|
Arduino - поворотное устройство
|
|
| UN7FGO | Дата: Среда, 01.02.2017, 08:25 | Сообщение # 1 |
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Эта тема "отпочковалась" от темы про Arduino, в виду обширности вопроса, по созданию многофункционального поворотного устройства на базе Ардуино.
Начало обсуждения от 27 января.
Нужно определиться с исходными данными и можно сделать любую "красоту".
Основными факторами будут являться:
- какое используется напряжение питание двигателя поворотного устройства?
- как далеко находится поворотное устройство?
- какие у нас есть датчики (можем разместить), для определения текущего положения антенны (концевые выключатели, энкодеры, сельсины или что-то другое)?
- имеется ли возможность разместить что-то рядом с двигателем?
У меня сейчас нет возможности разместить антенну с повороткой, поэтому я сейчас и не занимаюсь этим проектом.
Но если кто-то хочет сделать - готов поучаствовать и помочь своими знаниями, идеями, опытом.
Я например вижу современный вариант поворотного устройства (то что мне кажется реальным сделать) таким:
1. Поворотное устройство управляется двигателем постоянного тока и рабочим напряжением 12 вольт. Это удобно с точки зрения изменения направления вращения, сменой полярности, а так же возможностью использования ШИМ для снижения пусковых токов и скорости вращения при подходе к нужному направлению (PID-регулирование)
2. Организовать на поворотном устройстве 1 (но лучше 2) концевых выключателя, для оперативной калибровки положения и исключения запутывания кабеля вокруг мачты
3. В качестве датчика изменения положения использовать энкодер, с чувствительностью не менее 200-400 импульсов на оборот, это позволит организовать плавный пуск и останов, тем самым избежать ударных нагрузок
4. Так как у нас набирается некоторое количество датчиков, чтобы не тянуть все провода в шэк (тем более что наводки на кабель "испортят" сигнал со слаботочных датчиков), предполагается размещение контроллера поворотного устройства там-же, для контроля состояния устройства можно установить датчики температуры/влажности, возможно с системой подогрева 
5. От коробки с контроллером до шэк-а пойдет только кабель питания 12 вольт и кабель обычной (или экранированной) витой пары (12 вольт никого залезшего не убьет, а витая пара дешева и ее в случае обрыва легко заменить)
6. Ну и самое главное - мы отказываемся от "ответной" части поворотки в ШЭКе
На контроллере, установленном на крыше, присоединяем сетевой модуль, который позволит нашу витую пару просто подключить к домашнему коммутатору (роутеру) и получить доступ к управлению нашей повороткой, из домашней сети, с любого устройства (компьютер, телефон, планшет), даже через Wi-Fi (если таковой дома имеется).
Потом концепция уточнилась.
Это должно быть поворотное устройство для выездов в поле, что в общем то и сподвигло на дальнейшее обдумывание конструкции.
В ходе обсуждения появились мысли по использованию радиоканала для управления и электронного компаса для определения положения антенны.
Сообщение отредактировал UN7FGO - Среда, 01.02.2017, 08:30 |
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Среда, 01.02.2017, 08:50 | Сообщение # 2 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Переход с энкодера на электронный компас, сломало мой мозг, чуть больше чем полностью 
В результате, выношу на обсуждение вот такой вот концепт-проект.
За иллюстрации, просьба сильно не пинать, я еще тот художник 
Теперь попробую прокомментировать.
Рисунок 1.
Это вид нашего поворотного устройства сбоку.
Тут вроде все обычно. Снизу сам поворотный механизм, сверху опорный подшипник и вертикальная стойка, которая играет в нашей конструкции важную роль.
На оси поворотного устройства делаем площадку, для крепления на ней прямоугольной герметичной коробки, которая будет вращаться вместе с антенной и так сказать, указывать направление.
Рисунок 2.
Вид на конструкцию сверху.
