Ohne Vorkenntnisse Roboter für Wettbewerb konstruieren

[i_make_it]

Teilnehmen könnte ich nur wenn ich mein Alter durch die Anzahl meiner derzeit einsatzbereiten Roboter Teile.

Das Problem mit deinem Aufbau ist, das Du dich selbst darum kümmern must daß deine Sensoren unverfälchte Signeale liefern.
Du möchtest Ja "n" Analogsignale gemultiplext auf einen ADC bringen.
Das heist deine Selektionsschalter müssen im Frequenzbereich der veränderlichen Signale geschützt sein gegen Nebensprechen.
Wenn Du eine 10 Bit Digitalisierung bei 5V vorhast, ist ein Digit knapp 4,9mV.
Bei einem IR Entfernungssensor von 0-80cm mit Analogausgang ist ein Digit knapp 0,8mm.
Wenn deine Signalführung und der Signalselektor 1% Nebensprechen in das Nutzsignal einkoppeln, sind das 50mV oder 10 Digits.
Für den Entfernungssensor sind das plus / minus 8mm.
Bei 5% Einkopplung, 40mm.
Da stellt sich die Frage was kostet weniger Die Signalkonditionierung und der höherwertige Selektor oder die I2C Bausteine die dann über einen recht robusten Digitalen Buskommunizieren.

Als ich mein erstes (nicht mobil) Roboter Projekt an meiner Schuhle hatte, habe ich eine Interface Schaltung für eine 9V negativ Logik zu einer 24V positiv Logik, aus eigener Tasche finanziert und halt nach Projektschluß das Interface behalten und dann in eigenen Projekten verwertet.
Wir hatten damals ein Buget von 100.-DM für zusätzliche Anschaffungen.
Platinen wurden von Hand per Lackstift geroutet und die Platinen in einer Tupperschüssel auf der Heizung geätzt.
So brauchten Wir nur Platinen und Eisendreichlorid zu kaufen.
Die meisten Bauteile stammten vom Sperrmüll (heute Elektroschrott) und nur wenige Sachen wurden gekauft.

Prinzipiell geht Dein Schaltungsentwurf so. Aber ich empfehle einen Testaufbau in der geplanten Geometrie und dann per Zweikanal Osziloskop (besser 2 Stück) die Signalgüte vor dem Signalselektor und vor dem ADC zu messen und in wie weit Signale der Anderen Sensoren das Signal verschmutzen.
Wenn sich die Analogsignale so langsam ändern das sie wie Gleichspannungssignale zu betrachten sind, ist die Einkopplung vernachlässigbar, aber grade Entfernunssensoren die durch Hindernisse im Vordergrund und den Hintergrund sowie mehrfachreflexionen, teilweise springende Signale liefern können da zu netten Ergebnissen führen.

Beispiel der Robot ist in der Linienverfolgung.
Auf der Linie ein Hinderniss.
Hinderniss wird erkannt, robot schwenkt.
Sensor 1 geht von 10cm auf 80cm, Sensor 2 von 80cm auf 10cm.
Bei 0-5V für 0-80cm heist das Sensor 1 hat einen Spannungshub von 87,5% = 4,375V Sensor 2 den Selben Betrag aber invertiert.
Die durchinduktion enstehende Differenzspannung kann maximal ca.8,6V betragen.
Das kann passieren, muß nicht. Aber man sollte es auf jeden fall in die Überlegungen zum Design mit einbeziehen und prüfen ob es zu nicht vernachlässigbaren Störungen führt.
Ein digitaler Bus mit Fehlerkorrektur schließt das halt komplett aus.
Oder halt eine Komplexe Programmierung die eine Historie vorhält und Fehlwerte rausschmeißen kann. Die verbraucht aber Rechenzeit.

[oberallgeier]

... Da stellt sich die Frage was kostet weniger Die Signalkonditionierung und der höherwertige Selektor oder die I2C Bausteine die dann über einen recht robusten Digitalen Buskommunizieren ...

Da höre ich viel Erfahrung aus eigenen Ergebnissen und Fehlern raus. Und Du hast so recht! Dabei trifft es nicht nur die Konditionierung.

An anderer Stelle Suche wir gerade nach dem Grund für sporadisch und selten auftretende, falsche Ergebnisse bei einem ADC - zeigt "Fahrt" an trotz Stillstand. Bei dieser Suche ist deutlich zu sehen, wie komplex alleine das Timing des internen Multiplexers beachtet werden muss, um nicht (zur falschen Zeit) einen nicht-aktuellen Wert auszulesen oder zur Unzeit eine neue Wandlung zu starten, wenn man die mögliche Verarbeitungsleistung des ADC gut ausnutzen will. Signale über einen externen Multiplexer richtig getimt einzukoppeln halte ich für eine Aufgabe, die manches Softwarers (zumindest meine) Fähigkeiten hart beansprucht. Und dies sicher schon dann, wenn man deutlich von der theoretischen Arbeitsleistung des ADC weg bleibt.

[KiwiJoghurt]

Danke für die umfrangreiche Antwort

Ja das ist natürlich ein Problem. Wie kann ich den Aufbau den vor sowas schützen? Und wenn das nicht geht, wie kann ich einen ADC an dden I2C Port bringen. Gibt es nich auch die Möglichkeit einen ADC direkt an 10 oder 12 I/O Ports zu hängen?

[i_make_it]

Erst mal solltest Du einen Testaufbau machen um zu prüfen in wie weit Du betroffen bist.

