Wie funktionieren die Sensoren des Drehtellers?

[Foox]

Hi zusammen,

folgende Frage stelle ich hauptsächlich aus technischer Neugier:

Wisst ihr, welche Sensorik verwendet wird, um die Position des Drehtellers zu erkennen? Ich gehen Mal davon aus, dass es diese zwei kleinen vergossenen Bauteile sind, die von der Platine aus auf den Drehteller schauen. Sind das Hall-Sensoren? Und falls ja, wie lesen die anhand der Kupfer(Leiterbahnen)-flächen auf dem Drehteller die Position aus? Wird da womöglich bei der Initialisierung des Wagens während der ersten Drehung irgendeine magnetische Information polarisiert/codiert? Aber wie würde eine Magnetisierung auf Kupfer funktionieren?

Fragen über Fragen ... helft mir bitte beim Knobeln oder mit Informationen!

Danke,

Markus

 

Edit: Bild hinzugefügt von den vermutlich Hall-Sensoren

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Bearbeitet 25. Januar 2020 von Foox

[Foox]

Ok, habe lange genug gegrübelt und es rausgefunden. Es ist auch ein optischer Sensor (bzw ein Paar davon). Wenn man mit der Handykamera im eingeschalteten Zustand fotografiert, sieht man dass je eine Hälfte leuchtet - also IR. Die andere Hälfte ist dann vermutlich der IR-Empfänger. Die Kupferflächen auf der Drehplatine dienen dabei wohl "nur" als Reflektor.

Jetzt muss ich wohl weitergrübeln, wie das Problem des Seitwärtsfahrens damit zusammenhängt.

 

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Bearbeitet 25. Januar 2020 von Foox

[der_michel]

Es sind insgesamt 45 Abschnitte, einer davon ohne Beschichtung. 360° duch 45 sind 8 Grad. Dann wäre die Frage warum es zwei Sensoren sind. Sichern sie sich gegenseitig ab oder sind sie etwas versetzt und machen aus den 8° sogar 4° Genauigkeit. Eventuell wird bei dem Kalibrierungslauf oder beim nachregeln nach Einschlägen einer der Abschnitte "übersehen" und eine etwas schiefe Position als Nullwert angenommen.

[Foox]

... und jetzt fängt es an, mir Spaß zu machen, obwohl mein M3 nicht richtig funktioniert. 😉
 

Erstmal ein paar grundlegende Beobachtungen:

1) es sind nicht 45 erkennbare Abschnitte, sondern 88 messbare und 90 plausibilisierbare. Der Sensor kann Kupfer und rohe Platine unterscheiden. 44 Kupfer-Patches plus 44 Platinenabschnitte ergibt 88. Das eine fehlende Kupfer-Patch (und den zugehörige Platineabschnitt) kann er aus den Erfahrungswerten extrapolieren. Außerdem liegt der fehlende Kupferabschnitt auf der Seite des Drehtellers, der nur in ganz seltenen Fahrsituationen (z.B. Fahrzeug rollt aus einem überzogenen Drift rückwärts) unter die Sensoren kommt. Man kann also mit einem Sensor bis auf 4 Grad-Abschnitte präzise messen.

2) Die beiden Sensoren liegen nicht spiegelsymmetrisch zur Fahrzeug-Längsachse sondern leicht versetzt. Auch der fehlende Kupfer-Patch liegt nicht genau auf der Symmetrielinie des Fahrzeugs. Da wird also sowieso in der Software hin und herberechnet, um die Geradeaus-Ausrichtung zu bestimmen.

 

Meine Annahmen:

a) Redundanz halte ich bei den Sensoren für irrelevant, da es kein eindeutig richtiges Ergebnis gibt, wenn die Sensoren unterschiedliche Ergebnisse liefern. Damit wäre eine Kontrollmessung eines zweiten Sensors nicht verwertbar, den Einbau eines redundanten Sensors kann man sich sparen.

b) Die leichte Assymetrie bei den zwei Sensoren könnte darauf hindeuten, dass man tatsächlich noch feiner (also bis auf 2 Grad) messen kann. Das halte ich aber für nicht notwendig bei den Racern. Ich vermute eher, das der zweite Sensor dafür genutzt wird, um bei dem fehlenden Kupfer-Patch nicht plausibilieren zu müssen sondern eben über den zweiten Sensor zu messen, wenn das fehlende Kupfer unter dem Hauptsensor durchwandert.

 

Erste Schlussfolgerung:

Wenn die oben gemachten Beobachtungen und Annahmen stimmen, würde ich interpretieren dass der Racer solange zuverlässig funktioniert, wie der fehlende Kupfer-Patch nicht unter dem Haupt-Sensor durchläuft. Sobald er dies tut, würde mit den oben genannten Annahmen der zweite Sensor einspringen und die Patch-Zählung kurzfristig übernehmen. Wenn dabei ein Fehler gemacht wird (z.b. weil der zweite Sensor defekt oder falsch kalibriert ist), würde das für eine fehlerhafte Ansteuerung des Stellmotors sorgen und letztlicht das schräge Fahren auslösen, bis alles neu kalibriert wird. Auch könnte man darüber erklären, weshalb manche Racer endlos kalibrieren, das wäre dann der Fall, wenn die zwei Sensoren sich nicht einig sind, wann das fehlende Kupferstück durchwandert.

 

... so, viel geschrieben, einiges spekuliert und kein bisschen näher an einer praktischen Lösung. Bin offen für Korrekturen, andere Gedanken oder Ergänzungen.

