Fahrtregler für Beetle-weight V1

Nach längerer Zwangspause (wegen Forums-Umzug) nun der aktuelle Stand von dem neuen Fahrtregler für die 1.5kg-Beetleweight-Klasse.

Wie in einem anderen Thread mit der Diskussion über eine Brushless-Funktionalität bereits angedeuted, ist der Beetleweight-Fahrtregler in der Größe und Leistungsfähligkeit zwischen dem Ant-Fahrtregler und dem Raptor-/Featherweight-Fahrtregler angesiedelt.

Zur Erinnerung: Diese vier Motoren von Ellis sollten mit dem Fahrtregler angetrieben werden:

Um nicht bei jeder Sonderanwendung für das Waffensystem jedesmal eine neue Baugruppe entwickeln zu müssen, ist diesmal die "Sandwich-Bauweise" angewendet.
Das Grundmodul ist für den Fahrantrieb. "Huckepack" wird dann das Weapon-Modul aufgesteckt und vom Grundmodul angesteuert.
Entsprechend muss das Grundmodul auch alle Anforderungen bzw. Ansteuermöglichkeiten erfüllen können. Aktuell sind hier 8 Empfängereingänge vorgesehen.

So sieht das Grundmodul aus:

Wie leicht erkennbar, fehlen hier noch die fetten Elkos, um den MOSFETs bei den Pulsen etwas zu helfen. Die Elkos brauche ich beim Entwickeln der Software nicht. Werden später noch bestückt, wenn alles funktioniert und ich keinen Fehler beim Layout festgestellt habe. (Derzeit kein Fehler erkennbar.)

Wie von euch im anderen Thread vorgeschlagen, soll der Fahrtregler Schraubanschlüsse haben. Die Weidmüller sind mir aber zu groß und 32A pro Klemme übertrieben. Darum die von meinem Spinner-Schalter "Powerswitch" bekannten Klemmen. 1.5qmm-Draht mit Aderendhülse sind kein Problem, braucht aber hier wirklich niemand.

Eine genaue Funktionsbeschreibung folgt noch. Aber ich möchte nur vorab darauf hinweisen, dass ich auf dem Hauptmodul nicht nur zwei H-Brücken für die Antriebsmotoren integriert habe, sondern auch noch einen PWM-Ausgang- Der "simuliert" mir einen Empfängerausgang.
Warum das Ganze? Ich möchte einen Empfängereingang weitergeben an einen Servo. (Z.B. irgendeinen Lifter für die Selbstaufrichtung). Aber wenn der Servo direkt am Empfänger angeschlossen wird, würde er die Spannungsversorgung von der Elektronik belasten. Das möchte ich nicht. Darum ist auf der o.g. Baugruppe eine separate 5V-Versorgung für diesen Servo enthalten. Sie kann zwar maximal nur 0.5A liefern, aber für kleinere Servos genügt das normalerweise. Wenn es in der Praxis damit Ärger gibt (0.5A zu wenig) muss ich notfalls einen 78S05 integrieren. Der kann 2Ampere, aber das Gehäuse ist wesentlich größer. Derzeit nicht zum Unterbringen.

Dann kommt die Baugruppe für die "Bewaffnung":

Es wind drei Schaltkanäle vorhanden. Sie können entweder als drei einzelne Kanäle (= 3 Ventile) parametriert werden. Oder als eine H-Brücke plus einen Schaltkanal. Oder (später) als einen Brushless-Ausgang ohne Sensor.

Wie auch beim Hauptmodul fehlen hier noch die fetten Elkos. => Zum Testen und für Entwicklungszwecke braucht man die nicht.

Auffällig dürfte hier sein, dass die Baugruppe eigene Anschlüsse für die Spannungsversorgung hat, aber keine Eingänge vom Empfänger. Die Philosophie ist, alle Steuersignale von der Hauptbaugruppe (Motorantriebe) zu bekommen. Damit ist eine Verquickung von den ganzen Failsafe-Signalen möglich. (Wenn ein Motorsignal ausfällt, wird automatisch auch die Waffe gestoppt.)