Размер коробки с контроллером нужно подбирать исходя из расстояния до стойки (ну или стойку делать исходя из размеров имеющегося корпуса).
Поскольку на дальних краях коробки мы установим два концевых выключателя, которые будут срабатывать при достижении крайних положений.
Срабатывать будут концевые выключатели при контакте со стойкой (или приближении к ней)
Рисунок 3.
Собственно корпус, в котором установим контроллер и все остальное. Есть желание сделать его герметичным, для избежания воздействия атмосферных осадков.
Так как он у нас будет вращаться, то в качестве датчика положения можно использовать модуль электронного компаса.
Использование электронного компаса, позволит сделать устройство герметичным, без необходимости вывода механических частей (вращающаяся ось энкодера) за пределы корпуса.
Описание по рисунку:
Снизу (ближняя к оси часть) в корпус вводим 12 вольт питания и выводим 12 вольт на управление двигателем поворотного устройства (заливаем вход герметиком или термоклеем).
Там-же в нижней части располагаем всю силовую часть (реле и MOSFET-транзистор).
Выше располагаем сам контроллер.
В верхней части располагаем необходимые модули, такие как электронный компас, беспроводной интерфейс и концевые датчики.
Концевые датчики можно выполнить в стиле советских устройств, с закрытыми резиновыми заглушками отверстиями.
Однако можно рассмотреть вариант установки на стенках корпуса герконов и приклеивания на стойку пары небольших неодимовых магнитов.
Но в этом случае нужно проверить, как будет вести себя электронный компас.
Сообщение отредактировал UN7FGO - Среда, 01.02.2017, 10:03 |
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Среда, 01.02.2017, 10:58 | Сообщение # 3 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Теперь немного рассуждений по выбору беспроводного интерфейса для поворотного устройства.
Для стационарного варианта, в виду удаленности места установки, речь про беспроводное подключение вообще не шла, а тут, можно и подумать.
Вариантов у нас не так уж и много, попробуем разобрать плюсы и минусы.
1 вариант - радиомодули на 433 МГц - ПРИМЕР
Плюсы:
- отдельно приемник и передатчик
- низкая цена решения
Минусы:
- полудуплексный режим прием-передача данных
- возможны помехи радиоприему на 430 МГц
- возможно заглушение радиоканала работой нашего передатчика на 430 МГц
- необходимо создание отдельного устройства для "общения" с поворотным устройством
2 вариант - радиомодули на 2.4 ГГц - ПРИМЕР
Плюсы:
- самодостаточный модуль
- возможность подключения внешней антенны для увеличения дальности работы
Минусы:
- иногда высокая цена модулей
- полудуплексный режим прием-передача данных
- необходимо создание отдельного устройства для "общения" с поворотным устройством
3 вариант - радиомодули Wi-Fi на 2.4 ГГц - ПРИМЕР
Плюсы:
- самодостаточный модуль
- невысокая цена
- полноценная реализация Wi-Fi
- возможность обращения к устройству с различных платформ (компьютер, планшет, телефон)
Минусы:
- необходимо наличие Wi-Fi точки доступа
- необходима разработка программы управления устройством
Пока приоритетным мне видится 2-й вариант.
Сообщение отредактировал UN7FGO - Среда, 01.02.2017, 16:14 |
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Среда, 01.02.2017, 16:00 | Сообщение # 4 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Продолжаю думать над проектом.
Собственно то, что будет установлено на поворотном устройстве.
Это эскиз, для оценки необходимого количества сигнальных выводов (электрическая схема не полная, отсутствуют многие детали).
Получается, что для устройства достаточно платы Arduino UNO.
К тому-же на ней уже имеется стабилизатор от 7 до 20 вольт, так что можно питать тем-же напряжением, что и электродвигатель.
Теперь про подключаемые датчики. С левого верхнего угла и по часовой стрелке.
