Induktionsschleife Universalmodul

[Manf]

Aus Anlass der konkreten Messung einer Induktionsschleife will ich, in Absprache mit Vogon, der die Messungen gemacht hat, das Thema hier noch einmal zusammenfassen.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=85023#85023

In der weiteren Betrachtung könnte herauskommen, wie man ein Modul Induktionsschleife aufbaut, das aus einem Sendemodul mit Schleife und einer Empfangseinrichtung besteht. Die einfachste Funktion wäre, dass ein sonst autonomes Fahrzeug feststellen kann, ob es sich noch innerhalb der Schleife befindet. Darüber hinaus sollten auch weitere Anwendungen wie die Nachrichtenübermittlung, Anwesenheitskontrolle oder auch die bidirektionale Kommunikation.
Manfred



Zunächst eine Zusammenfassung der Daten:

Das Signal, wiederholt sich mit 14 ms.
Das Startsignal (Sync) wird für 0,1ms negativ, dann 0,2ms positiv, dann wieder für 0,1ms negativ. Nach 1.0ms kommt ein Signal das anscheinend Daten enthält.

Der Mäher bekommt seine Schleifen-Info von je einer Spule mit Kern vorne und hinten. Gemessen wurde mit einer Drossel am Oszi.

Die Impulse nach dem Sync haben außerhalb der Begrenzungsschleife einen Piek nach oben
gefolgt von einem Piek nach unten. Genau auf der Leitung ist nix und innerhalb der Schleife ist das Signal umgekehrt.
Das N-Signal kommt nach 7ms, das F-Signal nach 9ms.
Das N-Signal scheint von einer Spule in Form einer liegenden 8 (eine 8 wie bei den 7-Segment Anzeigen) in der Bodenplatte zu kommen. Das Signal wechselt in der Symmetrieachse der LS, ist dadurch vom AutoMower beim Einparken mit dem vorderen Sensor sehr leicht zu detektieren.
Das F-Signal ist eine Spule die fast am äußersten Rand in der Bodenplatte ist.

Die Steuerung muss "Sync" erkennen und dann im Zeitraster die positiven und negativen Impulse einlesen. Dabei ist es wichtig ob erst der positive oder negative kommt.
Die Signale haben keinen Gleichstromanteil.

http://www.auto-mower.com/images/sensor.jpg http://www.free-webspace.biz/vogon/AM/schleife.jpg

Ich habe noch einmal den Oszi an der LS angeschlossen. Wenn die Schleife nicht dran ist messe ich 35Volt. Das ist aber kein zulässiger Betriebszustand - die Last fehlt !
Dann habe ich mal einen 3,3 Ohm angeschlossen. Das dürfte ein realistischer Wert sein. Ich kann am Oszi 4 Volt Plus- und Minus-Impulse sehen. Also 4Volt nach Plus und 4Volt nach Minus. Das sind dann (I=U/R) 1,2 Ampere. Jedenfalls höre ich im Radio auf LW ein ordentliches Geknatter!

Auf der B-Schleife ist der SYNC und ein Paket nach 1 ms das anscheinend Daten enthält und nach 4 ms noch einige Impulse die aber nur eine geringe Höhe haben. Vermutlich übersprechen von den anderen Signalen.
Auf der N-Schleife ist der SYNC und ein Paket nach 7 ms.
Auf der F-Schleife ist der SYNC und ein Paket nach 9 ms.

[PicNick]

Wenn das nicht mit prohibitiven Preisen verbunden ist, klingt das ja recht überzeugend, eigentlich einfach und vielfältig anwendbar
(er könnt ja dann z.B. auch genau einem Draht folgen)
*ahem* das zweite Image ist bei mir nicht zu sehen ?

[Manf]

Da ist eine Drahtschleife, die geht noch.
Der Sender sollte 1A in den Draht schicken wenn er das 400µs lang tut denn kann er den Strom aus einen 400µF Kondensator nehmen dessen Spannung dabei um 1V abfällt.

Die Impulsdauern sind so um die 200µs und die Pausen um die 5ms so dass ein mittlerer Strom von 40mA fließt.
Die Ansteuerung als festes Zeichen aus einem Speicher oder Controller ist nicht teuer.

Das klingt auch noch nicht nach prohibitivem Aufwand. Beim Empfänger geht es so in die Richtung Spule Verstärker (vielleicht mit AGC) Controller.

Das Bild ist direkt aus dem Link von Vogon.

http://www.free-webspace.biz/vogon/AM/schleife.jpg

[PicNick]

Abgesehen vom Auto-mowing wäre es überhaupt eine nette Möglichkeit, für div. Fahrzeuge ein Territorium abzustecken, wo sie sein sollen und wo nicht.
Leider läßt sich das System bei organischen Objekten, die wir an dieser Stelle nicht näher benennen wollen, wohl nicht so umsetzen.

[Rubi]

Das wäre auch ein interesantes System um dem Roboter mitzuteilen, daß er sich innerhalb der Basisstation befindet.
Dann könnte er z.B. die "Fühler" ausfahren um den Ladeprozeß einzuleiten.

Rubi

[Vogon]

Das wäre auch ein interesantes System um dem Roboter mitzuteilen, daß er sich innerhalb der Basisstation befindet.
Dann könnte er z.B. die "Fühler" ausfahren um den Ladeprozeß einzuleiten.
Rubi
Ja, du triffst den Nagel auf den Kopf. Das ist neben der begrenzung der Aktionsfläche die wichtigste Funktion.