Die Kommunikation zwischen dem Hauptmodul und dem Waffenmodul erfolgt über die I2C-Schnittstelle. Ich bin aber noch nicht zum Programmieren gekommen.

Problematisch ist dabei: Die I2C-Schnittstelle braucht auch eine "MAsse-Verbindung", also GND. Wird jetzt ein kräftiger Motr oder ein Ventil an die Waffenbaugruppe angeschlossen und vergessen, den Minuspol von der Akkuklemme anzuschließen, dann würde die Masse bzw. Minus über das dünne Drähtchen der I2C-Schnittstelle versorgt werden. => Smoke. Das muss also unbedingt vermieden werden.

Uns so sehen beide Baugruppen dann aus. Die Waffenbaugruppe wird dann über der Hauptbaugruppe montiert. Alle Anschlussklemmen und Sicherungen sind noch erreichbar. Manchmal etwas eng, aber es geht.
=> Änderungen vorbehalten, ich bin noch nicht ganz fertig und zum Verbessern findet man immer was.

Quote from Alex

Hallo Reiner,

Melde mich hiermit als Betatester für die Elektronik

Lg, Alex

Hi Alex,
ja, gerne. Ist halt in der Komplettversion noch nicht ganz fertig. Willst Du jetzt schon den Fahrantrieb oder etwas später Fahrantrieb und Waffenmodul gemeinsam?

Hinweis: Die MOSFETs sind zwar laut Datenblatt für ca. 20A angegeben, aber die ganze Schaltung ist eigentlich dafür ausgelegt, Motoren mit ca. 2 bis 3 Ampere kontinuierlich zu füttern. Im Blockadebetrieb sollten es nicht mehr als 5 Ampere werden. Wahrscheinlich wären auch 10A möglich, aber ich denke, dann wird der disponierte Kühlkörper wieder zu klein sein. (Kühlkörper ist ohnehin schon übertrieben, ist eine einfache Aluschiene, um wenigstens ein bißchen was von der Wärme am Kunststoffgehäuse der MOSFETs wegzuschaufeln.)

Quote

Für mich würde zunächst einmal der Motortreiberteil reichen - da meine Spezialität Pusher-Bots sind würde es beim ersten Beetleweight wohl auch in diese Richtung gehen - da reicht dann der Fahrantrieb Ich werde wahrscheinlich wie du die Motoren von Ellis verwenden, da erwarte ich mir dann keine Überlastprobleme beim Fahrtregler.

Quote from Replikator

Ich interssiere mich auch sehr dafür, aber mit einem Waffenausgang! Ein Hammer-Beetle muss her!

Gibt es denn schon eine Richtung, in der sich das Preislich bewegt?

Quote from bat_boy

Tolle Arbeit Reiner,
aber bitte denke auch mal daran zu schlafen! 00:28 kann nicht dein Ernst sein

Ich melde schon einmal Interesse für den Regler an, aber immer locker bleiben.
Vier Fahrmotoren habe für einen Beetle habe ich schon

Vielen Dank für eure positiven Rückmeldungen. *freu*

@Dirk: 00:28 geht noch. Wenn ich früher in's Bett gehe, kann ich nicht einschlafen. Bevor ich wach im Bett liege, mache ich lieber etwas Sinnvolles mit meiner Zeit.

Bei den neuen Beetleweight-Fahrtreglern fehlt bei mir leider auch noch ein "scharfer" Kampftest mit den Motoren von Ellis, aktuell ist alles noch "Ant-Prüfstand-Niveau". Es kann auch sein, dass die MOSFETs nicht halten und eure Maschinen dann im Beta-Test stehen bleiben. (Wäre mir peinlich, aber so ist das halt mit Neuentwicklungen). Es kann auch sein, dass ich das Konzept mit den MOSFETs wieder verwerfen muss und auf die "fertigen" MOSFET-Halbbrücken von Infineon umsteigen muss. Das täte mir halt leid, weil die Baugruppe dann wieder teurer wird.

