Geschwindigkeitsregelanlage

Autor: Maik Spinnrath, Mario Wollschläger
Gruppe: 2.5
Betreuer: Prof. Schneider

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Einleitung

Das Projekt Geschwindigkeitsregelanlage entsteht im Rahmen des GET-Fachpraktikum des Studiengangs Mechatronik im 5 Semester. Zielsetzung ist die Realisierung eines Systems, welches die Geschwindigkeit eines modifizierten RC-Autos regeln soll. Die Reglung geschieht auf Basis von Daten aus Raddrehzahlsensoren. Die notwendigen Berechnungen werden von einem Microcontroller des Typs ATmega328 mit Arduino-Bootloader.

Die Umsetzung des Projektes wird durch die Mechatronik Studenten Maik Spinnrath und Mario Wollschläger realisiert.

Anforderungen

Für den Erfolg des Projektes bestehen die folgenden Anforderungen an das System:

Nr.:	Requirement	Status
1.0	Echtzeitanforderung: Die Reglung muss in Echtzeit erfolgen, d.h. die notwendigen Berechnungen müssen in einer vorher definierten Zeit abgeschlossen sein.	in Arbeit
2.0	Platzbedarf: Das System muss in dem zur Verfügung stehendem Bauraum vollständig realisiert werden.	Abgeschlossen
3.0	Energiebedarf: Ein Batteriebetrieb muss möglich sein um die Mobilität des Gesamtsystem Fahrzeug zu gewährleisten	Abgeschlossen
4.0	Erschütterungen dürfen zu keinen Beeinträchtigungen oder Beschädigungen führen.	offen
5.0	Gewicht: Die maximale Achslast des Fahrzeuges darf nicht überschritten werden.	Abgeschlossen
6.0	Das System muss den Auftraggeber Zufrieden stellen	offen
7.0	Die Geschwindigkeit muss ermittelt werden und weiterverarbeitbar dargestellt werden.	Abgeschlossen
7.0	Der Nutzer muss eine Sollgeschwindigkeit einstellen können.	Abgeschlossen
8.0	Der Nutzer muss eine Rückmeldung über Soll- und Ist-Geschwindigkeit erhalten.	Abgeschlossen
8.1	Der Nutzer muss eine Rückmeldung über Regelfehler und Stellgrößer erhalten.	Abgeschlossen
9.0	Die Geschwindigkeit muss zuverlässig geregelt werden.	In Arbeit

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Systementwurf

Erweiterung des Systementwurf

Das System besteht aus verschiedenen Komponenten. Zur Erfassung der Geschwindigkeit werden Drehzahlsensoren eingesetzt. Die ermittelten Daten werden von einem Mikrocontroller verarbeitet. Anschließend kann die Geschwindigkeit durch die Anpassung der Stromzufuhr des Motors geregelt werden. Diese wird zuvor vom Benutzer angegeben.

Optional kann das System durch einen Ultraschallsensor dahingehen erweitert werden, dass eine Abstandsregelung zu vorausfahrenden Fahrzeugen möglich wird. Hierfür kann die eingestellte Geschwindigkeit je nach Distanz verringert oder vergrößert werden, um den gewünschten Abstand zu halten oder einzustellen.

Komponentenspezifikation

Für die Umsetzung des Systems wurden folgende Komponenten verwendet: Die Kernkomponente ist ein Arduino Uno Board, auf diesem ist ein ATmega328P verbaut welche die Berechnungen des Systems übernimmt. Dieser arbeitet mit einer Taktfrequenz von 16MHz und besitzt eine Betriebsspannung von 5V. Über 14 I/O Pins können Sensoren und Aktoren angeschlossen werden, wovon jeweils 6 als PWM Ausgang oder als Analog Eingang genutzt werden können. Die I/O Pins können maximal 20mA leisten. Die Restlichen Informationen können aus diesem Datenblatt entnommen werden.

Infinion TLE4905L

Ein TLE4905L Hall-Effekt Sensor der Firma Infineon wurde verwendet um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über die Raddrehzahl zu ermitteln. Der Sensor kann auf Basis eines Magnetfeldes innerhalb einer Mikrosekunde schalten. Dieser arbeitet ein einem Bereich von 3.8 bis 24 Volt und kann einen Ausgangsstrom von 100mA liefern. Nähere Informationen zum Sensor sind im Halleffektsensor Unipolar (TLE4905L) zu finden.

Ergebnis

Es funktioniert!

Projektunterlagen

Projektplan

Datum	Aufgabe	Durchgeführt	Status
05.10.2020	Ausarbeitung einer Grundidee	=	Abgeschlossen
08.10.2020	Wiki-Artikel anlegen	=	Abgeschlossen
09.10.2020	Systementwurf, Wiki-Artikel Konzept	=	Abgeschlossen
05.11.2020	Sensortest, Hallsensor	=	Teilweise Abgeschlossen
18.12.2020	Motoransteuerung	=, Sensortest, Hallsensor	Abgeschlossen
21.11.2020	Regelkreis und Simulation	=	Teilweise Abgeschlossen
27.11.2020	Gesamtaufbau Steckbrett	=	Abgeschlossen
28.11.2020	Software Projekt anlegen	=	Abgeschlossen
29.11.2020	Software Geschwindigkeitsmessung, Regler, Motor	=	Abgeschlossen
30.11.2020	Software und Steckbrett Benutzereingabe	=	Abgeschlossen
02.01.2021	Platine Zusammenbau	=	Teilweise Abgeschlossen
03.01.2021	Platine Test, Kontaktierung, Gesamtaufbau	=, Platine Zusammenbau	Abgeschlossen
04.01.2021	Informationsaustausch, Wiki-Artikel Struktur	=	In Arbeit

Literatur

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