Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Distanzsensoren Auswahl


von Manuel55 (Gast)


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Guten Abend zusammen

Wir sind gerade an dem Abschlussprojekt unserer Schule (Elektroniker) 
und sind gerade an der Planung.
Es wird ein ca. 1m und ca. 50cm grosser RC Hovercraft.
Die Arbeit wird eher Programmierlastig. D.h wir wollen ein komplettes 
Regelsystem entwickeln. Vorgesehen sind 3 Hubmotoren (2 hinten 
(nebeneinander) und 1 vorne)
Mit 3 Entfernungssensoren (Bei jedem Moter einen) wollen wir die 
Entfernung zum Boden messen und somit bei Gewichtsverlagerungen und 
unebenen Strecken den Hovercraft weiterhin ohne Seitenlage usw. fahren 
zu können.

Ich hoffe das war eine einigermassen verständliche Kurzbeschreibung :D

Nun stehen wir vor der Auswahl der Entfernungssensoren für das System. 
Das Problem ist, dass diese Sensoren auf nahezu jedem Untergrund 
(Wasser, Asphalt, Gras, usw.....) den exakten Abstand zum Boden messen 
können.
Hat jemand einen Vorschlag welche Sensoren oder welche Art von Sensoren 
wir nehmen sollten. Vieleicht schon Erfahrungen damit?
Wir haben da an sowas gedacht:
[[https://www.distrelec.ch/distanzsensor-mit-anschlusskabel/sharp/gp-2d120j000f/631004]]
Wir sind uns aber nicht ganz schlüssig und die Mindestdistanz sollte 
auch ein wenig kleiner sein (so 1-2cm)

Vielen Dank für eure Vorschläge :)
MFG

von Alex E. (chekov-e)


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Hi,

bin selber grad am Hovercraft bauen und hab die Erfahrung gemacht, dass 
sich die Luft unter der Schürze ziemlich gut verteilt, d.h. mit Regelung 
der Motoren links/rechts lässt sich nicht viel an der Lage ändern.
Hab deswegen auch auf einen einzigen Hubmotor zurückgebaut, reicht 
völlig. Und ich hab mehr Power für den Vortrieb, sonst isses zu lahm.

Was besser klappen sollte, um die Lage zu regeln, ist eine automatische 
Gewichtsverlagerung.

Mit dem Sharp-Sensor kann mans probieren, wobei es beim Wasser schwierig 
werden könnten, wenn nicht unmöglich, was Vernünftiges zu messen.
Eine Alternative fällt mir aber grad auch nicht ein....  mit einem 
Beschleunigungssensor lässt sich vllt die "Fluglage" messen.

MfG

von Manuel55 (Gast)


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Welche grösse hat denn dein Hovercraft? :D Meinst du wirklich dass ein 
einziger Hubmotor ca. >5kg gleichmässig anheben kann? :S

von gerald (Gast)


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Wieso nicht einfach den Druck messen ?

von Alex E. (chekov-e)


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Mein Hovercraft ist zugegebenermaßen etwas kleiner.
60x40cm wiegt auch nur 0,8kg -> 5kg ist natürlich schon etwas

auf dem Teppich reichen aber schon <20% Leistung zum Schweben
(3S lipo, 100W Brushless Motor, 5.25x3 Slowfly Prop)

Hab grad noch 5kg Gewicht extra draufgepackt und es schwebt auf voller 
Leistung, wenn es auch sehr "wuchtig" ist. Ein Grund mehr ordentlich 
Leistung in den Vortrieb zu stecken.

Hab bei mir einen Zwischenboden drin, die Luft strömt da heraus, wo 
Löcher im Zwischenboden sind, wird also verteilt.

MfG

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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> Was besser klappen sollte, um die Lage zu regeln, ist eine automatische
> Gewichtsverlagerung.

Hallo Kollegen,

bei einem Hovercraft macht man keine Lageregelung aus folgendem Grund:
Wenn Dein Boden eine seitliche Neigung hat, was tust Du dann:
Blaest Du die hoehere Seite weniger auf, schleift die Schuerze gewaltig.
Blaest Du mehr Luft auf die niedrigere Seite, hebt die Schuerze ab und 
der Trageffekt ist bei Luftverlust dahin.

Alex E. sagt "dass sich die Luft unter der Schürze ziemlich gut 
verteilt".
Das ist ein weiteres Argument.
Das tolle an einem Hovercraft ist ja gerade, dass keinerlei Regelung 
notwendig ist: Die Luft die ausstroemt, hebt das Teil. Wenn es zu weit 
hebt, dann setzt es sich wegen fehlender Hubkraft sofort wieder.
DAS IST KEIN HUBSCHRAUBER!

