DC-Motoren stören MPU 6050

[eniddelemaj]

Wow danke für die ganzen Antworte, das weiss ich echt zu schätzen!

Neue Bibliothek:
Habe ich zum Laufen bekommen. Lag übrigens tatsächlich daran, dass ich i2cdev in libraries aktualisieren musste, danke dafür!
Leider hat sich hierbei nichts verändert.

Mechanische Entkopplung:
Ich kann den MPU nicht auf ein Pad kleben, da ich das Breadboard zur Fixierung des MPUs brauche.
Ich habe stattdessen das Breadboard auf Pattafix "Stelzen" geklebt. Das Breadboard steht auf 4 Pattafixe (Mehrzahl?)
auf dem Roboter. Ich denke, dass das eine Art mechanische Entkopplung darstellt. Davon abgesehen, glaube ich nicht,
dass Vibration oder ähnliches der Grund für mein Problem ist. Wenn ich den Yaw Wert messe und mit dem Finger auf den
Roboter klopfe, verändert sich der Wert nicht großartig (Nur im Nachkommabereich etwas).

Motorkabel verdrillen:
Habe ich getan. Leider auch keine Verbesserung meines Problems. Ich hatte auch allerdings nicht
viel Spiel, die Kabel zu verdrillen, da sie zu kurz sind. Reicht das so?



Magnetometer:
Ich bin im Bezug auf Magnetometer der gleichen Meinung wie HaWe. Ich habe schon vorher
etliche Versuche unternommen einen Magnetometer für mein Problem zu nutzen. Das war allerdings
viel schlechter, da ich den Magnetometer nicht anständig kalibrieren kann. Ich habe bestenfalls eine
Abweichung von 5° hinbekommen, was noch zu viel ist. Wie HaWe schon sagt, ist dieser viel anfälliger
gegenüber den Motoren. Die Kombi aus Gyro und Accel scheint dagegen gegen Magnetfelder immun zu sein.
(Kein Veränderung wenn ich mein Handy bspweise in Nähe halte, ganz im Gegensatz zum Magnetometer).

Ich habe jetzt auch nochmal genauer untersucht, wann das Problem auftretet:
Ich habe ein Script geschrieben, das den Roboter in Endlosschleife eine Gerade hin und zurückfährt.
Fahre gerade, drehe um 180°, fahre gerade, drehe um 180°, usw.
Daran konnte ich sehen, wann der Roboter seinen Kurs plötzlich ändert, bzw. wann die 180° sich verschieben.

Ich muss den Roboter am USB Kabel angeschlossen haben, da die Batterien scheinbar zur Neige gehen.

Wenn der Roboter auf dem Boden fährt und das Kabel (was leider etwas kurz ist) den Roboter nicht behindert,
tretet das Problem nicht auf. Halte ich den Roboter in der Luft und drehe ihn von Hand, tretet das Problem auch nicht auf,
also der Winkel verschiebt sich nicht.
Wenn der Roboter allerdings auf dem Boden fährt und das Kabel ihn aufgrund der Länge behindert (Die Räder drehen durch) tretet das Problem auf.
Auch wenn ich den Roboter in der Luft halte und dabei die Räder mit Hand etwas blockiere, tretet das Problem auf.
Hierbei erschließe ich mir, dass durch das blockieren der Räder, die Spannungsversorgung des MPUs geschwächt bzw. verändert wird,
da die Motoren mehr Spannung für sich beanspruchen. Ich kenne die genaue Funktionsweise des MPU 6050 nicht, aber es erscheint mir logisch,dass die Werte sich bei veränderter Spannungsversorgung mitändern.
Ein weiteres Argument für meine These ist, dass Arduino bzw. MPU und Motoren sich eine Stromquelle teilen.
In Anbetracht dieser Aspekte fällt mir noch der Kondensator ein, oder 2 seperate Stromquellen für den Arduino
und den Motor Controller. Vlt wirken sich Spannungsveränderungen dann nicht auf das MPU aus. Der Arduino
ist lediglich über Signalkabel mit dem Motorcontroller verbunden.

Die Kondensatoren habe ich eh schon bestellt und ich werde sie ausprobieren sobald sie da sind. Was haltet ihr von
meinem Lösungsansatz?

[Moppi]

Habe ich getan. Leider auch keine Verbesserung meines Problems. Ich hatte auch allerdings nicht
viel Spiel, die Kabel zu verdrillen, da sie zu kurz sind. Reicht das so?

Alufolie sollte auch möglich sein: um die Drähte gesamt eine Schicht wickeln und einen Draht abisolieren, etwas drumwickeln und mit GND verbinden.

