Quadraturencoder mit Gabellichtschranken und Zahnrad

[Searcher]

Hallo,
das Signal sieht ja sehr gut aus. Wie heißen die Gabellichtschranken genau?

Gruß
Searcher

PS: Dein Videolink geht nur, wenn man ihn vorher als Nicht-Youtube-Accountbesitzer editiert.

[mausi_mick]

Hallo Searcher,

das sind TCYS 5201 von Pollin (ca 25 Cent), der Motor ist ebenfalls von dort( ("vibratormotor"), er ist recht hochohmig (Ri ca 30-40 Ohm). Hat aber den Vorteil, dass ich mit einfachen H-Brücken (hier IXDN604) auskomme und auch die Betriebsspannung (gewählt 12V) für 2 Motoren mit einem MT3608 aus einer LION-18650 Zelle generieren kann.

Der folgende Link geht vielleicht besser:

https://www.youtube.com/watch?v=RrN5...ature=youtu.be

[mausi_mick]

Hab eine 2. Version aufgebaut, die in den Saugroboter besser zu integrieren ist. Auch wollte ich mal sehen, wie reproduzierbar das ist.
Versuche mit einem roten M=0.5 Zahnrad mit 48 Zähnen hab ich abgebrochen, da das Rechtecksiganl instabil war. Mit einem grauen Zahnrad bekomme ich bessere Ergebnisse, doch ist die Montage / Justage der Optokoppler noch immer unbefriedigend. Ich werd mal eine Kreissegment Halterung bauen, mit der man die Sensoren besser auf den Teilkreis (Zahnmitte) ausrichten kann.

https://www.youtube.com/watch?v=7f-N...ature=youtu.be

[oberallgeier]

.. Versuche mit einem roten M=0.5 Zahnrad mit 48 Zähnen hab ich abgebrochen, da das Rechtecksiganl instabil war ..

Instabile Signale hatte ich mit einer MiniGabellichtschranke auch gehabt. Soger mit einer auf eine (Getriebe-) -Welle aufgeschobenen Encoderscheibe mit 1 Schlitz (zum Aufschieben) und drei Löchern - alles jeweils um 90° versetzt. Durch Tiefersetzen der Gabellichtschranke in Richtung Encoder-Mitte war ohne Zusatzbeschaltung und selbst bei hoher Drehzahl das Signal einwandfrei geworden. Bei Nur-Zähnen wars nie so schön :-/

PS: Schön, wieder von Dir und Deinen Aktivitäten zu lesen!

[mausi_mick]

Hi Oberallgeier !

Ich vermute bei Deiner Lichtschranke war kein Schmitttriger integriert. Bei meiner mit integriertem Schmittrigger bekomme ich ein sauberes Rechteck, nur variiert bei manchen Zahnrädern die Pulsbreite je nach Zahn bzw. Zahnlücke.
Bei dem grauen Zahnrad sieht das besser aus, wobei der Versatz zwischen den Signalen auch keine 90° ist.
Ich vermute , dass sich - wenn ich die Sensoren nicht direkt nebeneinander (90°) setze sondern fast entgegengesetzt (23 Zähne ?) - summieren sich die Abweichungen/Fertigungstoleranzen.
Ich werd mal als nächstes versuchen, die Sensoren näher zueinander zu positionieren (>6mm etwa fünf Zähne, weniger geht wegen der Breite der Gabellichtschranken nicht). Vielleicht sind dann die Signale besser.

[Klebwax]

Ich vermute bei Deiner Lichtschranke war kein Schmitttriger integriert. Bei meiner mit integriertem Schmittrigger bekomme ich ein sauberes Rechteck, nur variiert bei manchen Zahnrädern die Pulsbreite je nach Zahn bzw. Zahnlücke.
Bei dem grauen Zahnrad sieht das besser aus, wobei der Versatz zwischen den Signalen auch keine 90° ist.

Einen Schmittriger kann man auch hinterherschalten z.B. einen 74HC14. Manche Prozessoreingänge haben auch Schmittrigger eingebaut.

