Wheelie - ein DIY-Segway: Unterschied zwischen den Versionen
| Zeile 40: | Zeile 40: | ||
Nach Überarbeitung der Verkabelung und Zusammenbau des Bausatzes erfolgte der Anschluss des ''Wheelies'' an das beiliegende Ladegerät. | Nach Überarbeitung der Verkabelung und Zusammenbau des Bausatzes erfolgte der Anschluss des ''Wheelies'' an das beiliegende Ladegerät. | ||
Dieses Ladegerät verfügt über eine Kontroll-Diode. Ein rotes Leuchten dieser Diode zeigt, dass die Akkus geladen werde, eine grünes signalisiert das Ende des Ladevorgangs. <br />Etwa zwei Stunden nach Anschluss des Ladegerätes zeigte die Kontroll-Diode ein zwischen Rot und Grün wechselndes Blinken. Dieses Signalisiert einen Problem beim Ladevorgang. Eine Spannungsmessung zeigte den Autoren, dass die Batteriespannung etwa im Sekundentakt um 0,1 Volt fällt, ohne sich auf einen stabilen Wert einzupendeln. Es wird daher vermutet, dass die lange Lagerung zur Beschädigung der Akkumulatoren geführt hat, die sie für den Betrieb untauglich machen. | Dieses Ladegerät verfügt über eine Kontroll-Diode. Ein rotes Leuchten dieser Diode zeigt, dass die Akkus geladen werde, eine grünes signalisiert das Ende des Ladevorgangs. <br />Etwa zwei Stunden nach Anschluss des Ladegerätes zeigte die Kontroll-Diode ein zwischen Rot und Grün wechselndes Blinken. Dieses Signalisiert einen Problem beim Ladevorgang. Eine Spannungsmessung zeigte den Autoren, dass die Batteriespannung etwa im Sekundentakt um 0,1 Volt fällt, ohne sich auf einen stabilen Wert einzupendeln. Es wird daher vermutet, dass die lange Lagerung zur Beschädigung der Akkumulatoren geführt hat, die sie für den Betrieb untauglich machen. | ||
Nach Beschaffung, Einbau und Ladung von adäquaten Ersatz-Akkumulatoren '''verweis auf BOM''' wurde zunächst ein unbemannter Test durchgeführt, um die Korrektheit des Zusammenbaus und die Funktion von Regelung und Lenkung qualitativ zu prüfen. Diesem unbemannten Test folgte ein bemannter Test. | |||
Der bemannte Test wurde durch den [[Benutzer:Alexander Schirrmeister| Testfahrer]] abgebrochen, da es während der Fahrt zu Geruchsentwicklung kam. Die anschließende Untersuchung der Elektronik zeigte Lack-Ablösungen und Defekte von gleicher Gestalt wie jene an oben erwähnter Platine. Diese Beobachtung führt zu der Annahme, dass es sich um einen System-inhärenten Fehler handelt. | |||
Zur genaueren Ergründung möglicher Fehlerursachen wurde die Expertise von Herrn Ramesohl eingeholt. | |||
Die Analyse der Platine führt zu der Vermutung, dass die Kontakt-Pads der zu den H-Brücken gehörenden MOSFETs unterdimensioniert sind. Eine mögliche Lösung dieses Problems stellt die Aufdickung der Pads mit Lötzinn oder das Auflöten von Silber- oder Kupferdraht dar. Mit den bereits beschädigten Platinen könnte ebenso verfahren werden. Hier wären über dies der Austausch der MOSFETs und eine Überprüfung der sonstigen Bauteile von Nöten, da eine Beschädigung dieser durch den aufgetretenen Defekt nicht auszuschließen ist. | |||
Über die Fehlersuche hinausgehend wurde im Gespräch mit Herrn Ramesohl die Idee angestoßen, dass die bestehende Elektronik durch die Entfernung des verbauten [https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega168 ATmega16] und Ersetzung durch einen Arduino weiter genutzt werden kann. Dieses Vorgehen böte den Vorteil einer einfacheren Programmierung und der Einsatzmöglichkeit von Matlab und Simulink. | |||
= Anforderung = | = Anforderung = | ||
Version vom 15. August 2019, 15:23 Uhr
Autoren: Marius Köhler, Alexander Schirrmeister
Betreuer: Prof. Schneider
Art: Praxissemester
Projektlaufzeit: SoSe 2019
Einleitung
Der vorliegende Artikel befasst sich mit dem Projekt "Wheelie - ein DIY-Segway", welches im Sommersemester 2019 von Alexander Schirrmeister und Marius Köhler im Rahmen eines Praxissemesters bearbeitet wurde.
Im Zuge dieses Projekts wurde ein DIY-Segway-Bausatz der Firma Elektor analysiert, aufgebaut und getestet. Darauf folgend wurde ein Selbstbau auf Basis der mechanischen Komponenten des Bausatzes und einer eigens getroffenen Auswahl von elektronischen Komponenten durch die Autoren geplant und umgesetzt.
Neben der hardwareseitigen Planung und Umsetzung des Selbstbaus, gehörten auch die Programmierung des DIY-Segways mit Hilfe von Matlab und Simulink sowie ein modellbasierter Reglerentwurf zu diesem Projekt. Das Ziel dieses Projekts war dabei die Erstellung eines funktionierenden Segway-Klons, der zudem die Möglichkeit bietet in einem zukünftigen regelungstechnischen Praktikum / Tutorium verwendung zu finden. Hierzu wurde zusätzlich eine drahtlose Diagnoseschnittstelle implementiert.