Womit wir beim Preis wären. Ich habe ehrlich gesagt noch keine Ahnung, was hier derzeit an Materialkosten vorhanden ist. Wie ihr am Layout gesehen habt, bin ich bei den kleinen Logikbausteinen auf die allerkleinste Größe umgestiegen, die ich derzeit serienmäßig bekommen und verarbeiten kann. (TSSOP). Leider kriegt man die nicht überall zu kaufen. Der derzeitige Lieferant lässt sich die Lieferfähigkeit halt fürstlich bezahlen. Ich poste dann die Preis der Baugruppen, wenn ich eine Kalkulation erstellt habe. (Derzeit teuerster Posten: Platine aus deutscher Produktion. Aber die Platinen aus Bulgarien habe ich vor vielen Jahren bei einem anderen Projekt nur zweimal anfertigen lassen. Nämlich das erste und das letzte Mal gleichzeitig. *Schund*)

//Edit:
Das ist übrigens der Link zu den Motoren von Ellis:
http://ranglebox.com/product/1000rpm-gear-motor/

Ok Jungs,
ich verlasse mich auf eure Anfragen/Zusagen und werde dann am Wochenende die Platinen und Bauteile für die neuen Fahrtregler bestellen, damit ich "bauen" und ihr "testen" könnt.

Quote from bat_boy

Ich nehme auf alle Fälle einen Regler ab oder auch zwei

Danke für die Zusicherung. Teste mal ein Exemplar, ob Du damit zufrieden bist. Bei positivem Eindruck schicke ich den zweiten nach.

Quote

Vielen Dank für deine unermüdliche Entwicklungsarbeit, echt Top!

Mach' ich doch gerne für euch.

Quote from Flatliner

Wow, da hat er sie doch entwickelt, die elektronische eierlegende Wollmilchsau
Im Moment plane ich leider noch keinen Beetleweight.

Hehe... ... leider fehlt neben der Wolle auch noch die Milch.
So wie ich Dich kenne, grübelst Du aber doch still und heimlich an zwei Beetleweights.

Ich hoffe, dass das Konzept mir verschiedenen Waffen-baugruppen, die alle auf die Fahrantrieb-Baugruppe passen, glattgeht. Derzeit weigern sich die beiden Baugruppen noch, miteinander die Daten auszutauschen.

Kleiner Update. Eigentlich wollte ich schon längst fertig sein, aber ich habe mir noch ein kleines "Extra" einprogrammiert und das hatte es in sich.

Zunächst mal zur Übersicht die aktuelle Konstellation der Haupt-Baugruppe:

Größe: 67 x 51 x 28mm (Höhe gemessen an der höchsten Stelle: Sicherung)
Gewicht: 29gr. (ohne Kühlkörper)

Im Menü für die Parametrierung sieht es für die Haupt-Baugruppe derzeit so aus:

Die Kreuzmischerfunktionen mit den festen Zuteilungen der Lenk-Prozente wurden komplett entfernt. Denn mit der frei definierbaren Funktion über die Geradengleichungen kann man alles nachstellen.

Der dritte Ausgang auf der Baugruppe ist für einen Servo. Was man bei einem Schaukampfroboter konkret damit machen kann, das weis ich noch nicht. Mir schwebt irgendwie eine rotierende Waffe vor, die im Inneren des Bots vor sich hindreht. Und bei Bedarf dann mit einem Servo nach aussen geschoben wird, um dann z.B. einen Puk zu schießen. Keine Ahnung ob das funktioniert oder jemand brauchen kann, das ist noch ein anderes Kapitel....