Gruss

Michael

von Manuel55 (Gast)


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Wow das sind einige interessanta Fakten die wir uns noch gar nicht 
überlegt haben :S

Wenn das wirklich so einfach ist, dann ist das Projekt viel zu einfach 
und besteht schlussendlich nur aus dem Modellbau und hat nicht mehr viel 
mit Elektronik zu tun :(

Hat jemand noch Ideen für neue Prinzipien etc. um das Projekt wider neu 
"elektronisch" aufblühen zu lassen? Währe toll!

Vielen Dank

von Manuel55 (Gast)


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So Leute :)

Wir haben das ganze nochmals besprochen und sind zum Schluss gekommen, 
dass wir alle aneinander vorbeigeredet haben!

@Michael Roek:
Wir wollen ja nicht vorne und hinten regeln. Wir wollen die Seitenlage 
regeln. D.h. wenn mann 1kg auf die rechte Seite setzt, dann sollte der 
Hovercraft immernoch exakt wagerecht schweben. Das ganze regeln wir über 
die 2 hinteren Hubmotoren.
Oder verstehen wir da immer noch was falsch?

Weitere Vorschläge? :D

von Michael (Gast)


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Für ein vernünftiges "Fluglage" ist eher die relative Lage von 
Massenschwerpunkt zu "Lift"-Angriffspunkt wichtig. Die sollten 
übereinander liegen, damit das Luftkissen-Fzg nicht zu einer Seite 
hängt.

von Michael (Gast)


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Manuel55 schrieb:
> Wir wollen ja nicht vorne und hinten regeln. Wir wollen die Seitenlage
> regeln. D.h. wenn mann 1kg auf die rechte Seite setzt, dann sollte der
> Hovercraft immernoch exakt wagerecht schweben. Das ganze regeln wir über
> die 2 hinteren Hubmotoren.

Der Hovercraft wird hauptsächlich statisch durch den Druck im Luftkissen 
getrage, d.h. Auftriebskraft = Überdruck * Fläche. Die Geschwindigkeit 
der eingeblasenen Luft (und damit Position der Motoren) ist 
nebensächlich. Es kommt lediglich drauf an, dass der Differenzdruck 
erzeugt wird und dass der Volumenstrom die Luftverluste durch den 
Luftspalt unter der Schürze kompensiert.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Manuel55 schrieb:
> Wir wollen die Seitenlage regeln. D.h. wenn mann 1kg auf
> die rechte Seite setzt, dann sollte der
> Hovercraft immernoch exakt wagerecht schweben.
Und was, wenn der Boden ungünstigerweise schräg ist?
> Das ganze regeln wir über die 2 hinteren Hubmotoren.
Wie kannst du auf einem (in Zahlen 1) Luftkissen links und rechts 
unterscheiden?
> Oder verstehen wir da immer noch was falsch?
Es gibt nicht wirklich LINKS und RECHTS bei einem Hovercraft...

Manuel55 schrieb:
> Das Problem ist, dass diese Sensoren auf nahezu jedem Untergrund
> (Wasser, Asphalt, Gras, usw.....) den exakten Abstand zum Boden messen
> können.
Wie willst du bei Gras den Boden erkennen können?

Alex E. schrieb:
> Mit dem Sharp-Sensor kann mans probieren, wobei es beim Wasser schwierig
> werden könnten, wenn nicht unmöglich, was Vernünftiges zu messen.
Und ausserdem ist der auf Farbunterschiede sensibel. Ein schwarzer 
Hintergrund bringt einen anderen Abstand als eine weisse Oberfläche...

von Manuel55 (Gast)


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@Lothar Miller
Recht hast du :S Wir wollen das Projekt aber nicht fallen lassen und 
haben uns darum etwas überlegt. Wie wäre es mit einem etwas "anderen" 
Hovercraft dessen Schürze in 3 einzel Luftkammern unterteilt sind. D.h. 
eine vorne und 2 nebeneinander hinten (mit je einem Hubmotor). Somit 
wäre es nun möglich die Lage des Hovercrafts individuell anzupassen.
Ich weiss, dass ist natürlich nicht mehr der Sinn eines richtigen 
Hovercrafts aber es soll auch was besonderes werden :P
Und wie gesagt fallen lassen wollen wir das Projekt nicht und sind daher 
für weitere Vorschläge was Elektronik anbelangt offen!!