Ich hatte bereits die Vermutung, dass was mit der Spannungsversorgung nicht so ganz ok ist, wenn die Motoren mehr Strom ziehen. Ich glaube, Du verwendest Mignonzellen?
Ich weiß, dass viele der Meinung sind, das reicht aus - hat die letzten 50 Jahre ja auch funktioniert. Aber um Probleme von vorn herein in dieser Richtung auszuschließen würde ich einen LiPo-Akku kaufen und ein Ladegerät dazu. LiPos liefern viel mehr Strom und gehen nicht in die Knie, wenn da etwas mehr Strom gezogen wird. Sie lassen sich außerdem jederzeit aufladen - schnell aufladen (ein 2400mAh-LiPo ist vielleicht in ca. 40min wieder geladen), einen Memory-Effekt gibts dort meines Wissens gar nicht. Nur tief entladen darf man sie nicht. Zum Ausprobieren würde ich hier mal so was hernehmen, was anständig Power liefern kann. Später kann man dann ja Mignons einsetzen, wenn es Spaß macht und sein muss. Die einzelnen Geräte kann man mit einem Festspannungsregler versorgen. Sowohl einen ATmega328, als auch die einzelnen Sensormodule, meist genügen 5V oder 3.3V (LM 2936 Z5,0 für 5V, LP2950-3.3 = LP2950CZ/ACZ für 3.3V - beide sind bis 100mA belastbar und benötigen selber nicht viel Strom und sind einfach mit 2 Kondensatoren zu beschalten). Da kann auch jedes Gerät seinen eigenen Spannungsregler haben (so viel ziehen diese Sensor-Platinen nicht), Hauptsache GND ist miteinander verbunden.

Und noch mal zum Lösungsansatz: https://github.com/Ardumower/ardumow...EV20150531.pdf
Das Dokument auf github, ich denke, damit bekommt man die Motoren auch entstört. Ich würde von der Vorgehnsweise, wie sie in dem Dokument beschrieben ist, gar nicht abweichen.


MfG

[HaWe]

ich bezweifle nach wie vor, dass es sich mit Motor-Entstörungen beseitigen lässt.
Dass es sich ursächlcih um starke Spannungsschwankunken handelt, kann ich mir schon eher vorstellen.
Ich habe bei mir 9.6V oder 12V NiMH Akkus zu mindestens 5000mAh.

Daran einen stabilisierten 9-12V/5V 2A Stepdownregler mit USB Anschluss für meinen MCU (oder Raspi), alternativ ein 7V Stepdownregler zum Anschluss an die Arduino-DC-Buchse.

Die NiMH speisen direkt die H-Brücken.
Alle Sensoren werden vom Onboard-Vc-Pin des Arduinos/Raspis gespeist, so sind sie quasi doppelt stabilisiert.

[Moppi]

Sollte sich eine Störung (durch Funkenbildung z.B.), leistungsmäßig im Ampere-Bereich nicht stärker auswirken, als die gleiche Störung im µA-Bereich? Dann: etwas mehr Leistungsaufnahme = stärkere Störung. Die Spannung könnte auch stabil bleiben, solang die AKkus das hergeben. Wissen wir alles nicht, weil nicht gemessen. Die Motoren sollten wohl auf jeden Fall halbwegs entstört werden. - Genug orakelt.

[eniddelemaj]

alufolie:
Also die alufolie um welche kabel wickeln? Um motorkabel nehme ich an und dann mit dem gnd vom motorcontroller verbinden?

Akkus:
Also ich verwende 4x 1.2 v 2600mAh wiederaufladbare batterien. Ich kann aber auch 6 verwenden. 6 schienen mir allerdings zu viel da die motoren sich viel schneller drehen als sonst. Tut mir leid leute ich habe von elektrotechnik kaum ahnung. :/
Sollte ich dennoch 6 stck verwenden? Oder doch den limh akku besorgen?
Den spannungsregler mit der stromquelle verbinden und diesen dann mit dem arduino.. und den motorcontroller versorge ich auch mit dem akku. So richtig?

Und ja die entstörung der motoren mache ich auf jeden fall noch um sicher zu gehen. Mittwoch kommen die kondensatoren leider erst an.

[HaWe]

alufolie:
Also die alufolie um welche kabel wickeln? Um motorkabel nehme ich an und dann mit dem gnd vom motorcontroller verbinden?

Akkus:
Also ich verwende 4x 1.2 v 2600mAh wiederaufladbare batterien. Ich kann aber auch 6 verwenden. 6 schienen mir allerdings zu viel da die motoren sich viel schneller drehen als sonst. Tut mir leid leute ich habe von elektrotechnik kaum ahnung. :/
Sollte ich dennoch 6 stck verwenden? Oder doch den limh akku besorgen?
Den spannungsregler mit der stromquelle verbinden und diesen dann mit dem arduino.. und den motorcontroller versorge ich auch mit dem akku. So richtig?

Und ja die entstörung der motoren mache ich auf jeden fall noch um sicher zu gehen. Mittwoch kommen die kondensatoren leider erst an.

