Drugi micromouse

[Harnas]

Nadszedł więc czas na opisanie nieco następcy Stuarta.

Po długich namysłach postanowiłem że będzie podobny do Tetry. Czyli 4 koła, mniej więcej takie same wymiary oraz rozstaw czujników.

Długo zastanawiałem się nad wyborem napędu. Cena faulhaberków troszkę mnie przeraża, więc zainteresowałem napędami modelarskimi. Okazało się że za niewielką cenę można dostać silnik przewyższający moc faulhaberków. Wybór ostatecznie padł na

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=5431

Regulatory mam zamiar wykonać we własnym zakresie, korzystając z wbudowanych w procesor STM32F103RDT6 timerów z zaawansowanymi funkcjami, dedykowanych do sterowania silnikami.

Na pokładzie będzie żyroskop oraz akcelerometr dla którego nie wymyśliłem jeszcze zastosowania 🙂

Co do enkoderów to nie będę narazie zdradzał mojego pomysłu 🙂

A teraz coś przyjemniejszego dla oka:

Aktualnie najbardziej obawiam się możliwości zacinania się przekładni, i stoję przed wyborem felg oraz wymyśleniem nazwy.

Ogumienie to na 99% oponki z mini-z.

Czekam na komentarze 🙂

[MatManiak]

No, w końcu pokazałeś co tam kombinujesz po cichutku 😉

Niezwykle ciekawy projekt, z dość unikatowymi silnikami jak na micromouse - z BLDC myszy jeszcze nie widziałem.

Ten biały prostopadłościan między silnikami, to bateria oczywiście, tak? Widzę, że dość spora jest - jaką pojemność planujesz?

Napisałeś też, że te silniki mają większą moc od Faulhaberów - jak to policzyłeś? Bo ja nie widzę na HK takiego parametru jak torque czy czegoś podobnego - podana jest liczba rpm/v tylko.

Jaki planujesz mieć prześwit między podłożem a podwoziem? Bo wg HK ten silnik ma 22mm średnicy, a koła mini-z 24-25mm, więc nawet jak zastosujesz laminat 1mm, to bedziesz musiał chyba zrobić w nim wycięcie na silniki (tak jak w tetrze itp), a i tak bedziesz mieć tylko 1mm od podłoża. Oczywiście to w sytuacji, gdy oś silnika jest w płaszczyźnie z osiami kół (równolegle do podłoża), bo możesz dać silnik wyżej, ale wtedy musisz mieć sporych rozmiarów zębatkę atakującą, by zachować odpowiednią odległość pomiędzy dwoma kołami które są obok siebie (by się nie zetkneły). No chyba, że planujesz 2 stopnie przekładni, ale w przypadku przekładni takiej jak w tetra, takie rozwiązanie może być problematyczne. Tetra używa silników o średnicy 17mm, koła mają 24mm, a prześwit jest minimalny w tym robocie..

[bulibulibu]

Silniki mocne są, ale wiesz na co się piszesz biorąc się za bezszczotkowce? To jednak nie jest to samo co zwykłe silniki DC. Ale projekt sam w sobie bardzo interesujący. Zobaczymy co się będzie działo w MM po wakacjach - zapowiada się interesująco. 🙂

[Treker (Damian Szymański)]

Ja tam się na tym nie znam, ale czy w sumie bez szczotkowe nie są dość ciężkie w sterowaniu do takich zastosowań? Sterowanie na niskich obrotach tymi silnikami chyba będzie trudne...

[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

[baton]

No, wygląda na to, że konkurencja w MM w nowym roku akademickim faktycznie będzie niezła, to super!

Prawdę mówiąc też obawiam się co do dobrego wysterowania tych silników, ale jeśli się uda, to osiągi powinny być rewelacyjne. Może po prostu duże przełożenie przekładni pomoże?

A co do wysokości, silnik może bez problemu być powyżej osi kół, nie widzę przeciwwskazań.

Dobry pomysł z lipolem między silnikami! Ale faktycznie wygląda na sporego..

A enkodery w BLDCku teoretycznie w ogóle potrzebne nie są 😉

[MatManiak]

Prawdę mówiąc też obawiam się co do dobrego wysterowania tych silników, ale jeśli się uda, to osiągi powinny być rewelacyjne. Może po prostu duże przełożenie przekładni pomoże?

A co do wysokości, silnik może bez problemu być powyżej osi kół, nie widzę przeciwwskazań.

