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Abstandsteuerung |
| Das Video sowie die Jugend-Forscht-Arbeit gibt es unter Download |
| Bitte auf dieser Seite zuerst alles durchlesen (besonders ganz unten), und erst dann anfangen... das kostet garantiert weniger Nerven! |
Momentaner Entwicklungsstand |
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| Platinengröße: 17x10mm Stromverbrauch: um 10mA |
| Mein kleinstes Fahrzeug ist zur Zeit der Sprinter-Rettungswagen. Wenn die Akkus kleiner wären, würden noch kleinere Fahrzeuge möglich sein! |
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Die Entwicklungsstufen: |
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| Ganz oben ein Standard Faller Car System Fahrzeug, darunter mein erstes funktionierendes Fahrzeug (Akku ist inzwischen ausgebaut), und ganz unten ein Fahrzeug mit aktueller Elektronik. |
Die Idee |
| Die Faller Car System Fahrzeuge sind vom Werk aus recht einfach ausgerüstet und lassen so noch großen Spielraum für Eigenentwicklungen. |
| Von daher kam ich auf die Idee, den Straßenverkehr noch vorbildgerechter zu gestalten. Um dies zu erreichen, muß man den Autos praktisch Augen verleihen, um andere Autos zu erkennen. Die passende Elektronik soll dann dafür sorgen, daß sich die Autos stufenlos an die Geschwindigkeit der anderen anpassen. |
Umsetzung |
| Danach habe ich mich nach geeigneten Sensorikvarianten umgeschaut. Letztendlich habe ich mich für Magnetsensorik entschieden. Die Abstandsteuerung basiert also darauf, daß jedes Auto im Heck einen Magneten hat und in der Front Sensoren. |
| Vorher hatte ich überlegt mit Infrarot, Ultraschall und Reflexlichtschranken zu arbeiten. Aber aufgrund einiger Nachteile, die diese Sensoriksysteme mit sich bringen bin ich bei Magnetsensorik geblieben. |
Vorraussetzungen |
| Die Sensoren benötigen mindestens 3,0 Volt. Deshalb muß entweder ein Li Ionen Akku eingebaut werden, oder eine weitere NiMH Zelle in Reihe zu den vorhandenen 2 geschaltet werden. Der Stromverbrauch der Elektronik liegt bei ca. 10 mA. |
| Ich persönlich habe die Li Ionen Akkus genommen, da sie bei gleicher Größe leichter sind und eine höhere Kapazität besitzen. Aber man benötigt wiederum ein anderes Ladegerät. (weiter unten dazu mehr) |
| Welche Kenntnisse sollten Sie besitzen? Nun das ist eine schwere Frage. Pauschal läßt sich diese nicht beantworten. Hierzu ein paar genauere Erläuterungen: |
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| Alle Bauteile sind im Handel erhältlich. Die Sensoren sind leider nicht einzeln erhältlich, die Mindestbestellmenge liegt bei 100 Stück. Wer also nicht gleich 100 Stück kaufen will kann die Sensoren auch bei mir erhalten, da ich genügend auf Vorrat habe. |
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| Also wegen den Sensoren einfach per E-Mail an mich wenden! |
| So nun zur Sache! Hier erst mal der Schaltplan (Zum Vergrößern anklicken). |
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| Zu unübersichtlich? Kein Problem, hier ist eine schematische Skizze der Schaltung (Zum Vergrößern anklicken). |
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| So, wer jetzt immer noch nicht genug hat, der lädt sich im Downloadbereichmeine Jugend Forscht Arbeit runter und kann da den ganze Entwicklungsweg, Theorie und Problemlösungen dazu, noch einmal genauer durchlesen! |
Bauanleitung: |
| 1. Vorbereitungen |
| Wenn es ein Faller Car System Serienfahrzeug ist, zunächst alle Kabel auslöten (außer die vom Reedkontakt, die sind so schwer wieder anzulöten) Wenn es ein Eigenumbau ist, zunächst Lenkung, Motor, Hauptschalter und Reedkontakt einbauen. |
| 2. Akku |
| Entweder neuen Akku oder Step-up-Regler (z.B. LT1301) einbauen. Als Li Ionen Akku kann ich den En El 1 empfehlen, der ist aus einer Kamera. Darin sind 2 Rundzellen mit jeweils 720mAh. Li-Ionen Akkus sind kleiner, leichter und haben eine höhere Kapazität. Aber man benötigt wieder ein neues Ladegerät. Ich habe gute Erfahrungen mit dem prozessorgesteuertem Universallader von Conrad gemacht, mit dem lassen sich Li Ionen, Blei, NiMH und NiCd laden. |