 

Noch eine Ergänzung:

Es sind vermutlich auch nicht 90 hart abgegrenzte Abschnitte sondern der Sensor dürfte sowas wie eine Sinuswelle ausspucken, wenn der Drehteller mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Man müsste also sogar in der Lage sein, diverse Zwischenpositionen zuverlässig zu berechnen.

 

[S2Junior]

und welche aufgabe haben die vier messingpinne?

[Foox]

Aus dem Bauch raus würde ich sagen ,der Drehteller braucht Strom und eine Datenverbindung zur Übertragung der Steuerbefehle an die Motoren und die Rückmeldung der Target-Erkennung.

Ich vermute mal ein ähnliches Setup wie USB ... also:

* Masse

* Versorgungsspannung

* Daten (+)

* Daten (-)

 

Aber da habe ich noch nix gemessen oder untersucht. Also reine Spekulation.

 

Interessant finde ich auch, dass auf der Hauptplatine und im Chassis bereits ein (ungenutzter) Slot für einen fünften Pin angelegt ist. Würde mich Mal interessieren, wofür dieser vorbereitet war. Aber das könnten wohl nur die Entwickler beantworten.

[Foox]

Update zu den Pins:

Da hab ich wohl vorschnell geantwortet. Habe jetzt nochmal geschaut und es sind fünf Pins auf drei Schleifbahnen. Und ein sechster Pin ist vorbereitet aber nicht angelegt. Damit würde ich folgende Belegung vermuten:

* Masse (doppelt ausgelegt)

* Versorgungsspannung (doppelt ausgelegt)

* Daten (+) (einfach ausgelegt)

 

Weiter würde ich vermuten, dass die Daten auf eine gemeinsame Masse/Minus mit der Versorgung zugreifen. Bei niedrigen benötigten Datenraten sollte das kein Problem sein.

 

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Bearbeitet 26. Januar 2020 von Foox

[Kayli]

Ist denn da unter dem Teller noch Elektronik?

Ich denke eher das sind schlicht die +und- Pins der zwei Antriebsmotoren, oder?

Eine zuverlässige Datenverbindung über so einen Schleifkontakt kann ich mir kaum vorstellen...

Hab meinen Racer aber auch noch nie auseinander genommen....

🤔

[Foox]

Doch doch, da steckt ähnliche Sensorik drin wie in einer alten Computer-Maus - optische Sensoren die genau messen, wie weit sich jeder Motor gedreht hat. Die Motoren drehen nicht frei nach Stromzufuhr sondern werden genau geführt, ähnlich wie ein endlos drehbares Servo.

Und zum Thema Datenverbindung: Durch Prüfsummen, Redundanz und ACK/Resend kann man in fast jedem Medium eine zuverlässige Datenverbindung aufbauen ... je schlechter die Verbindung desto geringer ist halt nur die Datenrate.

[krauk]

Hallo Foox, 

mit diesem Thema habe ich mich gezwungenermassen auch schon auseinandergesetzt. Die Robotik hat ein inkrementales Messsystem und holt sich ihre Grundstellung beim Einschalten. 

Da mein roter BMW leider nicht mehr seinen Nullpunkt findet, bin ich der Sache auf den Grund gegangen und wollte durch Ausschliessen herausfinden wiher es kommt. Nach viel probieren und endlosem auseinanderbauen und wieder zusammen schrauben tauschte ich die runde Antriebseinheit gegen eine andere, und diese funktionierte  problemlos. Das Problem sitzt also in der AE.

Die Sensoren, bestehend aus diesen zwei herausstehenden Leseköpfen mit jeweils zwei Einbuchtungen in der Hauptplatine scheinen ja zu funktionieren.

Jetzt stellt sich mir die Frage:

Ist das ganze ein optisches oder elektrisches System? 

Bei einem rein optischen System gibt es bessere Alternativen, die stärker reflektieren.

Warum müssen sie aus Metall sein? Möglicherweise wird hier auch Spannung angelegt und diese erkannt? 

Wäre schön das mal herauszufinden, die Herren Müller!

[Tom-McRae]

...hättest gestern Twich gekuckt, da hat er´s erklärt. 😎

 

[krauk]

zufälle gibts ja 🙂

kann ich das nochmal irgendwo sehen oder fasst es jmd. zusammen?

 

[sothio]

Vielleicht hilft das hier: 

 

[Foox]

Klasse Video! Da lagen meine Spekulationen ja ziemlich richtig  ... 🙂 

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 bevor du lange experimentierst: Es gab mal eine Anleitung, dass man die Hauptplatine möglichst weit nach vorne drückt, bevor man sie mit der Schraube fixiert. Das verbessert wohl die Messung der IR-Reflektion (vermutlich weil der Sensor dann an besserer Stelle sitzt). Probier das vielleicht als erstes, um dein Problem zu lösen.

[krauk]

Oh wow danke für die schnelle Antwort!! Also doch optisch, sehr interessant! Werde es mit dem nach vorne schieben nochmal probieren, vielleicht hilft es ja.

Was macht ihr um diese Platine sauber zu halten, oder wie kann ich die Reflexion verbessern? Hatte es mit Alkohol saubergemacht hat leider nicht geholfen...

Die Metallplättchen sind ja dann ein rein passives Bauteil, solange sie vorhanden sind sollte es funktionieren. Deswegen verstehe ich immer noch nicht das es mit einer anderen Antriebseinheit (die Runde) problemlos in meinem Racer funktioniert.