Harjasteta mootoritest ja gimbalitest.

Hiljuti olen ma palju saanud mängida suurte poiste mänguasjadega ning kuna pole aega olnud väikeseid ja lihtsaid projekte kokku panna, siis selle tulemusena mõtlesin, et räägiks natukene teistest asjadest. Lehekülg on ju siiski robootikale pühendatud mitte ainult elektroonika sissejuhatusele.

Kaameragimbal on ühe või mitmeteljeline videosüsteemi stabiliseerimise süsteem. Veel mõned aastad tagasi kasutati video stabiliseerimiseks põhiliselt mehhaanilisi süsteeme kuid hiljutised arengud sensoorika ning mootoritega on tekitanud olukorra kus väga tasemel gimbalid muutuvad järjest kergemaks ja stabiliseerimine antakse mehhaanikalt üle sensoritele ja mootoritele.

Brushless 2 teljeline gimbal

Brushless 2 teljeline gimbal

Minu isiklikuks huviks on just kaamera stabilisatsioon mis toimub harjavabade mootoritega. Kuna harjastega mootorid kuluvad palju (harjaste sädelus kommutatsiooni käigus mis kahandab ka effektiivsust) siis harjavabad mootorid kulutavad vaid laagreid mille eluiga on väga pikk.

Nüüd aga natukene nende mootorite kontrollist. Kuna Harjavabade mootorite kommutatsioon toimub elektriliselt, siis on nende ülesehitus mõnes mõttes nagu stepper mootoritel. Nüüd aga kui võtta mähised eraldi ning nende energiat pulsimodulatsiooniga juhtida, saame tulemuseks mootori mille võlli asendit saab väga täpselt muuta.

Gimbali mootor

Kuna aga mootori driver ei saa harjavaba mootori korral kuidagi teada mis tema asend on, siis kasutatakse selle jaoks inertsiaal mõõdu süsteemi. Praegusel juhul on kogu süsteem küll ühes kiibis (MPU-6050)  aga reaalsuses on seal väga palju erinevaid seadmeid. Alustuseks 3 telge güroskoopi, 3 telge akseleromeetrit (kiirendusandur) ning lisaks veel 3 telge magnetomeetrit. Kokkuvõttes saab protsessor infot mootori liikumisest ja absoluutasendist maakera gravitatsiooni suhtes ning ka magnetvälja suhtes ning arvutab sellest välja mootori mähiste vajaliku ergastuse ning vajaliku muutuse ergastuses et hoida kaamerat soovitud asendis. Tulemus on vägagi vaimustav ning hea koodi korral ülimalt stabiilne.

Brushless mootor IMU-ga

Brushless mootor IMU-ga

Katsetuseks sain kasutada eelneval pildil olevat mootorit mis on disainitud selleks et kaamerat stabiilsena hoida. Mootor võtab täis koormuse all 2.5A voolu ning seda 18V juures ehk siis 45W. Samas on see piisavalt tugev et raskuskeskmes oleva kaamerat stabiilsena hoida, ning see mootor on mõeldud jupp maad suuremate kaamerate jaoks kui GoPro.

Mõnel järgmisel korral räägin ehk seadmest mis mootori asendiga tegeleb täpsemalt.

 

Elektroonika arenduskomplekt

Elektroonika arenduskomplekt

Elektroonika arenduskomplekt

Nii ise elektroonikat ning robootikat õppides on vaja komponente. Mingeid kiipe ja takisteid, valgusdioode tahaks ju ka. Aga mida täpselt ja mis võimalused üldse on jääb tihti segaseks. Seetõttu ongi algajal mõistlik osta mõni elektroonika arenduskomplekt. Hiinlased müüvad üsna odavalt mingisuguseid, aga kuu aja pikkune postiaeg ja kaheldav sisu jätab külmaks. Siis on alati võimalik ka Arduino ametliku maaletooja ITT Grupi käest midagi osta, aga nende kohutavad sadades ja sadades eurodes olevad hinnasildid on küll täielikud tujurikkujad.

Selle probleemi lahendamiseks paningi kokku elektroonika arenduskomplekti. Selle abil saab ehitada enamusi siin projektis olnud projektidest ning ka palju muud huvitavat. Komplekt sobib hästi algajale ning on lihtsasti laiendatav. Kui mõnda komponenti rohkem vaja on või ära kaob, on võimalik nimekirja järgi neid teistest poodidest juurde osta. Nagu hiljutine kunstitudengitele korraldatud töötuba näitas siis see komplekt sobib väga hästi kokku hunniku Arduinode ja veel suurema hunniku inimestega.

Loopimiskindla elektroonikakohvri sisu

Loopimiskindla elektroonikakohvri sisu

Komplekt sisaldab endas järgnevat:

Hangi see veebipoest: http://pood.tech-thing.org

filtritest veidi.

Aegajalt on tarvis teha pulseerivast voolust alalisvoolu, eraldada alalisvoolust sageduskomponente või näiteks pwm signaalist kena sile nivoosignaal.

Selleks, et selline asi ette võtta on võimalik kasutada ülilihtsaid passiivahelaid. Näiteks kui on tegemist audiovõimendiga, mis on tundlik alalisvoolule on võimalik  kasutada kõrgpääsuga filtreid.

Kõrgpääsufilter

Kuna on teada, et kondensaator lubab kõrgetel sagedustel ilma takistuseta läbida ning madalad sagedused näevad seda kui lahti ühendatud vooluringi, siis sellel samal põhimõttel eelmainitud filter töötabki.

Kõrgpääsufiltri simulatsioon

Kõrgpääsufiltri simulatsioon

Nagu näha, siis mida kõrgem on sagedus, seda rohkem pääseb sisendsignaal läbi ning mida madalamaks sagedus muutub, seda rohkem hakkab filter seda summutama.

Kui varieerida vaid takistit ja kondensaatorit, saab panna filtri lõikama erinevaid sagedusi.

Väga sarnane on ka skeem mis lubab läbi alalisvoolu ning summutab kõrgema sagedusega signaale

Madalpääsufilter

Madalpääsufilter

Tegemist on samasuguse skeemiga kui eelmine kuid Vin ja gnd on omavahel välja vahetatud. Nüüd lubab takisti alalisvoolul läbi minna, kuid vahelduvvool lühistatakse kondeka abil maandusesse.

Madalpääsufiltri simulatsioon

Kuna ma üritan valemitest eemale hoida veel natukene aega, siis sel korral ma filtritest lähemalt rääkima ei hakka. Teinekord kui jõuan aktiivfiltriteni, siis tulevad juurde juba valemid ja muu mis võimaldab aju kokkujooksmist jupi korralikumal tasemel kui see sissejuhatus passiivfiltritesse.