Komponenten eines AMR: Unterschied zwischen den Versionen

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Komponenten eines AMR (autonomer mobiler Roboter) auf Basis eines 1:10 Modellfahrzeugs.
Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Komponenten eines AMR (autonomer mobiler Roboter) auf Basis eines 1:10 Modellfahrzeugs.


= Architekturübersicht =


== Hardware-Komponenten ==
= Hardware-Komponenten =
=== Motor ===
=== Lenkservo ===
=== Fernbedienungsempfänger ===
Der Fernbedienungsempfänger empfängt die Radiosignale der Fernbedienung und gibt Steuersignale zum Lenkservo und Fahrtenregler ab. Die Stromversorgung des Empfängers erfolgt über den Fahrtenregler, der wiederum die Versorgung von Fahrakku entnimmt. Gemessen ist ein Versorgungspegel von 6V.


== Software-Komponenten ==
== Fernbedienungsempfänger ==
Diese Beschreibung beschränkt sich zunächst auf dem Fernbedienungsempfänger '''Futaba F143F 50MHz FM'''. Nichtsdestotrotz können die hier enthaltene Informationen auf andere Empfänger für die gleiche Anwendung übertragen werden.
 
Der Fernbedienungsempfänger empfängt die Radiosignale der Fernbedienung und gibt Steuersignale zum Lenkservo und Fahrtenregler ab.
 
 
=== Anschlüsse ===
Die Stromversorgung des Empfängers erfolgt über den Fahrtenregler, der wiederum die Versorgung von Fahrakku entnimmt. Gemessen ist ein Versorgungspegel von 6V.
 
Die Versorgung des Empfängers kann auch über den '''BAT- oder B/C-Anschluss''' erfolgen. Zu beachten ist, dass die Masse- und Versorgungsanschlüsse jeweils über alle Steckplätze kurzgeschlossen sind. An den Anschlüssen CH1 - CH3 können 3 Ausgänge angeschlossen werden. Hier werden der Fahrtenregler an CH1 und der Lenkservo an CH3 angeschlossen.
 
 
<gallery>
Datei:Fernbed Skizze.png|Skizze des Fernbedienungs-empfängers '''Futaba F143F'''
</gallery>
 
 
=== Lenk-Signal ===
Das Lenksignal wird als PWM-Signal vom Empfänger an dem Lenkservo gegeben. Das Signal ist wie folgend beschaffen:
 
{| class="wikitable"
! Parameter
! Wert
|-
| Amplitude
| 3 V
|-
| Periodendauer
| 18,50 ms
|-
| Frequenz
| 54 Hz
|-
| Pulsweite Lenkung 0-Position
| 1,52 ms
|-
| Tastgrad Lenkung 0-Position
| 8,22%
|-
| Pulsweite Lenkung Rechts
| 1,10 ms
|-
| Tastgrad Lenkung Rechts
| 5,94%
|-
| Pulsweite Lenkung Links
| 1,92 ms
|-
| Tastgrad Lenkung Links
| 10,38%
|}
 
<gallery>
Datei:Fernbed Lenksignal Periode.png|Periodendauer des PWM-Lenksignals
Datei:Fernbed Lenksignal Amplitude.png |Amplitudenmessung des PWM-Lenksignals
Datei:Fernbed Lenksignal 0-Pos Pulsweite.png |Pulsweite bei Lenkwinkel = 0
Datei:Fernbed Lenksignal Rechts.png  |Pulsweite bei Rechtsauschlag
Datei:Fernbed Lenksignal Links.png |Pulsweite bei Linksauschlag
</gallery>
 
 
=== Gas-Signal ===
Ähnlich wie das Lenksignal wird das Gassignal in einem PWM-Signal moduliert. Das Signal hat folgende Eigenschaften:
 
{| class="wikitable"
! Parameter
! Wert
|-
| Amplitude
| 2,7 V
|-
| Periodendauer
| 18,50 ms
|-
| Frequenz
| 54 Hz
|-
| Pulsweite bei Pedal 0-Position
| 1,50 ms
|-
| Tastgrad Pedal 0-Position
| 8,11 %
|-
| Pulsweite Vollgas Vorwärts
| 1,93 ms
|-
| Tastgrad Vollgas Vorwärts
| 10,43 %
|-
| Pulsweite Vollgas Rückwärts
| 1,11 ms
|-
| Tastgrad Vollgas Rückwärts
| 6 %
|}
 
<gallery>
Datei:Fernbed Gassignal Periode.png|Periodendauer des PWM-Gassignals
Datei:Fernbed Gassignal Amplitude.png |Amplitudenmessung des PWM-Gassignals
Datei:Fernbed Gassignal 0-Pos Pulsweite.png |Pulsweite bei Pedalstellung = 0
Datei:Fernbed Gassignal Vollgas Vorwärts.png  |Pulsweite bei Vollgas in Vorwärtsrichtung
Datei:Fernbed Gassignal Vollgas Rückwärts.png |Pulsweite bei Vollgas in Rückwärtsrichtung
</gallery>
 
