Wheelie II

Auf Grundlage meiner Tests und Erweiterungen habe ich zusammen mit Uwe Hofmann einen Nachfolger meines Selbstbau Segways auf Basis des Elektor Wheelie entwickelt. Als wichtigste Komponente hat sich die Telemetrie herausgestellt, denn nur so kann man die Brücke zwischen der Programmierung und den Fahrtests schlagen. An der Hardware waren vor allem die Endstufen ein Schwachpunkt. Die Schaltung hat zwar im Groben gepasst, jedoch erwiesen sich Spannungspeaks beim Umschalten der Transistoren als sehr gefählich. Erstens bedrohten sie die Transistoren, die nur eine Sperrspannung von 55V haben, zweitens führten sie auch zu kuriosen Controllerabstürzen. Kurze Leiterbahnen, bessere und größere Elkos, zusätzliche RC-Snubber und Überspannungsdioden brachten wesentliche Verbesserungen. Ein großer Schritt nach vorne war mit der Geschwindigkeitsmessung möglich, denn nur so konnte der Lenker vernünftig nachgeregelt werden. Zum Einen wird der Lenker jetzt bei höherer Geschwindigkeit unempfindlicher, zum anderen können die Räder jetzt nachgeregelt werden, wenn durch Störungen (z.B. Stein vor einem Rad, oder einen Absatz schräg hochfahren) die Geschwindigkeiten der Räder nicht zum Lenkereinschlag passt. Auch die Seitenbeschleunigung wird noch in die Regelung einfließen. An der Balanceregelung hat sich seither wenig geändert, nur ein Bug durch Rundungsfehler wurde entfernt. Jedoch hat auch hier die Telemetrie viel Verbesserungspotential aufgezeigt. Mit Hilfe des Displays und ein paar Tastern können während der Fahrt die wichtigsten Werte überwacht und auch bestimmte Parameter nachgestellt werden. Sicherheitsroutinen sollen in der Software noch auf Extremsituationen reagieren, denn Ziel ist ein offroadtaugliches Gefährt.

Mein Wheelie

Im Sommer 2008 entdeckte ich die Elektor-Schaltung eines Selbstbau-Segways.  Auf Basis des Schaltplanes habe ich mehrere Platinen entwickelt.

  • Supply-Platine (5V und 15V Erzeugung, Strommessung und Verteilung)
  • CPU-Platine (ATMega32 mit der eigentlichen Regelung)
  • Sensor-Platine (Lagesensor und Gyroskop)
  • GUI-Platine (Bedienteil im Lenker des Wheelie)
  • Driver-Platine (Motortreiber, wird 2mal benötigt)

Inzwischen hat sich jedoch einiges getan. Die Supply-Platine fällt in der nächsten Version weg. Die Strommessung wandert auf die Endstufen, die CPU-Platine wertet zusätzlich die Geartoothsensoren aus. Dafür kann eine Telemetrie-Platine aufgesteckt werden, um Daten vom Wheelie zum PC zu übertragen. Im laufe der Zeit stellten sich viele Probleme heraus, die gelöst werden wollten. Hardwareprobleme wurden durch das Studium zahlloser Datasheets und Applicationnotes gelöst. Bei der Software ist die Telemetrie das entscheidende Werkzeug.

Auf den Unterseiten (links im Menü) können weitere Details abgerufen werden.


Offroad und Slalom

Flash is required!

Bei den Endstufen ist das Platinenlayout besonders sorgfältig zu erstellen. Enorme Ausgleichsströme geistern durch die Leiterbahnen (wen wunderts). Besonders wichtig sind die RC-Glieder (auch Zobel-Glied, Boucherrot-Glied oder Snubber genannt) aus 0,47R und 100nF direkt an den MosFets von +24V nach Masse. Am robustesten ist die Schaltung, wenn die 100nF Kondensatoren in der Versorgungseitung so nahe wie möglich an den Versorgungspins der ICs liegen.

Platinenlayouts

Supply-Platine
Treiber-Platine
CPU-Platine
Sensor-Platine

Schnappschüsse