Platforma z chwytakami na gasienicach

[Marekk]

Witam,

W koncu udalo mi sie doprowadzic czesc mechaniczna "robota" do etapu, kiedy mozna go zaprezentowac na filmie. Konstrukcja jak wiele innych nieco wzorowana na kinowych "bohaterach". Troche wyroznia sie zastosowaniem komutatorow w dloniach (przez co maja ciagly obrot) oraz wydluzaniem szyi. Nieztety sterowannie na chwile obecna nie dziala poprawnie, po prostu mi nie wyszlo - na filmie powycinane sa fragmenty kiedy robot (a wlasciwie jego sterownik) zastanawia sie okolo 3 sekung przed kazdym ruchem. Jako napedy zastosowalem silniki DC z przekladnniami. Silniki maja po 2 wylaczniki krancowe zabezpieczajace na koncach ruchu. Zasilanie - akumulator 12V 12Ah.

 

[Treker (Damian Szymański)]

Super, faktycznie filmowa konstrukcja - dobra jest ta wydłużająca się szyja, można się zdziwić 😉

Jak zrealizowałeś czujniki "dotyku" w chwytakach? Jakie dalsze plany? Będziesz pracował nad lepszą wersją sterownika?

[Marekk]

Czujniki dotyku to 4 przyciski pozyskane z myszy komputerowych. Rozmieszczone w 4 rogach blachy maskujacej (z pryklejona guma). Blacha przymocowana luzno dwoma niedokreconymi nakretkami, luz na srubach = skokowi przelacznikow z myszy. Przelaczniiki podlaczone pod LEDy czerwono-zielone. Nacisniecie dowolnego przycisku lub kilku, powoduje (przez tranzystor) uruchomienie przekaznika, ktory wtraca rezystor w obwod silnika i ogranicza jego prad. Drugi palec chwytaka jest identyczny. Schwycenie przedmiotu (nacisniecie przyciskow w obu palcach) powoduje zadzialanie 2 przekaznikow i wtracenie 2 rezystorow w obwod silnika, co powoduje jego zatrzymanie przy lekkim oporze.

 

[Treker (Damian Szymański)]

@Marekk super, spodziewałem się zupełnie innej odpowiedzi i innego mechanizmu. Oryginalne podejście!

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Anonim]

Te chwytaki mnie rozbroiły 😮  Gratuluję niesamowitej konstrukcji choć to raczej sztuka dla sztuki ale od razu widać, że włożyłeś w nią serce. Napisz jeszcze czym ten robot jest sterowany.

[Marekk]

Jako napedy w robocie zastosowalem silniki DC z przekladniami oraz serwo przerobione na silnik. Najlatwiej zapewne sterowac nimi podajac zasilanie ze zmiennym PWM. Aby ruchy w gore i w dol robot wykonywal z jednakowa predkoscia, wymagane jest sprzezenie zwrotne. Zastosowalem taki sterownik: 

Uklad sprawdzilem i zestroilem ze zwyklym silnikiem jako obciazeniem. Po podlaczeniu do robota okazalo sie jednak, ze zwykly silnik zachowuje sie inaczej niz silnik z przekladnia i pod obciazeniem. Owszem, stabilizuje obroty, ale dopiero po 3-4 sekundach. Bede zmienial system sterowania, na chwile obecna nie mam koncepcji...jakies sugestie?

[Anonim]

Dodam tylko od siebie z doświadczenia, że silnikami na kluczach najlepiej sterować pośrednio w oparciu o moc nie samo napięcie. Trzeba przeliczyć napięcia i prądy na moc np w procentach i ustalić eksperymentalnie w zależności od możliwości danego silnika algorytm sterujący mocą. Tak jest zdecydowanie łatwiej opanować nawet bardzo toporny silnik ale trzeba monitorować prądy na cewkach.

[Marekk]

W sterowniku jest wyjscie na pomiar pradu. Jest rezystor szeregowy w obwodzie silnika. Podejrzewam jednak, ze uklad sie mocno skomplikuje. W ostatecznosci powroce do sterowania PWMem bez stabilizacji. Na chwile obecna nie mam skrystalizowanej koncepcji sterowania caloscia maszynerii. Zajalem sie modernizacja mechaniki. Dodam mozliwosc zginania tulowia i chowania go miedzy gasienice. Pomysl ten wynikl z faktu, iz robot nie miesci sie w bagazniku, a jazda z otwarta klapa i wystajacym robotem bywa stresujaca (zwlaszcza dla jadacych z tylu).