Ein Stepper, ein Stück Platine an eine Klemmring Löten und auf die Motorwelle damit. Zwei oder Drei Sensoren in 15-30° zueinander.
Hinderniss in z.B.:10cm, ein Brett als Hintergrund in ca. 70cm.
Jetzt kannst Du einen Sensor anschalten und das unbeeinflusste Signal per Osziloskop messen.
Nachdem Du diese Referenz hast, den oder die anderen Senoren Anschalten und prüfen ob es ein Übersprechen gibt.
Wenn die Möglichkeit besteht, jetzt noch Störeinflüsse von WLAN, Handy, Bluetooth und 433Mhz Sendern prüfen.

Als Schalter kannst Du mit 4016 oder 4066 beginnen.
Wenn Übersprechen auftritt die Kabel schirmen und die Schirme auf Masse legen.
Platine als doppelseitig ausführen, Rückseite als Massefläche, und zwichen die Signalleitungen je eine Masseleitung.
Wenn Du in der Schule im Physik oder E-Technik Labor arbeiten kannst, kommst Du so an die Oszis.
(Ich habe mal die Osterferien so verbracht, und hatte so 16 Stück 2 Kanal Speicheroszis zur Verfügung)

Den Testaufbau kannst Du nehmen um große Teile der berührungslosen Sensorik zu testen, z.B.: auch ein Kompassmodul.
Ggf. ein Stück Modeleisenbahn verlegen und einen Kobaldmagneten aus einer kaputten Festplatte auf einen Wagon.
So kannst Du den Störabstand feststellen.

Zu I2C Infos findest Du hier:
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/I2C
https://www.roboternetz.de/wissen/in...%C3%9Cbersicht

[KiwiJoghurt]

Ok, das werde ich einmal probieren. Allerdings kann ich das erst machen, wenn ich alle Teile zusammen habe, was noch gut einen bis zwei Monate dauern kann. Bis da hin werde ich mich wohl noch ein wenig gedulden müssen :/

[Kunkel]

alsooo... ich weiß zwar nicht wie weit das projekt mittlerweile fortgeschritten ist, aber ich habe eine alternatividee zum magnetkompass. wie wäre es denn, wenn du einen kreiselkompass anstelle eines magnetkompasses verwendest? der ist unabhängig von magnetischen störungen... allerdings braucht er natürlich einen antrieb, damit der energieverlust durch reibung ausgeglichen wird.

[KiwiJoghurt]

Kreiselkompass? Ich habe leider keine Ahnung wie das funktioniert, ich werde mich mal schlau machen.

Zum Projekt:
Ja, das gibt es noch und läuft jetzt richtig an. Die Schule hat uns ein ATmega2560 Modul von Robotikhardware.de und Sensoren im Wert von annähernd 100 Euro spendiert. Zur Zeit sitzen wir am Layout der Platine, allerdings ohne großartige Vorkenntnisse zu haben, aber ich hoffe das wird schon. Ich habe schon festgestellt, dass ich, als ich dieses Thema noch einmal durchgelesen habe, über meine eigenen Fragen lächeln musste.

[KiwiJoghurt]

So, wir haben mit dem Layout der Platine begonnen. Wie ich bereits erwähnt habe, bin ich/sind wir momentan nicht so die Leuchte/n auf dem Gebiet. Deswegen entschuldige ich mich am besten schon mal für das was kommt. Ich werde wohl nach dem Try and Error Verfahren arbeiten (müssen). Das ist an sich ein recht effektives Verfahren, jedoch nur für mich. Ich werde also meinen Entwurf online stellen und darauf hoffen das sich jemand die Zeit nimmt die - wahrscheinlich große - Anzahl der Fehler anzumakern.

Das erste was wir gemacht haben, ist uns an dem Motortreiber zu versuchen. Als Motortreiber dient dabei der L293D. Vorbild war dabei die Schaltung des c't Bot.
Dabei sollen Motorspannung und die Spannung für das Board voneinander getrennt werden.

[Neutro]

Hallo KiwiJoghurt,

ich weiss leider nicht genau wie der L293 beschaltet werden muss, aber ich möchte dir den guten Ratschlag geben in deinem Schaltplan Busse zu verwenden, anstatt eine Unzahl von einzelnen Leiterbahnen mit noch mehr kreuzungen zu erstellen. So einen Plan kann später keiner mehr lesen, du selber wahrscheinlich auch nicht. Die Verwendung von Bussen im Schaltplan ist ganz einfach, unten bei den Tools auf Busses klicken, dann die Busleitung einzeichnen. Die Busleitung steht dabei für eine Vielzahl einzelner Verbindungen. Dann auf Name klicken und den Leitungen Namen geben z.B LED1,LED2,Porta.1,.....Wenn du nun auf net klickst wird eine Liste mit den vorher vergebenen Labels angezeigt. Einfach entspechend auswählen und verbinden. Man kann auch ein Label
an mehrere Anschlüsse anbinden, sofern diese verbunden werden sollen. Eagle erstellt später im Board die Verbindungen selbstständig. Um die Übersicht der Namen zu haben kann das Label jeder Busleitung mit dem Label Button eingefügt werden.

Gruß

Neutro

[KiwiJoghurt]

Danke für den Hinweis, ich habe mal versucht das umzusetzen. Stimmt das so?

Ich habe im Artikel über Motortreiber im RN-Wissen Wiki gelesen, dass, wenn man die Ports 2 und 7 bzw. 10 und 15 beide auf Eins legt, der Motor dann bremst und das dass gewisse Vorteile bietet. Wir wollen einen Getriebemotor mit 10 bis 15 rpm verwenden. Lohnt es sich da, wenn man bremsen kann oder nicht?