BWP-WS19-02/Dokumentation/AntriebMechanikKommunikation: Unterschied zwischen den Versionen

Aus Verteilte Systeme - Wiki
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Zeile 168: Zeile 168:
 
[[Datei:ITS-E_Circuit_Diagrams.pdf|ITS-E_Circuit_Diagrams.pdf|300px|center]]
 
[[Datei:ITS-E_Circuit_Diagrams.pdf|ITS-E_Circuit_Diagrams.pdf|300px|center]]
   
[[Datei:ITS-E_Motherboard.png|ITS-E_Motherboard.png|500px|center]]
+
[[Datei:ITS-E_Motherboard.png|ITS-E_Motherboard.png|500px]]
   
[[Datei:ITS-E_Energy_Board.png|ITS-E_Energy_Board.png|500px|center]]
+
[[Datei:ITS-E_Energy_Board.png|ITS-E_Energy_Board.png|500px]]
   
 
=Kommunikation=
 
=Kommunikation=

Version vom 21. November 2019, 23:03 Uhr

Teamstruktur

zu Beginn des Projekts:

  • Ellen (Manager)
  • Felix (Tester)
  • Laura (Dokumentation)

Teaminterne Milestones

  • fahrendes Auto
  • fahrendes Auto mit Sensor Austausch
  • Drehungen
  • Auto montiert
  • Kommunizierendes Auto

Arbeitspakete

Mechanik & Konstruktion
Aufgabe Teilaufgabe Zuordnung geplanter Aufwand Zieldatum realer Aufwand Status
Chassis Entwurf Ellen, Felix, Laura 17h 04.11.19 20h 100%
Brettsägen, Kugelrad basteln Ellen, Felix, Laura 8h 07.11.19 4h 90%
Aufbau XX XX XX XX 0%
Motorensteuerung GPIO + Programme anschauen Ellen, Laura 4h 06.11.19 3h 100%
Motoren über PWM ansteuern Ellen, Felix, Laura 2h 08.11.19 12h 75%
Implementierung der Motorfunktionen Ellen, Laura 8h XX 4h 80%
Berechnung der Drehungen (Implementierung inkl.) Ellen, Felix, Laura 4h 06.12.19 X 20%
Drehzahlmessung Gabellichtschranke: Signale Felix 4h 06.11.19 X 1%
Implementierung der Drehzahlmessung XX XX XX XX 0%
XX XX XX XX XX 0%
Platinenaufbau Eagle-Schaltplan anfertigen Felix 4 19.11.19 XX 0%
Teila XX XX XX XX 0%
Teila XX XX XX XX 0%
Kommunikation
Aufgabe Zuordnung geplanter Aufwand Zieldatum realer Aufwand Status
Sichten der Altdateien, Einarbeitung in BLE XX XX XX XX 0%
Entwurf Kommunikationsdiagramm XX XX XX XX 0%
Implementierung einer Kommunikationsschnittstelle XX XX XX XX 0%

Antrieb & Mechanik

Chassis

Entwurf

Für das Chassis des autonomen Fahrroboters haben wir verschiedene Formen und Aufbau-Ideen evaluiert und uns schließlich für eine Kombination eines Rechtecks mit einem Trapez ausgesucht, da das Sensoren-Team uns als Anforderung vorgegeben hatte, dass die Time of Light Sensoren alle gleichweit von dem Fahrzeugdrehpunkt angebracht werden sollen.

Text der Bildlegende Text der Bildlegende Text der Bildlegende Text der Bildlegende

Brett sägen und Kugelrad basteln

Für das Aussägen unserer ausgewählten Form, haben wir für die Dekupiersäge ein Sägeblatt gesucht. Nachdem wir keine vorort gefunden haben, haben wir eins im Baumarkt beschafft. Darauffolgend haben wir für unsere Form Löcher in die Pressspanplatte gebohrt, um die Löcher für die Räder und Zahnräder gebohrt. Schließlich haben wir mit der Dekupiersäge die Vorlage ausgesägt und die Kanten anschließend abgefeilt.


Text der Bildlegende

Motorensteuerung

GPIO + Programme anschauen

Für die Ansteuerung der GPIOs haben wir die vorhandenen Demo-Programme gesichtet und durch die Zephyr Dokumentation sowie der Datei ITS-E/zephyr/boards/arm/nrf52_adafruit_feather/board.h konnten wir die GPIO Pins verwenden, um eine LED blinken zu lassen.

Versuch den Motor über PWM anzusteuern

Um später mittels PWM die Pins ansteuern zu können, braucht man einen aktivierten PWM-Driver. Diesen haben wir aus den ⁨bwp_ws19⁩/zephyr⁩/boards⁩/⁨arm⁩/⁨nrf52_pca10040⁩/Kconfig.defconfig

if PWM
config PWM_0
	default y

endif # PWM

in die Kconfig.defconfig des adafruit featherboard kopiert und danach ebenfalls aus den ⁨nrf52_pca10040-bordkonfigurationen in der Datei nrf52_pca10040.dts die Passage

&pwm0 {
	status = "okay";
	ch0-pin = <17>;
	ch0-inverted;
};

in die .dts-Datei im Ordner des genutzen Adafruit Featherboards nrf52 (zephyr/boards/arm/nrf52_adafruit_feather) kopiert, um bei dem angegeben Pin das Pwm-Signal zu aktivieren. → Wenn man einen anderen Pin als Pin 17 mit Pwm versorgen möchte, muss man ihn an dieser Stelle „ch0-pin = <pinnummer>; angeben!

