Fahrzeughardware
Zur groben Übersicht ein eventueller Leitfaden!!!!
Allgemeines
- Grundgerüst welchen RC-Fahrzeugs?
- DSpace-Nutzung
- Motor
- Fahrtenregler ...
Versorgung
Akku-Betrieb
- Ein Akku für die Aktuatorik - Zwei Akkus für den Boardcomputer (DSpace-Versorgung)
Netz-Betrieb
Akku laden
Verkabelung
Fahrzeug starten
im Netzbetrieb
im Akkubetrieb
Sensoren
- Bild mit Positionierungen der Sensoren
Infrarot Sensor
Der Infrarot Sensor dient der Positionserfassung, bzw. Abstandsmessung, von Objekten im Umfeld des Fahrzeuges. In Kombination mit dem Hall- und Gyro-Sensor werden die Infrarotsensoren für den Einparkalgorithmus verwendet.
- Funktionsweise
Der Infrarot-Sensor besteht aus einer Sende-LED, einer Photodiode als Empfänger und einer integrierten Schaltung (IC = integrated circuit) zur Auswertung der Distanzmessung. Die LED wird über eine Ansteuerschaltung(LED drive circuit) mit der benötigten Spannung versorgt. Die LED sendet Licht im Infrarotbereich aus. Wird das Licht an einem Gegenstand oder Objekt reflektiert, trifft es auf die Photodiode mit einem Leistungsdichtespektrum (PSD= power spectral density) im Infrarotbereich. Die Photodiode ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden (signal processing circuit). Die Spannungsversorgung der Verarbeitungsschaltung und der Photodiode erfolgt über einen Spannungsregler/-stabilisator (voltage regulator) mit einer positiven Spannung Vcc = 5 V. Das Gehäuse des Sensors ist geerdet. Die Signalverarbeitungsschaltung ist zusätzlich über eine Schwingkreiskopplung (oscillation circuit) mit der LED-Ansteuer-Schaltung verknüpft. Diese Verknüpfung wird zur Auswertung benötigt. Das ausgewertete Signal wird über eine Ausgangsschaltung (output circuit) nach außen übergeben. Es wird dabei ein analoges Signal Vo ausgegeben.
Die Auswertung der Distanz l erfolgt über die Laufzeitmessung. Die Distanz l berechnet sich über die Lichtgeschwindigkeit c =300.000 km/s multipliziert mit der Laufzeit \delta t dividiert durch die Brechzahl n des umgebenden Mediums.
(1)
Die Laufzeit \delta t ist die zeitliche Differenz vom Zeitpunkt des Ausstrahlens des Lichtes durch die LED bis zum Eintreffen an der Photodiode. Bei Luft beträgt die Brechzahl ungefähr 1, sodass die Formel (1) folgendermaßen reduziert werden kann:
(2)
Die Division durch 2 in Formel (2) muss erfolgen, da das Licht den doppelten Weg zurückgelegt hat.
Der zeitliche Ablauf der Auswertung während des Betriebs ist in Abbildung 2 dargestellt. Der Sensor wird eingeschaltet und die Versorgungsspannung Vcc wird angelegt. Eine Messung benötigt 38.3 ms ± 9.6 ms. Während der ersten Messung gibt es am Ausgang Vo nur ein unsicheres, bzw. ungültiges Ergebnis. Nach der Messung wird der analoge Ausgabewert mit einer maximalen Verzögerung von 5 ms an den Ausgang übergeben. Anschließend sind kontinuierlich gültige Messwerte am Ausgang vorhanden.
Der Infrarot Sensor besitzt einen Messbereich von 4 – 30 cm. Weitere Details zum Infrarot Sensor wie weitere Eigenschaften oder Diagramme können in den Datenblättern eingesehen werden. Die Datenblätter befinden sich unter …\SVN-Unterlagen\Dokumentation\Datenblätter\Infrarotsensoren.
- Hardware-Anbindung
Am Fahrzeug sind 4 Infrarot Sensoren verbaut. Zwei Sensoren befinden sich an der rechten Seite des Fahrzeuges und zwei an der hinteren Seite des Fahrzeuges. Die Sensoren sind wie in Abbildung 3 bezeichnet. Die Bezeichnung der Sensoren findet sich in den Variablennamen und in den Bezeichnungen der Diagramme bei ControlDesk wieder.
Jeder Sensor besitzt drei Anschlusspins. Die Pins sind wie folgt verkabelt:
| PIN | Farbe des Kabels | Pin am Sensor | DS1104-Pin |
| 1 | Gelb | Sensor_IR_V0 | ADCH5…8 |
| 2 | Orange | Sensor_IR_GND | GND |
| 3 | Rot | Sensor_IR_VCC | (-0,3) ..+7 V |
An der Pin-Belegung mit der DS1104 Adapterplatte kann sich beim Umbau etwas ändern. Der aktuelle Pinbelegungsplan der DS1104 befindet sich unter …\SVN-Unterlagen\Dokumentation\Systemarchitektur\DS1104 - Adapterkabel – Pinbelegungsplan.xlsx
Die Sensoren sollten regelmäßig auf Ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Die Inbetriebnahme der Sensoren erfolgt in ControlDesk. Bei einem Sensor ist in der vergangenen Zeit bereits ein Wackelkontakt aufgetreten. In dem Fall muss die Verkabelung am Pin erneuert werden.
[HeSch09] Hesse, Stefan; Schnell, Gerhard: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Auflage 4; Wiesbaden, 2009