Bei dem Servo war mir wichtig, dass er unabhängig von der Versorgungsspannung für den Empfänger läuft. Es sind auf der Baugruppe somit zwei 5V-Spannungskonstanter vorhanden. (Jeweils für maximal 0.5A) Einer für die Elektronik und den Empfänger, der zweite für den Servo. Wenn der Servo bei den Drehbewegungen zuviel Strom saugen will, dann bekommt das die Elektronik nicht mit und wird somit auch nicht gefährdet sein, um durch den Reset zu gehen.
Mich hat immer ganz gewaltig gestört, dass die Empfänger einen Pulsweiten-Ausgang von 1.0ms bis 2.0ms haben und darum der Servo-Weg begrenzt ist. Die Servos können mehr! Darum ist jetzt in der Software eine "Zoom-Funktion" integriert. Sie spreizt das Empfängersignal (1.0ms bis 2.0ms) auf "mehr". Wie groß, das kann in Stufen parametriert werden. Z.B. in der Einstellung "4", was einen Zoom von Faktor 1.5 aus der Neutralstellung bedeutet. Damit kann der Servo jetzt größere Wege (Drehwege) zurücklegen. Mit dem ausgegebenem Puls von 0.5 bis 3.0ms war der vom Servo angegebene Drehwinkel jetzt erreichbar.
Weiterhin gibt es eine Möglichkeit, den Nullpunkt des Servos zu parametrieren. Ich denke, wenn man mal ein kleines Stück an dem Servo-Mechanismus verschieben muss, dann ist das ganz hilfreich. Geht einfacher, als das Servohorn abschrauben und um eine Stufe versetzen aufstecken zu müssen.

Meine Philosophie: An der Funke wird nichts getrimmt und "verschoben". Die DX5e hat das zu tun, wofür sie gekauft wurde: Nur Kommandos übertragen. Die Intelligenz steckt im Fahrtregler. Denn dann kann jeder Bot separat eingestellt werden, ohne jedesmal in der Funke nachkorrigieren zu müssen. => Ich erinnere an den Wunsch von UnskilledWorker, dass "Einsteiger" bei der GRA eine möglichst preisgünstige Funke verwenden können müssen.

Wie bei der oberen Beschaltung erklärt, gibt es die Empfängereingänge von 1 bis 3, die sind für diese Haupt-Baugruppe. Die zweite Eingangsleiste ist für die anderen 5 Empfängersignale (Kanal 4 bis 8). Diese werden dann intern verarbeitet und aufbereitet. Anschließend über die I2C-Schnittstelle zur nach oben aufgesetzten Waffen-Baugruppe durchgeleitet. (Kommt später.... )
Was derzeit noch im Test ist: Dass die Kanäle 7 und 8 zusätzlich auch für Sonderfunktionen in der Haupt-Baugruppe verwendete werden können. Also z.B. eine Umschaltung, wenn der Bot auf dem Rücken liegt und dann per Funksignal alle Fahrtrichtungen geändert werden. (Der Bot lässt sich dann ganz normal steuern, obwohl er auf dem Rücken fährt). Oder zusätzlich die Option, dass bei Einsatz eines Gyroskops die Lenkkommandos bei einer Rückwärtsfahrt ohne Gyroskop vom Eingangskanal 8 abgezapft werden.

Alex und BB-Dirk haben sich als Beta-Tester angeboten. Die Baugruppen sind fertig und werden am Montag dann verschickt. (Wie in einem anderen Posting erläutert: Es ist noch nicht die vollständige Firmware enthalten, denn die Umsetzung auf I2C zur Ansteuerung der Waffen-Baugruppe fehlt noch.)

Quote from Bat_Boy

habe vier Fahrmotoren

*schluck*
Ich denke, ich muss dann doch lieber mit 20A auslegen und absichern, als mit 10A.
Naja,.... mal abwarten. Wenn die Motoren zuviel Strom saugen und die MOSFETs heiß werden, muss ich doch einen Kühlkörper montieren. (Derzeit hatte ich gehofft, ohne Heatsink auf den MOSFET-Gehäusen auszukommen, da die Schraubklemmen die Verlustleistung abnehmen sollten.)

Quote from Replikator

Ich habe auch vier Motoren / 2Beetle-Projekte die darauf warten anzulaufen!

Ich gebe Dir demnächst noch das Höhenmaß für die Baugruppe durch, wenn auf der Haupt-Baugruppe noch die Zusatzbaugruppe aufgesteckt ist. Nicht dass bei Deinen Beetles dann der Deckel nicht mehr draufgeht.