Danach haben wir das PWMSignal mit dem Beispielprogramm blink_LED ausprobieren, jedoch haben wir das Pwm nicht zum laufen bringen können, weil die defines DT_ALIAS_PWM_LED0_PWMS_CONTROLLER und DT_ALIAS_PWM_LED0_PWMS_CHANNEL nicht gefunden wurden.

Jedoch haben wir bei dem Programm servo-Motor ein Signal erhalten. Wichtig ist, dass man beim Aufruf von static int pwm_pin_set_usec(struct device *dev, u32_t pwm, u32_t period, u32_t pulse) Set the period and pulse width for a single PWM output. Parameters

   • dev: Pointer to the device structure for the driver instance. 
   • pwm: PWM pin. 
   • period: Period (in microseconds) set to the PWM. 
   • pulse: Pulse width (in microseconds) set to the PWM. 

Return Value

   • 0: If successful. 
   • Negative: errno code if failure. 
nochmals den PWM-pin angibt(typ u32_t) siehe Parameters.


Wir haben dieses Beispielprogramm in unseren ITS-E-Ordner kopiert. Hierfür muss man noch in der ITS-E/project.conf- Datei „CONFIG_PWM=y“ setzen.

Bei dem Servo-Beispiel setzt man MinPulsWidth und MaxPulsWidth in Mikrosekunden und gibt die Periodendauer


Text der Bildlegende


Des Weiteren haben wir versucht den Strom durch einen 3 Ohm Widerstand der 1206 Baureihe auf dem Breakout-Board auf 66,6 mA zu begrenzen. Die Formel zur Berechnung des Maximalstroms Imax=0,2V/R (0,066 A=0,2 V / 3 Ohm). Die Spannung ist laut Datenblatt auf 0,2 V festgelegt. Da der Motor als induktive Last bei fallenden Flaken des PWM Signals eine negative Spannung induziert, sind auf dem Breadkout-Board bereits Kick-Back-Dioden assembliert, um den Motortreiber vor negativen Spannungsimpulsen zu schützen. Trotzdessen muss die Spannung am Motor über einen Wechselspannungskondensator (ca. 10µF) geglättet werden und das Tastverhältnis (duty cycle) des PWM-Signals berücksichtigt werden, um die Spannung im gewünschten Spannungsbereich von 0,3 - 1V regeln zu können. Dem Datenblatt entsprechend haben wir die Pins VM(VCC) und SLP(SLEEP) mit einem 68 KOhm Pullup-Widerstand verbunden.

Vorerst haben wir uns dazu entschieden den Versuch die Motoren mittels PWM ansteuern zu können erstmal auf Eis zu legen, und die Motoren über die GPIOs anzusteuern.



Implementierung der Motorfunktionen

Mit Hilfe der vorgegebenen GPIO-Funktionen, die die Zephyr Dokumentation zur Verfügung bereitstellt, haben wir die Motoren ansteuern können. Für eine bessere Wartbarkeit des Programms haben wir die Funktionalität für vorwärts, rückwärts, halten, rechts und links in einzelne Funktionen ausgelagert. Das Programm ist aktuell unter Link-zum-Programmcode zu finden.

Berechnung der Drehungen (Implementierung inkl.)

Drehzahlmessung

Gabellichtschranke: Signale

Erste Versuche die Drehzahl über eine Photodiode QCX48 (950 nm Wellenlänge) und einen Phototransistor SFH309 (380 nm bis 1180 nm) liefern keine stabielen Signale. Ein weiterer Versuch über eine Gabellichtschranke folgt.

Implementierung der Drehzahlmessung

Platinenaufbau

Eagle-Schaltplan anfertigen

Zur Planung des Platinenlayouts und insbesondere der Pinbelegung des feather boards haben wir begonnen einen Schaltplan mit eagle zu erstellen. Hierbei haben wir auch kontrolliert, das die einzelnen Module technisch zusammen arbeiten können, da die jeweils verbauten ICs unterschiedliche Spannungen benötigen. Glücklicherweise sind die Breakout-boards bereits mit Spannungsreglern und Logikpegelwandlern bestückt, womit der Betrieb des Bussystems als auch des Gesamtsystems mit einer Betriebsspannung von 3,3V möglich ist. Da die I/O's des feather boards eventuell nicht ausreichen, werden wir diese voraussichtlich über I2C-Schieberegister erweitern. Ob die I/O's ausreichen hängt vorerst noch davon ab, wie viele Helligkeitssensoren tatsächlich installiert werden und ob wir diese einzeln über die Analog-Eingänge des feather-boards einlesen, oder auf Helligkeitssensoren mit direkter Busanbindung zurückgreifen.


Hier ein vorläufiger Plan und ein Entwurf wie die Board ungefähr aussehen werden: ...es wird noch ein paar Änderungen und Erweiterungen geben.

Datei:ITS-E Circuit Diagrams.pdf

ITS-E_Motherboard.png

ITS-E_Energy_Board.png

Kommunikation

Quellen