1. Беспроводной модуль NRF24L01 - дешево и сердито - требует 5 сигнальных контактов
2. Два концевых выключателя - требуют 2 сигнальных контакта
3. Один MOSFET - транзистор, для ШИМ питания двигателя (плавная регулировка скорости вращения двигателя) - требует 1 сигнальный контакт
4. Два реле с перекидными контактами - организация смены полюсов питания двигателя (смена направления вращения) - требуют 2 сигнальных контакта (можно в принципе и один)
5. Одно реле - подача питания на электродвигатель - требует 1 сигнальный контакт
6. Электронный компас, для определения текущего направления (положения) в пространстве - требует 2 сигнальных контакта
Итого у нас занято 11 цифровых и 2 аналоговых входа/выхода.
Сообщение отредактировал UN7FGO - Среда, 01.02.2017, 16:16 |
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Четверг, 02.02.2017, 11:11 | Сообщение # 5 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Для включения двигателя наверно можно использовать модуль реле для ардуино он 10 ампер. 2,4ггц согласен,теперь вопрос есть ли компас в GPS модуле?
|
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Четверг, 02.02.2017, 17:05 | Сообщение # 6 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Цитата UN8PP (  ) теперь вопрос есть ли компас в GPS модуле?
По поводу GPS.
Возьмем за основу популярный модуль - GY-NEO6MV2.
Купить можно у китайцев, за приемлемую сумму - ТУТ.
Подключается в принципе не сложно, через пару резисторов.
Такое подключение вызвано тем, что у Ардуино логические уровни 5-вольтовые, а в GPS-модуле, все рассчитано на уровни 3.3 вольта.
И если принять сигнал такого уровня Ардуино может, то вот отдаваемый сигнал приходится делить.
Изучил описание формата выдаваемых модулем данных - ТУТ.
Есть все, что связано с позиционированием и перемещением, но вот компаса в нем нет
У продавцов из поднебесной, имеются комбинированные модули, с компасом - ПРИМЕР.
Но значительно дешевле купить отдельно модуль компаса и модуль GPS.
Да и наличие GPS в недрах поворотного устройства, мне кажется чуть менее чем не нужным.
|
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Четверг, 02.02.2017, 17:24 | Сообщение # 7 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Как вариант возможен ещё модуль управления: ардуино,экран,модуль 2,4ггц, джойстик. На мачту ставим: ардуино,gps,блок реле, 2,4ггц, а для ограничения вращения есть датчик приближения то есть при прближении металического предмета он срабатывает. Можно установить вместо двух концевиков один датчик. Я бы не ставил ограничения вращения, в полевых условиях, на экране ведь мы наблюдаем данные позиции.
|
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Четверг, 02.02.2017, 18:05 | Сообщение # 8 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Хорошо для начала компас. Как мы будем управлять и отслеживать наше устройство?
|
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Пятница, 03.02.2017, 08:25 | Сообщение # 9 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Пробежался по "сусекам", подобрал комплект для прототипа.
Слева - RBoard. Та-же Ардуино, но с уже размешенными на плате реле и нужными нам разъемами (подробности от производителя ТУТ).
Небольшое отвлечение (не реклама) для общего развития.
У этого производителя много Ардуино-совместимых плат.
А еще у него можно заказать изготовление печатных платы под заказ, за вполне приемлемые деньги (партии от 10 штук).
Так 12 двусторонних плат размером 10х10 см, с металлизацией отверстий и шелкографией обойдутся в 20 уе + 3-7 уе доставка - кому интересно смотреть ТУТ.
Меньшего размера платы обойдутся дешевле (минимальный размер 5х5 см).
Справа Ардуино УНО с установленным LCD Keypad shield, комплект для удаленного управляющего устройства.
Так-же нашел почему то один модуль NRF, где то должны быть еще
Компаса и ГПС-а у меня нет буду заказывать у китайцев после 11 февраля (у них до 11 новый год).