=== Signalschwankungen ===
Die oben dargestellten Pulsbreiten der Signale schwanken bei konstanter Betätigung der Fernbedienung um ca. 65µs.
<gallery>
Datei:Fernbed_Gassignal_Schwankung_Pulsbreite.png|Schwankung der Pulsbreite der Fernbedienungssignale
</gallery>
 
 
== Lenkservo ==
{| class="wikitable"
! Pin !! colspan="2" | Farbe !! Funktion
|-
| 1
! style="background-color: brown;" | &nbsp;
| Braun
| GND
|-
| 2
! style="background-color: red;" | &nbsp;
| Rot
| Vcc
|-
| 3
! style="background-color: white;" | &nbsp;
| Weiß
| PWM-Eingang
|}
== Fahrtenregler ==
{| class="wikitable"
! Pin !! colspan="2" | Farbe !! Funktion
|-
| 1
! style="background-color: black;" | &nbsp;
| Schwarz
| GND
|-
| 2
! style="background-color: red;" | &nbsp;
| Rot
| Vcc
|-
| 3
! style="background-color: white;" | &nbsp;
| Weiß
| PWM-Eingang
|}
== Motor ==
=== Anschlüsse ===
Der Motor verfügt über zwei Anschlüsse. Der erste Anschluss dient zur Steuerung der drei Phasen des Motors '''A, B und C''' seitens des Fahrtenregler. Da diese Leitungen hohe Ströme führen, ist äußerste Vorsicht bei der Umgang mit denen geboten. Der zweite Anschluss ist der Sensoranschluss. Hier überträgt der Motor der Stand der Phasen an dem Fahrtenregler weiter, um genaue Ansteuerung zu ermöglichen.
 
=== Hall-Sensor ===
Der Sensoranschluss des Motors wird in Form eines 6-poligen ZH-Buchse mit Rastermaß 1,5mm bereitgestellt. Die Signale sind wie folgend belegt:
<gallery>
Datei:Motor Hallsensor Anschluss.png|Hall-Sensor-Anschluss
</gallery>
{| class="wikitable"
! Pin !! colspan="2" | Farbe !! Funktion
|-
| 1
! style="background-color: black;" | &nbsp;
| Schwarz
| GND
|-
| 2
! style="background-color: orange;" | &nbsp;
| Orange
| Phase A
|-
| 3
! style="background-color: white;" | &nbsp;
| Weiß
| Phase B
|-
| 4
! style="background-color: green;" | &nbsp;
| Grün
| Phase C
|-
| 5
! style="background-color: blue;" | &nbsp;
| Blau
| NC
|-
| 6
! style="background-color: red;" | &nbsp;
| Rot
| NC
|}
 
Bei etwa der maximalen Geschwindigkeit ergeben sich Motorphasen der Periodendauer von ca. 10,2ms. Die Mindestzeit zwischen zwei Flanker der Hall-Phasen beträgt dabei ca. 1,5ms. Weitere Informationen zu Geschwindigkeitsermittlung durch die Hall-Signale sind verfügbar unter: [[Signalverarbeitung]] und [[Geschwindigkeitsermittlung]]
 
<gallery>
Datei:Hallsensor Vorwärts vollgas.png|Hall-Signale des Motors bei maximaler Geschwindigkeit
</gallery>
 
= Software-Komponenten =
 
[[Kategorie:AMR]]

Aktuelle Version vom 17. Juli 2015, 09:20 Uhr

Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Komponenten eines AMR (autonomer mobiler Roboter) auf Basis eines 1:10 Modellfahrzeugs.

Architekturübersicht

Hardware-Komponenten

Fernbedienungsempfänger

Diese Beschreibung beschränkt sich zunächst auf dem Fernbedienungsempfänger Futaba F143F 50MHz FM. Nichtsdestotrotz können die hier enthaltene Informationen auf andere Empfänger für die gleiche Anwendung übertragen werden.

Der Fernbedienungsempfänger empfängt die Radiosignale der Fernbedienung und gibt Steuersignale zum Lenkservo und Fahrtenregler ab.


Anschlüsse

Die Stromversorgung des Empfängers erfolgt über den Fahrtenregler, der wiederum die Versorgung von Fahrakku entnimmt. Gemessen ist ein Versorgungspegel von 6V.

Die Versorgung des Empfängers kann auch über den BAT- oder B/C-Anschluss erfolgen. Zu beachten ist, dass die Masse- und Versorgungsanschlüsse jeweils über alle Steckplätze kurzgeschlossen sind. An den Anschlüssen CH1 - CH3 können 3 Ausgänge angeschlossen werden. Hier werden der Fahrtenregler an CH1 und der Lenkservo an CH3 angeschlossen.