Ja widzę przeciwwskazania i to dość spore - lepiej to obrazują poniższe obrazki:

(to zdjęcia myszy decimus 4)

Chodzi o to, że gdy dasz silniki wyżej, koła będą musiały być bliżej siebie, by zachować odpowiednie przyleganie kół zębatych (tych na kołach, z zębatką na silniku). Na tych fotkach silniki są w jednej linii, a i tak nie dużo brakuje do stykania się kół. Podnosząc silnik wyżej, trzeba by zastosować większą zębatkę atakującą (większa ilość zębów), a to zmniejsza stopień przekładni... Co innego przy stosowaniu tylko 2 kół - wtedy również nie widzę problemu. Ale całkiem możliwe, że Harnas zastosuje 2 poziomy przekładni - wtedy też nie widzę problemu (poza utrudnieniem sobie życia bardziej skomplikowanym mechanizmem, niż najprostszy z możliwych, stosowanych w tetrze).

A enkodery w BLDCku teoretycznie w ogóle potrzebne nie są 😉

No ja się tam nie znam na BLDC, ale tam jest chyba sterowanie trójfazowe, czyli coś podobnego jak w silnikach krokowych. Warto też rozważyć opcję użycia enkoderów magnetycznych z Austria Microsystems, bo mają kilka trybów działania i jednym z nich jest właśnie działanie jako (precyzyjny) sterownik silników BLDC:)

[Dawid 95]

Co do sterowania silnikami BLDC przez enkoder AS to sam bym się dowiedział czegoś na ten temat. Macie jakieś informacje o tym ?

Do pełnej kontroli BLDC czujniki są konieczne.

[Harnas]

Więc tak. Oś silników jest w jednej linii z osią kół. Daje to około 1mm prześwitu, pomiędzy podłożem a spodem robota. Silniki będą umieszczone w wycięciu na płytce, dzięki czemu krawędź silnika będzie praktycznie równo z dolną częścią podłoża.

Średnica silników to 22.5mm a ja zakładam dla zapasu 23mm.

Te silniki które mam posiadają 3 pary biegunów, więc daje to przy sterowaniu jak silnikiem krokowym skok równy 40°, a po przekładni 10:42 daje skok na kole mniejszy niż 1°, czyli około 2mm.

Enkodery AS5040 mogą sterować tylko silnikami bldc z 1 i 2 parami biegunów.

[marek1707]

Enkodery konieczne do BLDC nie są ale wtedy start i praca na wolnych obrotach będą makabryczne. Znakomita większość regulatorów modelarskich właśnie tak ma, choć ostatnio dużo się poprawiło na plus. Po prostu początkowy brak sprzężenia od położenia wału wymusza start i rozkręcanie "w ciemno". Inna sparawa, że mając tak otwartą konstrukcję silnika (wirnik tu jest na zewnątrz, w końcu to outrunner) można pokusić się o wmontowanie czujników Halla tuż pod wirujący "dzwonek" od strony podstawy silnika, w pobliże przejeżdżających magnesów. Każdy ARM poradzi sobie z algorytmem komutacji, skoro poczciwa ATmega robi to bez problemu. Tego nie steruje się jak krokowca. Tutaj raczej musisz nadążać komutacjami tranzystorów za obrotami silnika czyli robisz taki komutator niby mechaniczny i to jest pewna zamknięta całość a obroty regulujesz wypełnieniem przebiegów PWM czyli jakby regulując prąd uzwojeń i patrzysz jak wyszło - czyli jak w poczciwym DC. Nie musisz za to robić enkodera - funkcje komutatora muszą bezwzględnie znać aktualne położenie wału bo bez tego nic nie zadziała.

Z punktu widzenia montażu w myszy wirująca "obudowa" nie jest miłą rzeczą i trzeba jakoś to zamocować wyłącznie poprzez podstawę silnika. Takie oddalenie punktu przyłożenia siły poprzecznej (zębatka chyba tak właśnie wyrabia łożyska) od punktu mocowania spowoduje, że konstrukcja będzie wiotka. Samolotom to nie przeszkadza, śmigło jest najczęściej wyważone i ciągnie (lub pcha - bo montaż silnika może być odwrotny mimo, że wciąż z przodu samolotu to wał wychodzi przez podstawę) po osi. Tutaj, hm, no nie wiem. Istnieją też wykonania BLDC z wirnikiem umieszczonym wewnątrz stałej obudowy i wtedy takie coś nie różni się od zwykłego silniczka DC - no może tym, że ma trzy druty zamiast dwóch. Takie cosie są jednak raczej wysokoobrotowe (mają duże Kv) ale z powodu bardziej zwartej konstrukcji (łożysko tuż przy nasadzie wystającego wałka) latają w heli i najczęściej mają wałek jakoś podcięty do zamocowania zębatki atakującej - już poducent przewiduje pracę z przekładnią. Mam w domu kilka takich które specjalnie były zrobione jako zamiennik standardowych silników DC, takie same obudowy, wirnik w środku i nawet mocowania identyczne. Wtedy pasują nawet typowe przekładnie lotnicze od tamtych silników. Oczywiście są też dedykowane przekładnie do BLDC choć moim zdaniem z uwagi na szerokie zakres obrotów przy dobrej sprawności silnika, nie widzę ich praktycznego zastosowania. Zwykle mają 3:1..5:1.

