Ausarbeitung

CAD-Konstruktionen und Aufbau

 

SpannrolleSpannrolle_Ausdruck

Umlenkrolle in CAD (links) und mit Rapid-Prototyping realisiert (rechts)

Downloadlink: Umlenkrolle.stl

 

 

 

Fixierung_MotorhalterungMotorhalterungMotorrolle

Motorhalterungführung (rechts), Motorhalterung (mitte) und Antriebsrolle (rechts) in CAD

 

 

 

Motoreinheit_aufgebaut

Downloadlink: Motorhalterung.stl und Motorhalterung_Schiene.stl

 

 Gedruckter und aufgebauter Prototyp

Update: 02.11.16

Problem: Skalenseil rutscht von der Antriebsrolle und beim Blockieren stoppt dreht Motor weiter, da zu geringe Haftreibung. Aktuell kein Stromanstieg messbar.

Lösung: Die Antriebsrolle wird überarbeitet und erneut ausgedruckt. Durch die harte Kante (unten) wird verhindert, dass das Skalenseil abrutscht. Nach einem Testlauf brachten die konstruierten Lamellen keine Verbesserung, weshalb mit einer Wasserbombe die gewünschte Haftreibung erreicht wird.

AntiebsrolleV2Neue_Motorhalteurng

Downloadlink: Antriebsrolle_neu.stl

 

Um den beweglichen Schlitten einfach mit dem Skalenseil verbinden zu können und eine parallele Skalenseilführung zu garantieren, wird eine Seilfürung gedruckt. Des Weiteren wird eine Halterung, bestehend aus zwei Teilen, erstellt, die den Genuino 101 auf der Schiene fixieren soll.

Seilfuerunguniversaladapterhalter_genuino

Downloadlink: Seilführung.stl,    Adapter_Universal.stl,    Adapter_Genuino.stl

Strommessung

Um den aufgenommenen Motorstrom bei Volllast und im Leerlauf zu ermitteln, wird eine Messreihe aufgenommen.

 

StrommessungStrommessung_Ableitung

Zunächst wird der Motor im Leerlauf betrieben, dann blockiert. Der Strom steigt sprungartig bei ca. 24 Sekunden an.

Beim erneuten Freigeben sinkt der Strom auf das vorherige Niveau ab.

Leitet man diese Kurve ab, wird ein Maximum bzw. ein Minimum an den Sprungstellen deutlich.

 

Datenauswertung des Stromsensors Adafruit ina219:

Nach dem Einbinden des Stromsensors im Programm wurde ein Anfahren und Blockieren des Motors durchgeführt und aufgezeichnet.

Die erste Aufzeichnung ohne Glättung ist sehr verrauscht:

Messung_ohne_Filter

Im Bild zu sehen ist die freie Fahrt, stop und die wieder frei gegebene Fahrt.

 

 

Nach dem Hinzufügen eines Tiefpasses und einer Ableitung sieht das Blockieren wie folgt aus:

Messreihe_mit_Glättung_Ableitung_und_Glättung

Das Signal ist nun deutlicher, weniger verrauscht und lässt sich für eine Auswertung gebrauchen.

 

 

Der ganze Motorverlauf wird wie folgt aufgezeichnet:

Motorverlauf_zoom

Die großen Ausschläge am Anfang bzw. am Ende sind die Stromänderung des Ein- bzw. Ausschaltens.
Die Stromänderung bei dem Blockieren des Motors werden in dem vergrößerten Bereich deutlich.

Aus den aufgezeichneten Kurven wird ein Struktrogramm des benötigeten Codes erstellt.

 

UPDATE 15.11.2016

 

Bei einer Messung, bei der die Stromänderungswerte aufgezeichnet werden fällt uns auf, dass im Umkehrpunkt des Schlittens die Spitze der Stromänderung nicht so hoch ausschlägt wie zum Start- und Stopzeitpunkt. Der zunächst angesetzte Wert für die  Detektion der Beschleunigung wird von 100 auf 10 herabgesetzt. Damit wird nun sichergestellt, das nach dem Umkehren die Beschleunigung sicher detektiert werden kann und der Schlitten im "loop"-Modus automatisch hin und her fahren kann.

 

 

Auswertung der Stroms

Pro:

- bei Überstrom wird abgeschaltet

 

Contra:

- Mittelwert des verbrauchten Stroms ist nicht konstant und ändert sich je nach Belastung des Schlittens

- Verrauschtes Signal durch Schrittmotor -> langsam durch Tiefpassfilter

 

 

Auswertung der Stromänderung

Pro:

- Messbare Änderung auch wenn sich der Mittelwert des verbrauchten Stroms ändert (realtive Messung)

 

Contra:

- Glättung nötig -> lagsam durch TP

- Nur wirksam wenn Zustand von laufen zu blockieren. Blockieren von Beginn der Messung wir nicht detektiert.