  • Skizze des Fernbedienungs-empfängers Futaba F143F

    Skizze des Fernbedienungs-empfängers Futaba F143F


Lenk-Signal

Das Lenksignal wird als PWM-Signal vom Empfänger an dem Lenkservo gegeben. Das Signal ist wie folgend beschaffen:

Parameter Wert
Amplitude 3 V
Periodendauer 18,50 ms
Frequenz 54 Hz
Pulsweite Lenkung 0-Position 1,52 ms
Tastgrad Lenkung 0-Position 8,22%
Pulsweite Lenkung Rechts 1,10 ms
Tastgrad Lenkung Rechts 5,94%
Pulsweite Lenkung Links 1,92 ms
Tastgrad Lenkung Links 10,38%
  • Periodendauer des PWM-Lenksignals

    Periodendauer des PWM-Lenksignals

  • Amplitudenmessung des PWM-Lenksignals

    Amplitudenmessung des PWM-Lenksignals

  • Pulsweite bei Lenkwinkel = 0

    Pulsweite bei Lenkwinkel = 0

  • Pulsweite bei Rechtsauschlag

    Pulsweite bei Rechtsauschlag

  • Pulsweite bei Linksauschlag

    Pulsweite bei Linksauschlag


Gas-Signal

Ähnlich wie das Lenksignal wird das Gassignal in einem PWM-Signal moduliert. Das Signal hat folgende Eigenschaften:

Parameter Wert
Amplitude 2,7 V
Periodendauer 18,50 ms
Frequenz 54 Hz
Pulsweite bei Pedal 0-Position 1,50 ms
Tastgrad Pedal 0-Position 8,11 %
Pulsweite Vollgas Vorwärts 1,93 ms
Tastgrad Vollgas Vorwärts 10,43 %
Pulsweite Vollgas Rückwärts 1,11 ms
Tastgrad Vollgas Rückwärts 6 %
  • Periodendauer des PWM-Gassignals

    Periodendauer des PWM-Gassignals

  • Amplitudenmessung des PWM-Gassignals

    Amplitudenmessung des PWM-Gassignals

  • Pulsweite bei Pedalstellung = 0

    Pulsweite bei Pedalstellung = 0

  • Pulsweite bei Vollgas in Vorwärtsrichtung

    Pulsweite bei Vollgas in Vorwärtsrichtung

  • Pulsweite bei Vollgas in Rückwärtsrichtung

    Pulsweite bei Vollgas in Rückwärtsrichtung

Signalschwankungen

Die oben dargestellten Pulsbreiten der Signale schwanken bei konstanter Betätigung der Fernbedienung um ca. 65µs.

  • Schwankung der Pulsbreite der Fernbedienungssignale

    Schwankung der Pulsbreite der Fernbedienungssignale


Lenkservo

Pin Farbe Funktion
1   Braun GND
2   Rot Vcc
3   Weiß PWM-Eingang

Fahrtenregler

Pin Farbe Funktion
1   Schwarz GND
2   Rot Vcc
3   Weiß PWM-Eingang

Motor

Anschlüsse

Der Motor verfügt über zwei Anschlüsse. Der erste Anschluss dient zur Steuerung der drei Phasen des Motors A, B und C seitens des Fahrtenregler. Da diese Leitungen hohe Ströme führen, ist äußerste Vorsicht bei der Umgang mit denen geboten. Der zweite Anschluss ist der Sensoranschluss. Hier überträgt der Motor der Stand der Phasen an dem Fahrtenregler weiter, um genaue Ansteuerung zu ermöglichen.

Hall-Sensor

Der Sensoranschluss des Motors wird in Form eines 6-poligen ZH-Buchse mit Rastermaß 1,5mm bereitgestellt. Die Signale sind wie folgend belegt:

  • Hall-Sensor-Anschluss

    Hall-Sensor-Anschluss

Pin Farbe Funktion
1   Schwarz GND
2   Orange Phase A
3   Weiß Phase B
4   Grün Phase C
5   Blau NC
6   Rot NC

Bei etwa der maximalen Geschwindigkeit ergeben sich Motorphasen der Periodendauer von ca. 10,2ms. Die Mindestzeit zwischen zwei Flanker der Hall-Phasen beträgt dabei ca. 1,5ms. Weitere Informationen zu Geschwindigkeitsermittlung durch die Hall-Signale sind verfügbar unter: Signalverarbeitung und Geschwindigkeitsermittlung

  • Hall-Signale des Motors bei maximaler Geschwindigkeit

    Hall-Signale des Motors bei maximaler Geschwindigkeit

Software-Komponenten

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