Welchen Versatz die Signale haben und und wie ihre Pulsbreite ist, spielt keine Rolle solange folgende Bedingung erfüllt ist: bei einer Drehrichtung kommen die Signalflanken immer abwechselnd auf beiden Kanälen.

MfG Klebwax

[Searcher]

das sind TCYS 5201 von Pollin (ca 25 Cent)

Danke für die Info. Die gibt es bei Pollin immer noch. Bin drauf und dran mir die auch zu bestellen. Zahnradabtastung ist bei mir bisher an zu großen Zahnrädern bzw vorhandenen zu kleinen Gabellichtschranken (aus Floppylaufwerken u.ä.) gescheitert.

Der folgende Link geht vielleicht besser:
https://www.youtube.com/watch?v=RrN5...ature=youtu.be

Ja, geht

Ich werd mal als nächstes versuchen, die Sensoren näher zueinander zu positionieren (>6mm etwa fünf Zähne, weniger geht wegen der Breite der Gabellichtschranken nicht). Vielleicht sind dann die Signale besser.

Ich denke, daß es egal ist, ob die Flanken genau um 90° versetzt sind. Dadurch könnten zwar ganz minimale Meßungenauigkeiten entstehen, die aber ziemlich sicher vernachlässigbar sind. Man muß hauptsächlich drauf achten, daß die Flanken von A und B immer minimal soweit auseinander sind, daß das Meßprogramm genügend Zeit zur Auswertung hat und natürlich, daß auch jede Flanke von den Lichtschranken erfaßt wird.

Gruß
Searcher

[i_make_it]

Der 90° Versatz zwichen A und B-Kanal sind bei Positionsregleung und bei langsamen Drehzahlen bei Drehzahlregelung wichtig. Wenn es nur um Odometrie geht, wird der Messfehler der durch den Versatz entsteht alle 180° pro Kanal ausgeglichen.

[mausi_mick]

Mit Untersetzung (Raddurchmesser 46mm) macht der Roboter pro Motorumdrehung ca 40 mm, mit den 48 Encoderzähnen komm ich wohl auf eine Schrittweite/Positionsgenauigkeit von unter 1mm, das dürfte wohl für einen Saugroboter reichen !
Ab und an muss er sich dann mit einem VL53L0X oder besser VL53L1X erkundigen, wo er sich genau befindet .


Jetzt muss ich aber mal was zu dem geplanten Saugroboter sagen:

- nur für glatte Böden ausgelegt
- nur Sauger, ohne Bürsten (bis auf denen in den Motoren ! )
- relativ klein, angestrebter Duchmesser unter 20 cm / Höhe ca 10 cm
- Betrieb mit nur einer ? 18650 Zelle (10 Wh)
- Betriebsdauer ca 1h
- extrem leise
- gezielte Reinigung durch Abarbeiten nach Raumkoordinaten

Ich werde daher ein 3/4 rädriges Fahrzeug bauen mit zwei angetriebenen Rädern links und rechts und einem Hilfsrad hinten.
Auf das vordere Stützrad verzichte ich, da das Fahrzeug eine leichte Neigung nach hinten hat (z.T. durch den Akku).
Die drei Räder sind auf einem gedachten Kreis angeordnet, daher kann das Fahrzeug (wie ein Panzer) um seine Achse drehen.
Störend ist dabei das hintere Rad, wenn es nicht als Kugel/Omniwheel ausgelegt ist. Ich löse es aber dadurch, dass ich bei Kurvenfahrt
ein Zusatzrad mit einem Servo absenke. Das funktioniert gut, und das/der Servo zieht eigentlich nur bei den kurzen auf/ab Bewegungen Strom.
Es reicht bei dem kleinen Fahrzeuggewicht ein Mini-Servo, das ich aus der 5V Verorgung für den Microprozessor beziehe.