[grg0]

Dnia 30.05.2019 o 12:49, atMegaTona napisał:

Dodam tylko od siebie z doświadczenia, że silnikami na kluczach najlepiej sterować pośrednio w oparciu o moc nie samo napięcie. Trzeba przeliczyć napięcia i prądy na moc np w procentach i ustalić eksperymentalnie w zależności od możliwości danego silnika algorytm sterujący mocą. Tak jest zdecydowanie łatwiej opanować nawet bardzo toporny silnik ale trzeba monitorować prądy na cewkach. 

Możesz napisać coś więcej. Wydawało mi się, że od tego jest sterowanie PWM, gdzie moc dostarczana do odbiornika jest proporcjonalna do wypełnienia PWM i dzięki temu mamy liniowe sterowanie mocą.

[Anonim]

Może źle się wyraziłem, chodziło raczej o zależność momentu od mocy zadanej. Sterowanie mocą przez pwm jest liniowe ale moment obrotowy zależy również od typu i stanu silnika tj. obciążenia i fazy ruchu itd. Wybaczcie nieścisłość, nie jestem inżynierem ale już chyba wiadomo o co chodzi.

Sam pomiar prądu to nie jest jakieś wybitnie trudne zadanie, wystarczy shunt rezystor i wzmacniacz operacyjny.

Należy tu wziąć pod uwagę 2 czynniki: pobierany prąd i fazę ruchu. Faza ruchu wynika z zadanej wartości np w procentach np od 0 do jakiejś wartości. Ta wartość określa jak szybko silnik ma osiągnąć zadane obroty podczas startu i ostatecznie jest maksimum zadanej mocy. Algorytm wtedy przelicza potrzebną wartość pwm która podczas startu jest wyższa po czym zmniejsza się aby wyrównać prędkość obrotową. To samo podczas zatrzymywania tylko w drugą stronę. Wartości i sam algorytm trzeba dobrać eksperymentalnie dla danego silnika,jego obciążenia przy starcie, bezwładności po odłączeniu zasilania bo może okazać się, że potrzebne będzie hamowanie. W rezultacie osiągnąć można bardzo precyzyjną pracę bez potrzeby pilnowania pwm kwestia jedynie odpowiedniego doboru wartości zadanych. Proces hamowania też nie jest trudny do opanowania, to kwestia dobrania rezystancji pomiędzy końcami uzwojenia cewki po odłączeniu zasilania i może być sterowany przez ten sam algorytm. Zależy głównie od obciążenia silnika i w praktyce nie jest zawsze konieczne.

[Marekk]

Aby mieć zależność obrotów od wychylenia joysticka, a niezależne obroty od obciążenia, chyba najlepiej byłoby wprowadzić sprzężenie zwrotne. Może być enkorer, prądniczka, lub (to co próbuję, ale mi nie bardzo działa) pomiar SEM napięcia na silniku.

[marek1707]

To napisz jak próbujesz to zmierzyć (zapodaj koniecznie schemat aktulanego układu) i co nie działa.

[Marekk]

W pierwszej wersji wszystkie silniki były zasilane ze sterownika PWM według schematu „Sterownik silnika DC”. Działało, tyle że prędkość ruchu zależna była od obciążenia. To zrozumiałe gdyż żadnego sprzężenia zwrotnego w układzie nie ma. Wtedy znalazłem schemat „Czeski  stabilizator” obrotów. Opublikowany w Amaterske Radio 7/2003. Połączyłem oba schematy i dodałem drugi identyczny kanał. Powstał schemat „Stabilizator obrotów 2 silników”.

Działanie układu: Na wyjściu 14 układu LM324 pojawia się sygnał blokujący Mosfety na 10% czasu, tak że PWM może być  0 - 90%. W czasie zablokowania Mosfetów (silniki nie zasilane) ten sam sygnał przełącza układ scalony 4052 i SEM indukowane przez silnik przechodzi przez 10k, 10k, 4052 na kondensator 22n. Napięcie z kondensatora  (odpowiadające SEM) buforowane mamy na wyjściu 8 układu LM324. Na wyjściu 1 tego układu napięcie 5v - 0 - 5V zależy od położenia joysticka. Oba napięcia porównuje (?) Układ na wejściach 5 i 6. Jeśli SEM jest za małe, napięcie na wyjściu 7 jest większe i na wyjściu 8 mamy większe wypełnienie PWM. (Jest ograniczane do 90%). Zatem stabilizator dąży do utrzymania napięcia SEM (zależnego od obrotów) bliskiego napięciu zadanemu przez joystick.