[koval_blazej]

funkcje komutatora muszą bezwzględnie znać aktualne położenie wału bo bez tego nic nie zadziała.

Większość regulatorów i silników nie ma chyba żadnej informacji o położeniu wału? Czujniki widziałem tylko w silnikach do samochodów i to droższych - w lotniczym żadnym. Brak zrozumienia jak to działa w tych bez sensorów męczy mnie od jakiegoś czasu.

[Harnas]

marek1707, będę robił to prawie tak samo jak opisujesz + enkodery.

W tych silnikach są chyba 2 łożyska. Jedno przy mocowaniu i jedno gdzieś przy cewkach.

Póki co myślę że wystarczy "łożysko" ze ślizgającego się wału w niewiele większych od niego otworze.

koval_blazej, wystarczy poszukać w internecie. Naprawdę jest o tym masa materiałów.

[MatManiak]

Co do sterowania silnikami BLDC przez enkoder AS to sam bym się dowiedział czegoś na ten temat. Macie jakieś informacje o tym ?

Do pełnej kontroli BLDC czujniki są konieczne.

http://www.ams.com/eng/content/download/1285/7214/file/AS5040_Datasheet_v2_01.pdf

Tryb pracy 3.X.

Ale faktycznie tak jak pisze Harnas, zgodnie z notą katalogową, ten enkoder umożliwia pracę komutacyjną tylko z 1 parą albo 2 parami.

A odnośnie zastosowania enkoderów, to tak jak pisał marek1707, łatwo zrobić enkoder (chociażby opytyczny) dlatego, że wiruje cała obudowa silnika, więc paski można nakleić na obudowie, a na laminacie pod spodem zrobić odczyt czujnikiem odbiciowym.

Więc tak. Oś silników jest w jednej linii z osią kół. Daje to około 1mm prześwitu, pomiędzy podłożem a spodem robota. Silniki będą umieszczone w wycięciu na płytce, dzięki czemu krawędź silnika będzie praktycznie równo z dolną częścią podłoża.

Średnica silników to 22.5mm a ja zakładam dla zapasu 23mm.

1mm to nie dużo - nie boisz się, że mysz może zahaczyć o podłoże, gdy bedzie nierówny labirynt (np. będzie łączenie płyt)? Ty ze swoim Stuartem zwiedziłeś parę labiryntów, więc pytam jak to wygląda w praktyce, bo ja też mam problem z prześwitem w swoim projekcie i nie wiem właśnie czy 1mm wystarczy, szczególnie dla konstrukcji 2 kołowej.

[Harnas]

MatManiak, dokładnie jak piszesz. Chce zastosować podobne enkodery do tych w robocie PocketBot.

Uskoki na łączeniu płyt były chyba tylko we Wrocławiu. Chyba wszystkie inne labirynty były z jednej płyty.

[grabo]

Uskoki na łączeniu płyt były chyba tylko we Wrocławiu

... i w Warszawie 😉

[MatManiak]

Uskoki na łączeniu płyt były chyba tylko we Wrocławiu

... i w Warszawie 😉

Grabo, to co wobec tego sądzisz o prześwicie 1-2mm? Wystarczający? Chyba gdzieś czytałem na forum, że na jakiś zawodach coś tam musiałeś modyfikować w devilu, bo był "niekompatybilny z podłożem" - o co chodziło? 😉 (sorki za lekki offtop)

Harnas, nie napisałeś nic jeszcze w kwestii baterii - może wystarczyłaby mniejsza? Dlaczego nie dałeś jej z tyłu (tak na oko to by weszła)? Chodzi o lepsze rozłożenie masy (docisk) na 4 koła?