4x1,2V sind doch nur 4.8V, da braucht doch schon der Arduino alleine mehr, nämlich 5...? Und damit treibst du Arduino und Motoren an?
Wie stellst du dann sicher, dass der Arduino stabilisierte 5,0V bekommt über USB?
Über den DC-Anschluss braucht er dann ja sogar noch mindestens 1,5-2V mehr, also 6,5-7V!
Irgendwie war dein Schaltbild anfangs dann doch nicht so klar.
Außerdem sind 2600mAh für einen mobilen Roboter auch schon recht knapp.

Für wieviel Volt sind dann die Motoren ausgelegt (Nennspannung)? Wenn die mehr vertragen, kannst du deren Geschwindigkeit doch über pwm regeln!

[Moppi]

alufolie:
Also die alufolie um welche kabel wickeln?

Jede Baugruppe für sich abschirmen: Motorkabel für sich, Sensorkabel für sich, Stromkabel für sich (den Schirm einfach mit GND - Masse verbinden; ein Erdungskabel pro Schirm). Beim Motor z.B. alle Zuleitungen gesamt schirmen und mit deem Motorgehäuse verbinden (das ja auch schon "geerdet" ist). Das hilft bei Störungen, die abgestrahlt werden. Allerdings könnte das die letzte Maßnahme sein, die Störungen gehen auch über die Leitungen in die Spannungsversorgung, deshalb sind die Kondensatoren und die andre Entstörung, durch entsprechende Bauteile, wohl am wichtigsten.

Bei der Spannungsversorgung könnte man eine höhere Versorgungsspannung wählen (9V beispielsweise) und die Baugruppen mit einem Spannungsregler versorgen (Spannungsregler zwischen Batterie und Baugruppe), der die Spannung dann stabil hält. Wenn die Ausgangsspannung höher ist darf sie auch etwas nachlassen (egal ob durch viel Belastung oder weil die Batterien leer werden), die Spannungsregler gleichen das aus. Auf einem Arduino-Board ist auch ein Spannungsregler drauf, wenn Du von dort aus die Baugruppen versorgst, die angeschlossen sind (das Arduino Board hat j 3.3V und 5V-Ausgänge), sollte das ausreichend sein.

Immer eins nach dem andern, dann sieht man, was wirklich geholfen hat.

Was die Akkus anbelangt, ich benutze z.B. dieses Ladegerät: hier klicken, Voltcraft ECO 3000. Damit kann ich für meine Bedürfnisse so ziemlich jeden LiPo-Akku laden. Zum Beispiel solche: 3000mAh, 7.4V oder 3000mAh 14.8V

[HaWe]

wenn man 6 * 1.2V Zellen hat, dann lässt sich ja auch der Arduino-eigene Stepdownregler an der DC-Buchse verwenden, ohne weitere DC-Wandler.

[eniddelemaj]

Das mit der Alufolie halte ich dann als letzte Option fest.
Und natürlich werde ich die Kondensatoren auch ausprobieren, sobald diese da sind.

Korrigiert mich, wenn ich was falsch verstanden habe:
Also ein Spannungsregler gleicht Schwankungen in der Spannung, die von den Motoren ausgehen, aus.
Diesen Spannungsregler schalte ich zwischen die Stromquelle und dem Bauteil, mit dem ich die Stromversorgung verbinde
(In meinem Fall den Motorcontroller). Da ich aber, erst so einen Regler kaufen müsste, könnte ich auch den eingebauten Arduino-
Spannungsregler verwenden. Dazu müsste ich lediglich den Arduino selbst an die Stromversorgung über die DC-Buchse schließen.
Dann versorgt der Arduino die Sensoren und den Motorcontroller samt Motoren mit Strom, während der Arduino-Spannungsregler, Schwankungen in der Spannung, die von den Motoren ausgehen, ausgleicht.

Also die Hauptsache ist nun, den Arduino selbst mit genügend Spannung zu versorgen. Der Arduino-Regler
gleicht Schwankungen aus und der MPU "leidet" unter diesen Spannungen nicht mehr und erfüllt seinen Zweck.
Ist das der Plan?
Ich versuche möglichst wenig Geld auszugeben, deswegen sträube ich mich vor dem Kauf des Akkus.
Könnte ich dann eine 9 V Batterie verwenden und diese dann an die DC Buchse des Arduinos schließen?

Ich sehe allerdings gerade, dass die Motoren einen Spannungsbereich von 3 - 9 V aufweisen. Eine 9 V Batterie
wäre dann zu wenig richtig? Könnte ich dann übergangsweise 2 9V Batterien in Reihe schalten ?

[HaWe]

im Prinzip: ja,
aber:
die 9V Batterie müsste auch schon 3000-5000mAh Kapazität haben, alles andere ist zu schwach (die kleinen 9V Blöcke für Waagen etc. taugen nichts, die sind bei weitem zu schwach und auf die Dauer auch viel zu teuer, wenn nicht wiederaufladbar).
Nimm doch 6x1.2V AA Zellen á 2600mAh, dann hast du 7.2V, das wär schon mal ein Anfang.