Tyle teorii. Obroty rzeczywiście stabilizują się, ale dopiero po 2-3 sekundach, co baaardzo utrudnia sterowanie. Układ testowałem na silniku bez przekładni i jakiegokolwiek obciążenia, działał bez widocznej zwłoki. Pod pełnym obciążeniem w realnej konstrukcji startuje z opóźnieniem. Zwykły sterownik PWM był wygodniejszy.

Sterownik silnika DC.pdf Stabilizator obrotow 2 silnikow.pdf

[InspektorGadzet]

48 minut temu, Marekk napisał:

Działanie układu: Na wyjściu 14 układu LM324 pojawia się sygnał blokujący Mosfety na 10% czasu, tak że PWM może być  0 - 90%. W czasie zablokowania Mosfetów (silniki nie zasilane) ten sam sygnał przełącza układ scalony 4052 i SEM indukowane przez silnik przechodzi przez 10k, 10k, 4052 na kondensator 22n.

Strasznie to przekombinowane. Nie prościej przez mikrokontroler mostek H ustawiać w stan odcięcia (tzw wolny bieg) i mierzyć napięcie? Rozwiązanie proste, sprawdzone, używane w dekoderach DCC.

Edytowano Lipiec 22, 2019 przez InspektorGadzet

[marek1707]

2 godziny temu, InspektorGadzet napisał:

Strasznie to przekombinowane

Jeśli chcesz oglądać układy pozbawione mikrokontrolerów, to musisz zacząć się przyzwyczajać. To doskonały sposób by zobaczyć jak pętle for czy while wymieniają się na wzmacniacze operacyjne 🙂 Niestety to już kolejny Twój post w którym kompletnie nie odnosisz się do problemu autora wątku. Nic go nie obchodzi DCC a nas tym bardziej to, że coś o nich wiesz. Mamy ten schemat, ten działający układ i konkretne objawy. Przyznaj, że każdy głupi potrafi napisać "Ee, to słabe. Lepiej zróbcie układ od nowa wg jakiegoś tam schematu, ludzie tak robią, wierzcie mi." Więc jeśli nie masz nic merytorycznego w sprawie o którą dość precyzyjnie pyta Marekk, to po zwyczajnie odpuść. Już wiemy, że coś tam robiłeś i zapewne dużo wiesz, nie musisz wciąż tego udowadniać. Gdybyś jeszcze umiał pisać na temat to byłby ideał, spróbuj.

A wracając do tematu, widzę jedno główne źródło problemu: moim zdaniem układ jest za prosty.

Wg mnie choruje on na nieidealne (w sensie słabo trafiające w czasie) sterowanie kluczami analogowymi. Jeżeli próbkowanie rozmija się choć trochę z załączaniem głównego tranzystora, to na kondensatorze pamiętającym zaczynasz dostawać ślady napięcia zasilania. To może być spory procent tego co widzi dalsza część układu i ten błąd rośnie wraz ze spadkiem obrotów, bo zasilanie jest zawsze duże a back-EMF małe. Tak więc przyjrzałbym się sygnałowi na C11 - czy nie ma tam jakichś gwałtownych wzrostów na początku lub na końcu czasu próbkowania.Problem może brać się choćby z tego, że (pomijając używanie wolnych wzmacniaczy operacyjnych do sterowania układami cyfrowymi) np. wyjście IC1-C jest obciążone układem różniczkującym C10/R15 który na pewno wpływa (niesymetrycznie) na kształt sygnału wyjściowego tego wzmacniacza. Poza tym wzmacniacz w otwartej pętli ma bardzo małe pasmo a tutaj używamy go jako komparatora ze wzmocnieniem ile fabryka dała - to słabe. Przy wolnym zboczu sygnału z IC1-C (i to samo z IC1-B, też robi za komparator) nie masz gwarancji, że poziom przy jakim zadziałają bramki 4011 będzie taki sam przy jakim przełączą klucze analogowe a wtedy czasy się rozjeżdżają i kondensator łapie zasilanie z (jeszcze lub już) włączonego tranzystora.

Dziwnie słabe wydaje mi się sterowanie stopnia wyjściowego. T3 napędzany jest przez 100k i wcale nie jestem pewien, czy wchodzi w nasycenie w sytuacji, gdy ma szybko wyłączyć bazę T2 i tym samym  bramkę MOSFETa. Akurat w tym miejscu nie oszczędzałbym słabiutkich 4011 pracujących równolegle. Nie potrzebujemy poprawnych poziomów logicznych tylko mocniejsze sterowanie tranzystora.

Kluczowym jest obejrzenie jak wygląda sygnał sterowania kluczy 4053 względem sygnału na bramce MOSFETa. Jeżeli zachodzą na siebie, to trzeba to przerobić bo pomiar back-EMF wtedy zwyczajnie kłamie.