wo dann aber auch die Sache mit dem Gleiten wäre. Oder zwei lenkbare Achsen? So weit bin ich mit meinem Konzept noch gar nicht. Nur eines steht bisher fest: Mind. 30-40cm Länge und eine entsprechend dimensionierte Motorisierung. Nicht wieder so ein kleiner "Fußball" wie beim letzten Versuch. Und alles Schritt für Schritt, also soll er erstmal fahren können und auch bisschen was messen. Deswegen auch die Sache mit den Drehzahlen, dass ich z.B. mit "Fahre 1 Meter" so langsam in die Sache reinkommen kann.