Was denkt ihr?
MFG

von Michael (Gast)


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Manuel55 schrieb:
> Was denkt ihr?

Der Druck im Kissen bricht stark ein, sobald die Schürze vom Boden 
abhebt. Der Abstand stabilisiert sich also selber, so dass eigentlich 
kein Sensor erforderlich ist. Ich kann mir gut vorstellen, dass drei 
separate Kissen eine ungleichmäßige Lastvertreilung wesentlich besser 
wegstecken. Es wäre interessant zu wissen, wie das bei den "Großen" 
funktioniert, evtl. mit Ballast zum Verschieben des Schwerpunktes oder 
die Hauptzuladung wird einfach genau genug in der Mitte plaziert.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Manuel55 schrieb:
> @Lothar Miller
> Recht hast du :S Wir wollen das Projekt aber nicht fallen lassen und
> haben uns darum etwas überlegt. Wie wäre es mit einem etwas "anderen"
> Hovercraft dessen Schürze in 3 einzel Luftkammern unterteilt sind. D.h.
> eine vorne und 2 nebeneinander hinten (mit je einem Hubmotor). Somit
> wäre es nun möglich die Lage des Hovercrafts individuell anzupassen.
> Ich weiss, dass ist natürlich nicht mehr der Sinn eines richtigen
> Hovercrafts aber es soll auch was besonderes werden :P
> Und wie gesagt fallen lassen wollen wir das Projekt nicht und sind daher
> für weitere Vorschläge was Elektronik anbelangt offen!!

Naja, es gab ja schon mal einen tanzenden Roboter. Vielleicht könntet
Ihr ja ein tanzendes Hovercraft bauen. :-)
Gruss
Harald

von Manuel55 (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Naja, es gab ja schon mal einen tanzenden Roboter. Vielleicht könntet
>
> Ihr ja ein tanzendes Hovercraft bauen. :-)
>
> Gruss
>
> Harald


Gute Idee :D

@Michael
Das wäre wiklich interessant zu wissen. Aber ich denke wenn wir die 
Regelung wiklich Umsetzten wollen, dann müssen wir die Variante mit den 
3 Kissen wählen. Hier besteht sicher am meisten Potential!

Weitere Vorschläge? :)

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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> 3 Kissen wählen. Hier besteht sicher am meisten Potential!

Die 3 Kissen muessen dann soweit auseinader liegen, dass sich die 
Luftstroeme nicht beeinflussen, sonst kompensieren sie sich in der Mitte 
und dort schleifen die drei Schuerzen am Boden und bremsen.

Man designed die Schuerzen sowieso nicht als einfache Schuerzen sondern 
als Doppelschuerzen (die wirken ein wenig wie Dioden!)

Da niemand wirklich auf die Idee kommt, DREI Hubmotore zu verwenden, 
gibt es Patente wie dieses:
http://www.wipo.int/patentscope/search/en/WO1993025423
wobei ein Hubmotor drei Schuerzen speist und die mechanisch 
gegeneinander verschoben werden.



Das ist auch ganz nett:

http://www.physikshow.uni-bonn.de/versuche/hovercraft.doc

Hast Du aber bestimmt schon gelesen.
Einmal Staubsauger verkehrtherum und Du kannst Dich draufstellen....



Gruss, schoenes Wochenende und viel Spass beim Basteln

Michael

von Manuel55 (Gast)


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Michael Roek schrieb:
> Die 3 Kissen muessen dann soweit auseinader liegen, dass sich die
>
> Luftstroeme nicht beeinflussen, sonst kompensieren sie sich in der Mitte
>
> und dort schleifen die drei Schuerzen am Boden und bremsen.

Verstehe ich jetzt nicht ganz! :S Kannst du das das etwas genauer 
erklären? Von aussen sieht es ja aus als wäre es nur eine einzige 
normale Schürze. Aber innen ist sie in 3 einzelne "Luftkammern" 
unterteilt (für jeden Motor eine). Was sollte sich da kompensieren? :S

Vielen Dank

von Matthias (Gast)


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Michael Roek schrieb:
> Die 3 Kissen muessen dann soweit auseinader liegen, dass sich die
> Luftstroeme nicht beeinflussen, sonst kompensieren sie sich in der Mitte
> und dort schleifen die drei Schuerzen am Boden und bremsen.

Das wäre beim Bodeneffektfahrzeug evtl. ein Problem. Beim Hovercraft 
wird das Fzg durch den statischen Druck getragen.

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