Als Mittäter habe bei "Wir bauen einen Rasenmäher Roboter" habe ich meinem Autonomen Rasenmäher von Elektrolux, den AutoMower mal beim Arbeiten ein wenig auf die Finger geschaut. WIE er WAS macht habe ich in einigen Beiträgen geschildert.

Jetzt mein Vorschlag:

Die Entwicklung eines Signal-Generators.
Er soll mehrere Schleifen bedienen können.
* Begrenzungschleife
* Signale zum einparken in die Ladestatinon
* Signale für Schleifen mit denen ich das Gelände in kleinere Abschnitte aufteilen kann. Dann kann man sich zusätzlich Baken ersparen.
(der AM macht das mit einem PIC 16F628A)

* Optional soll auch eine Kommando-Übertragung zum Empfänger möglich sein. Dann kann man Teile der Steuerung in die Station verlagern. Zum Beispiel: Mähzeit-Timer,Regen-Sensor usw.

Die Entwicklung eines Empfängers der die Daten von mindestens zwei Sensoren (vorne, hinten) auswerten kann, und zB. als I2C zur verfügung stellen kann.
Daten könnten sein:
* Epfängerstatus
* Schleife 1
* Schleife 2
* Schleife usw
* Kommando

[Vogon]

Noch mal prinzipiellen Verfahern zur magnetischen Datenaufzeichnung mit besserer Graphik.

Impulsschrift (Return to Zero, RZ)
Hier wird jedem Bit ein Impuls des Schreibstroms zugeordned, der kürzer als die Dauer des Bits selbst (Bitzelle) sein muß. Der logische Pegel wird durch die Richtung des Schreibstroms gegeben. Zwischen zwei Schreibimpulsen kehrt der Strom stets auf Null zurück, woher die englische Bezeichnung des Verfahrens kommt.
Zur Auswertung wird in der Regel der zweite Impuls jeder Bitzelle ausgeblendet, wodurch man für eine logische 1 stets einen positiven, für eine logische 0 stets einen negativen Impuls (beim gewählten Beispiel der Schreibstromrichtung) erhält. Da auf diese Weise der Aufzeichnungstakt mit zurückgewonnen wird, handelt es sich um ein synchrones Verfahren. Das RZ-Verfahren hat den Nachteil, daß pro Bit zwei Flußwechsel auf dem Band nötig sind. Dadurch wird die erzielbare Aufzeichnungsdichte verringert. Man zeichnet jedes Bit praktisch zweimal auf.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/images/nickpage/108361118659000.jpg

Richtungstaktschrift (Phase Schift Keying, PSK)
Die Richtungstaktschrift ordnet jeder Bitzelle genau einen Flußwechsel zu. Innerhalb einer logischen Eins wechselt der Schreibstrom von negativer nach positiver Richtung und innerhalb einer logischen Null von positiver nach negativer Richtung. Das erfordert bei einer Serie gleicher Bits je einen Richtungswechsel an den Bitzellengrenzen. Auf diese Weise ist der Schreibstrom im zeitlichen Mittel gleich Null.
Technisch erreicht man die Aufzeichnung einfach, indem man den Aufzeichnungstakt mit der zu schreibenden Information EXKLUSIV-ODER verknuüpft. Es resultiert so an den Grenzen verschiedenwertiger Bits ein Phasensprung von 180 Grad, woher die Bezeichnung Phasenumtastung für dieses Verfahren rührt.
Beim Auslesen erhält man die Taktinformation auf einfache Weise zurück. Die Auswerteelektronik gleicht ist in etwa der beim RZ-Verfahren.
Eine Besonderheit des Phasenumtasttverfahrens bringt es mit sich,daß keine Dreiergruppe von log.0 im Bitstrom vorkommen darf, um die richtige Phasenlage ermitteln zu können.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/images/nickpage/108361118693669.jpg

Prinzipschaltplan für PSK-Demodulator
https://www.roboternetz.de/phpBB2/images/nickpage/108361118694965.jpg

[RCO]

Also, erstmal vielen Dank für die Schemata!

Ich versuche mal für mich ein Fazit zu ziehen zwischen den beiden Verfahren. Ich gehe dabei einfach mal vom RZ-Verfahren aus:

+ Beim Empfangen des Signals müssen nur 2 Fälle betrachtet werden: positive und negative Flanke. Beim PSK muss noch ein dritter Fall betrachtet werden: keine Flanke --> Einfachere Dekodierung beim RZ. Das Signal ist damit außerdem "Zeitunabhängig" (Es muss nicht geschaut werden, ob in einem Zeitfenster ein bestimmtes Signal eintrifft oder nicht).

+ Meiner Meinung nach ist auch die Kodierung einfacher.

+ RZ ist nicht so störanfällig, da eine nicht gesendete Flanke, die auch als solche gemessen werden soll nicht duch ein anderes Signal überlagert werden kann. Oder anders gesagt: es ist "immer" ein Signal vorhanden.

+ Das RZ gewähleistet eine sicherere Datenübertragung, da jedes Bit 2 mal übertragen wird. Sind die beiden Signale nicht entgegengesetzt, deutet die eindeutig auf einen Fehler hin. Eine solche Möglichkeit bietet das PSK-Verfahren nicht.

- Beim RZ-Verfahren müssen auf der Senderseite Ströme in 2 statt einer Richung fließen.

= Die Geschwindigkeit bei beiden Verfahren dürfte gleich sein, denn beim RZ müssen immer und beim PSK teilweise 2 Flanken für ein Bit gemessen werden.

Soweit erstmal meine Darstellung, vielleicht fällt euch ja noch was ein.