Zielsetzung
Im Rahmen des Praxissemesters werden zwei DIY-Segways "Wheelie" der Firma Elektor analysiert, aufgebaut und technisch in Betrieb genommen. Die Segways soll zukünftig in einem regelungstechnischen Praktikum/Tutorium sicher zum Einsatz kommen.
Aufgabenstellung/Tätigkeitsbeschreibung
- Einarbeitung in das Thema Segway, auch aus regelungstechnischer Sicht
- Modellbildung eines Segway (Regelstrecke, Reglerauslegung)
- Sichtung und Test des bestehenden Bausatzes
- Planung des Eigenbaus - Erstellung einer Stückliste
- ggf. Beschaffung fehlender Bauteile
- Aufbau des Systems (ggf. Platinenfertigung, etc.)
- Test des Segway inkl. Testdokumentation
- Risikobeurteilung und Minimierung des Nutzerrisikos (z.B. Notaus, Totmannschalter, etc.)
- Dokumentation nach wissenschaftlichem Stand
- Funktionsnachweis als YouTube-Video
- Erstellung von Gefährdungsbeurteilung und Betriebsanweisung
Tipp: Es steht ein zweites Modell zur Verfügung. Dies kann ggf. als "Tischobjekt" für die Regelung genutzt werden.
Sichtung und Test des bestehenden Bausatzes
Zu Beginn des Projektes wurden die zwei bestehenden Bausätze in Augenschein genommen und auf Vollständigkeit geprüft. Die Sichtung ergab, dass den Autoren zwei vollständige Bausätze zur Verfügung standen. Anzumerken ist, dass eine den Bausätzen eine defekte Hauptplatine beiliegt. Diese ist nach Informationen der Autoren im Verlauf eines vorangegangenen Projekts beschädigt worden. BILD EINFÜGEN Die Platine zeigt im Bereich der H-Brücken, genauer gesagt um die MOSFET's herum hitze-bedingte Lack-Ablösungen.IM BILD MARKIEREN
Der, den Bausätzen beiliegenden, Anleitung folgend wurde einer der besagten Bausätze aufgebaut. Im Zuge des Aufbaus wurden Teile der Verkabelung von den Autoren ersetzt. Grund für die Überarbeitung waren zum einen unterschiedliche Kabelquerschnitte innerhalb der Leitungen, die die Akkumulatoren mit der Hauptplatine und der Ladebuchse verbinden, und zum anderen unzureichende Längen dieser Verbindungen. Letztere verhinderten einen Zusammenbau, genauer das Aufsetzten des Chassis-Deckels, ohne eine übermäßige Belastung der Batteriepole.
Nach Überarbeitung der Verkabelung und Zusammenbau des Bausatzes erfolgte der Anschluss des Wheelies an das beiliegende Ladegerät.
Dieses Ladegerät verfügt über eine Kontroll-Diode. Ein rotes Leuchten dieser Diode zeigt, dass die Akkus geladen werde, eine grünes signalisiert das Ende des Ladevorgangs.
Etwa zwei Stunden nach Anschluss des Ladegerätes zeigte die Kontroll-Diode ein zwischen Rot und Grün wechselndes Blinken. Dieses Signalisiert einen Problem beim Ladevorgang. Eine Spannungsmessung zeigte den Autoren, dass die Batteriespannung etwa im Sekundentakt um 0,1 Volt fällt, ohne sich auf einen stabilen Wert einzupendeln. Es wird daher vermutet, dass die lange Lagerung zur Beschädigung der Akkumulatoren geführt hat, die sie für den Betrieb untauglich machen.
Nach Beschaffung, Einbau und Ladung von adäquaten Ersatz-Akkumulatoren verweis auf BOM wurde zunächst ein unbemannter Test durchgeführt, um die Korrektheit des Zusammenbaus und die Funktion von Regelung und Lenkung qualitativ zu prüfen. Diesem unbemannten Test folgte ein bemannter Test. Der bemannte Test wurde durch den Testfahrer abgebrochen, da es während der Fahrt zu Geruchsentwicklung kam. Die anschließende Untersuchung der Elektronik zeigte Lack-Ablösungen und Defekte von gleicher Gestalt wie jene an oben erwähnter Platine. Diese Beobachtung führt zu der Annahme, dass es sich um einen System-inhärenten Fehler handelt. Zur genaueren Ergründung möglicher Fehlerursachen wurde die Expertise von Herrn Ramesohl eingeholt.
Die Analyse der Platine führt zu der Vermutung, dass die Kontakt-Pads der zu den H-Brücken gehörenden MOSFETs unterdimensioniert sind. Eine mögliche Lösung dieses Problems stellt die Aufdickung der Pads mit Lötzinn oder das Auflöten von Silber- oder Kupferdraht dar. Mit den bereits beschädigten Platinen könnte ebenso verfahren werden. Hier wären über dies der Austausch der MOSFETs und eine Überprüfung der sonstigen Bauteile von Nöten, da eine Beschädigung dieser durch den aufgetretenen Defekt nicht auszuschließen ist.
Über die Fehlersuche hinausgehend wurde im Gespräch mit Herrn Ramesohl die Idee angestoßen, dass die bestehende Elektronik durch die Entfernung des verbauten ATmega16 und Ersetzung durch einen Arduino weiter genutzt werden kann. Dieses Vorgehen böte den Vorteil einer einfacheren Programmierung und der Einsatzmöglichkeit von Matlab und Simulink.
Anforderung
- Wissenschaftliche Vorgehensweise (Projektplan, etc.)
- Wöchentliche Fortschrittsberichte (informativ)
- Projektvorstellung im Wiki
Weblinks
Siehe auch
→ zurück zum Hauptartikel: Studentische Arbeiten