Пока попробую увязать беспроводные интерфейсы и придумать протокол обмена.
Ну это неделька-две, времени что-то мало остается на хобби
Сообщение отредактировал UN7FGO - Пятница, 03.02.2017, 08:38 |
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Пятница, 03.02.2017, 08:52 | Сообщение # 10 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Отлично! Геннадий!
|
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Пятница, 03.02.2017, 09:06 | Сообщение # 11 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Я подожду зарплаты и можно будет заказывать. А сейчас я занимаюсь редуктором, надо зафиксировать его на платформе и состыковать с двигателем. Фото позже сделаю.
|
| |
|
|
| UN2FN | Дата: Суббота, 04.02.2017, 16:06 | Сообщение # 12 |
|
Группа: Удаленные
| Все прекрасно го вот вопрос ка поведёт себя передача данных при вкл. на передачу ват эдак 100 или более ? может использовать протокол типа 485 там и дальность позволяет и всего одна пара нужна а вместо компаса опто пару и при каждом включении выставлять 0 или хранить положение при выключении в энерго независимой памяти + при этом возможна простая стыковка с компом для управления антенной из программ. Что скажите?
|
| |
|
|
| UN7FGO | Дата: Суббота, 04.02.2017, 16:56 | Сообщение # 13 |
|
Генерал-майор
Группа: Администраторы
Сообщений: 349
Награды: 0
Репутация: 0
Статус: Offline
| Цитата UN2FN ( ) Что скажите?
Реализация алгоритма может быть любая. Вопрос в простоте реализации датчиков. Вернее в том, как их разместить на поворотном устройстве.
Лучше всего конечно поставить энкодер на оси, для отсчета импульсов и соответственно угла поворота.
Можно поворачивать до срабатывания концевика и обратно, вычислить скорость и исходя из нее дальше управлять.
Вариантов может быть множество
Проводной интерфейс тоже можно реализовать, но встанет вопрос по протоколу работы программы на компьютере и необходимости таскать с собой преобразователи интерфейса.
Ну и судя по опыту, этот (например RS-485) интерфейс можно и спалить наводками, поэтому нужны искробезопасные барьеры, а к ним питание
Получается с собой целую стойку автоматики надо, чтобы управлять повороткой.
Хотя соглашусь, что проводной интерфейс наверное был бы надежнее, но канал передачи данных на 2.4 ГГц, наверняка не будет забит антенным сигналом.
Да и в общем, как обычно, первый вариант пойдет в корзину
А вот третий или четвертый вариант уже будет долгие годы радовать хозяина своей безупречной работой
Главное начать делать а там с учетом полученного опыта эксплуатации допилим до нужного состояния.
Пока исходим из того, что есть в наличии и что сможем (из датчиков) разместить на поворотном устройстве.
|
| |
|
|
| UN8PP | Дата: Воскресенье, 05.02.2017, 02:04 | Сообщение # 14 |
|
Сержант
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Награды: 0
Репутация: 0
Замечания: 0%
Статус: Offline
| Безусловно энкодер позволяет работать схеме точно и при хорошем расположении надёжно. При дальнейшем использовании можно применить. Компас точно градусы может неудержать при внешних воздействиях, но точку отсчёта мне кажется ему ненужно. Может применить компас не как датчик,а как маркер? Из шека управлять на плате с реле + - и получать данные на экран через 2,4 ггц. Это для полевых условий где можно всегда поправить неточность,где можно испытать канал 2,4ггц для передачи данных.Даже если пойдёт чтото не так можно предусмотреть ручной режим,
|
| |
|
|
| UN2FN | Дата: Воскресенье, 05.02.2017, 23:15 | Сообщение # 15 |
|
Группа: Удаленные
| Давйте разработаем не только для поля но и для дома если уже начали то дело надо довести до конечной точки, и учесть не только азимут но ёщё и эливацию.
|
| |
|
|
|
Главная 