Ich verwende einen NANO-Clone, den ich aber mit 3.6V betreibe (da läuft er noch sicher mit 16 MHz).
Das spart mir dann die Pegelumsetzer für die Peripherie (z.B. Display).
Neben den 2 Antriebsmotoren (12V) und dem Servo kommt als Hauptverbraucher der Lüfter hinzu (Radiallüfter ca 75x75mm mit 12V, <6 W).
Zur Orientierung hat der Prozessor die Karte der Wohnung abgespeichert, orientiert/korrigiert sich aber auch mit Hilfe des Lasers (VL53L0X < 2m, VLX53L1X (< 4m, mit Entwickl. Kit noch etwas teuer)). Er schaut nur nach vorne, aber durch Rotation des Fahzeugs kann er sich auch ein Rundum"Bild" verschaffen.

Zum Speichern der Koordinaten brauche ich wohl zusätzlichen Speicher, vielleicht eine SD-Karte (ist im Diplay integriert siehe unten).

Als Testhilfe werde ich wohl auch noch ein SPI-Display (ILI9341) einbauen und eventuell eine Fernbedienung über nRF24L oder Bluetooth.



Die Fahr-Genaigkeit des Antriebs hab ich bei einem anderen Fahrzeug bereits getestet (mit Namiki-Getriebemotoren), sie liegt mit den dort verwandten integriertem Encoder unter 1 %, auch die Dreheigenschaften (90° links/rechts) funktionieren gut.


Probleme sehe ich noch bei der SW: wenn beim Abarbeiten des Plans Probleme auftreten (nicht Immobilien wie Stühle, Tiere ) ?
Aber da scheinen auch die kaufbaren? Roboter noch Entwicklungsbedarf zu haben !!

Die Materialkosten sehen momentan grob so aus:

- Radial-Lüfter (ebm ca 35€, andere ca 10-15€)
- Akku 18650( 4€, mit Protection ca 14€)
- Akku-Lader (1A 1€)
- Step-Up (4€: 2xMT3608 für Motoren und Microprozessor/peripherie, 1 x LM29xx für Lüfter)
- Prozessor (2-4€)
- Display (10-15€)
- Motoren (2x3€), Servo (1,50€)
- Encoder (1-2€)
- Fernsteuerung(empfänger) (ca 2-7€)
- Sensoren (VL53L0x) (ca 6€)

Da lieg ich dann unter 100 €, fehlen nur noch die mechan. Teile
(Bleche, Räder, Wellen, Kleinteile unter 10-20 €)
und der Arbeitslohn !

[oberallgeier]

.. Ich verwende einen NANO-Clone, den ich aber mit 3.6V betreibe (da läuft er noch sicher mit 16 MHz) ..

Vor etlicher Zeit hatte ich mit einem MEINER nanoClones@16Hz die Funktionsgrenzen der Versorgungsspannung bei unter 3,3V getestet. Hab ich eben wiederholt und bestätigt. Ich kenne als Vergleich diesen Thread zu ATMEGA 328P @3,3V und 16MHz. Normalerweise werden meine nanoClones aus Kompatibilitätsgründen umgequarzt auf 20 MHz.

Mein Testaufbau:
Dieser "Servotester" (Experimentierplatine) mit einem nanoClone@16MHz
Servotester OHNE LCD, UART und Servo, aber mit Heartbeat-LED (im Bild direkt unter der Anschlussklemme und USERLed am Clone),
......keine weitere Peripherie, Anschlussklemme NC
Servotest-Programm für Clone@20MHz (Test: Heartbeat 1Hz läuft bei 16MHz 10x in 12,5+ sec)
Versorgung: Labornetzeil KORAD KA3005D
Versorgung: Vcc am Clone-Pinn "5V", GND am Clone-Pinn "GND"
Messung der Versorgungsspannung mit Netzeilanzeige
Kontrolle der Netzeilanzeige mit METRAHit12s: ~12s : 2,720 V <=> LNT : 2,73 V

Ergebnis:
- bei Vcc = 2,71 V .. 2,73 V stellt der Heartbeat seine Tätigkeit ein, POW-Led des Clones leuchtet noch
- bei Vcc = 2,79 V .. 2,80 V startet der nanoClone/328p - sichtbar durch Heartbeat-Funktion

Das Ergebnis war reproduierbar (5 auf-ab-Zyklen).