| Li Ionen Akkus sind leider nicht direkt als einzelne Zelle erhältlich, man muß sich handelsübliche Akkus besorgen und ausschlachten, um an die Zellen zu kommen. |
| Der Akku En El 1 ist besonders gut dafür geeignet. Im Innern findet man 2 Zellen, die 43 mm lang und einen Durchmesser von 15 mm haben. Die Kapazität ist auf dem Akku mit 720 mAh angegeben. Er paßt sogar in einen Sprinter!! Kleiner Vorteil am Rande: Weiße LEDs können direkt mitversorgt werden und Fahrzeuge mit vielen LEDs haben trotzdem noch lange Fahrzeiten. Ohne LEDs sind 10 Stunden Fahrzeit normal! |
| 3. Sensoren einbauen |
| Links und rechts einer, am besten leicht schräg nach außen. die Seite mit der Beschriftung muß nach vorne zeigen. Wohin die Anschlußbeinchen zeigen ist egal, Hauptsache man kommt gut dran zum anlöten. Beinchen nicht kürzen, am Ende anlöten, und zwar ganz schnell, denn sonst wird der Sensor eventuell zerstört. |
| Hinter die Sensoren kommen die Bleche aus magnetischem Material, sie dienen zur Feldverstärkung. Die Bleche werden als Dreieck zugeschnitten, so daß eine Spitze auf die Sensormitte trifft und die Breitseite nach hinten zeigt (oben auf dem Bild zu sehen). |
| 4. Platine |
| Baustein außen löten, am besten alles mit Kupferlackdrähten versehen und dann mit dem Fahrzeug nach und nach verbinden. Hier ist jedoch allerhöchste Vorsicht geboten, denn einen kleinen Fehler an dieser Stelle bemerkt man meistens erst am Schluß. |
| 5. Potis und Magnete |
| Potis müssen an der Unterseite des Fahrzeugs montiert werden, Loch bohren, daß man gut drankommt, um leichter Einstellungen verändern zu können. |
| Nun werden hinten die Magnete eingebaut! Auf die Polung achten! Falls ein Fahrzeug nicht reagiert, eventuell betreffenden Magneten umdrehen. Nord- und Südpol liegen jeweils an der Ober- und Unterseite des Magneten. (Magnete von Conrad, Neudym-Magnete, Best.-Nr.: 503701) |
| 6. Test |
| Nun der spannende Teil – klappts oder klappts nicht – das ist hier die Frage! Am besten vorher nochmal alles durchsehen und dann mal das Fahrzeug einfach einschalten. Dann Schraubenzieher und Meßgerät in die Hand und ran an die Potis. Beim Messen aber immer die Stromversorgung zum Akku unterbrechen!!! |
| Wenn man P2 auf 0 Ohm dreht, müßte der Motor laufen, wenn alles richtig läuft. |
| Also P2 bei ca. 2-4K belassen und dann an P1 ran. Soweit drehen, bis man den Punkt hat, zwischen Fahrzeug läuft und Fahrzeug läuft nicht. Dann darauf achten, daß kein Magnet in der Nähe der Sensoren liegt und P1 so einstellen, daß der Motor gut läuft. Nun müßte die Abstandsteuerung zuverlässig funktionieren. |
| Mit P2 stellt man die Empfindlichkeit der Sensoren ein (fü r Insider: der Verstärkungsfaktor des OPs). Umso niedriger der Wert von P2, umso unempfindlicher reagiert das Auto. Umso höher der Wert von P2 ist, umso empfindlicher reagiert das Auto. Hier kann ich keinen Idealen Wert empfehlen, man muß den Mitttelweg zwischen maximalem Abstand und minimaler Fremdbeeinflussung durch Gegenverkehr z.B. finden. Dazu einfach an P2 herumspielen und testen, testen, testen... |
| Zum Testen einfach das Fahrzeug aufbocken und den Magneten annähern. Wenn nichts passiert, den Magneten einfach drehen. Wenn Sie die richtige Seite gefunden haben, dann bauen Sie alle Magneten immer so ein. |
| Was kann noch verbessert werden? Wo hakt es noch? |
| In meinen Tests hat sich herausgestellt, daß der LM 317 definitiv zu starke Schwankungen durch Temperaturänderungen hervorruft. Praktisch gesehen fährt das Auto ein paar Runden und schon muß wieder nachjustiert werden, weil der Abstand kleiner wird. |
| Ein Hochpräzisionsspannungsregler kann hier Abhilfe schaffen. Dazu bin ich aber noch nicht gekommen - also wenn es jemand schafft, dann geben Sie mir bitte einfach Bescheid, damit ich es hier als Weiterentwicklung veröffentlichen kann, so haben alle etwas davon. Open Source sozusagen :-) |
| Ein weiteres Problem sind die Motoren von Faller, wenn der Auslauf zu lang ist kommt es zu Auffahrunfällen und zu einem ruckeligen Fahrverhalten. Der neue Faller Motor ist auch problematisch mit seinem langen Auslauf. Also wer hier eine Lösung findet, darf sich auch gerne melden! |
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| Aktualisiert am 27. April 2010 |