Faller Car System mit attiny43u ausrüsten

[Amateurbastler (Gast)]

Hallo Forum!

[Roman beginnt hier und endet bei der Kennzeichnung nach der Hälfte 
meines Posts, bei Bedarf einfach überspringen]
Kurz zu mir: Ich bin Informatikstudent und habe bisher nur wenig mit 
Mikrocontrollern und Elektronik/Elektrotechnik zu tun gehabt. Ich kann 
zwar auf dem Papier Schaltungen mit Logik-Gattern entwerfen, habe die 
Theorie von Transistoren und ganz grundlegenden Schaltungen 
("Elektrotechnik für Informatiker") gelernt, und habe einen 
Mikrocontroller mit Labview "programmiert", aber das war es auch schon.

Falls also jemand der Meinung ist, dass ich hier ein zweckloses Projekt 
plane, bitte ruhig sagen. Dann versuche ich evtl. kleiner anzufangen. ;)

Wenn ich später mal mehr Platz habe, möchte ich mir möglicherweise eine 
Modellbahnanlage bauen, auf der auch Autos mit dem Faller Car System 
bzw. einer Modifikation davon fahren sollen. Das gibt es bereits fertig 
zu kaufen (DC-Car, Infracar).. Aber der Reiz liegt für mich eher im 
Entwickeln der Geschichte.

Bevor es soweit ist, möchte ich schon ein wenig schauen, was möglich 
ist. Für den Anfang habe ich mir gedacht, wäre es schön, wenn so ein 
Faller-Auto nicht nur stumpf mit dem Motor den Akku leersaugt (und durch 
einen auslösenden Reedumschalter evtl. zwischendurch von Spulen abrupt 
angehalten wird), sondern auch etwas Logik enthalten würde.

Die Logik im Auto soll zunächst nur etwas grundlegendes können, das mir 
aber schon relativ kompliziert erscheint: ungefähr mit einer 
vorgegebenen Geschwindigkeit fahren. Der Motor soll nicht einfach den 
Akku belasten und so schnell drehen, wie er eben dreht, sondern durch 
einen Mikrocontroller geregelt werden. Der Controller soll also mittels 
PWM den Motor drosseln und in Erfahrung bringen können, wie schnell das 
Fahrzeug sich gerade bewegt.

Ich sehe drei Stufen, die ich bewältigen muss, bevor das klappt: Das 
Planen des nötigen Schaltungsaufbaus, dann das Aufbauen der Schaltung 
mit Lötkolben und deren Einbau in das Fahrzeug, und schließlich die 
korrekte Programmierung des Controllers. Punkt 1 (Planen) und 2 
(Löten/einbauen) bereiten mir derzeit die größten Schwierigkeiten, weil 
ich darin einfach fast keine Erfahrung habe. Ich habe mir vor einiger 
Zeit einen Lötkolben zugelegt und ein paar Bausätze zusammengelötet, 
auch SMD. Das könnte ich dann einfach mal probieren, vielleicht klappt 
es ja. Punkt 3 (Programmieren) ist der Punkt, den ich mir am ehesten 
zutraue -- auch wenn mein Studium keine Vorlesung zur Regelungstechnik 
vorsieht.

_[Roman endet hier]_

Punkt 1, das Planen der Schaltung, steht aber als erstes an und hier bin 
ich jetzt an einer Stelle, an der ich nicht so richtig weiß, wie es 
weitergeht. Ich habe nach etwas Googlen beschlossen, dass der Attiny43U 
möglicherweise nicht schlecht für mich wäre, weil dort ein 
Step-Up-Wandler drin ist. (Die Faller-Akkus sind AFAIK Doppel-NiMh, also 
zusammen 2,4V Nennspannung.)

Also habe ich in Eagle mal eine Schaltung mit diesem Controller in der 
Mitte zusammengeklickt -- siehe Anhang. Ist ziemlich hässlich geworden, 
fürchte ich, aber eben mein erster Versuch. Weil der Motor 
wahrscheinlich (?) gerne Störungen der Versorgungsspannung (und auch auf 
der Masse?) verursacht, habe ich versucht, viele Kondensatoren 
unterzubringen, mich dabei aber an das Datenblatt gehalten.

Die Beschaltung links im Plan ist hauptsächlich aus dem Datenblatt 
entnommen und für den Step-Up-Wandler nötig. Rechts habe ich versucht, 
den Motor über einen Transistor zu betreiben. Hier bin ich mir nicht 
ganz sicher ob das so funktioniert. Der Motor muss nur in eine Richtung 
drehen (und ist 2-Polig). Gut möglich, dass hier auch noch irgendwelche 
Kondensatoren fehlen?

Was noch komplett fehlt, ist ein Sensor, über den die Rückkopplung für 
die Regelung der Geschwindigkeit und eine Messung der Entfernung 
stattfinden kann. Die aktuelle Geschwindigkeit muss nicht so exakt sein, 
es wäre z.B. okay, wenn eine Achse nach jeder vollen Umdrehung einen 
Interrupt auslöst. Wichtig wäre mir, dass mit dieser Messung die 
zurückgelegte Distanz möglichst genau ermittelt werden kann.

Ich habe schon an eine Gabellichtschranke gedacht. Im Internet habe ich 
ein Bild gefunden [1], das einen Car System-LKW von unten zeigt. Meint 
ihr, hier könnte ich an der (angetriebenen) Hinterachse eine Scheibe mit 
Schlitz anbringen, und rechts daneben eine Gabellichtschranke, die dann 
beim Passieren des Schlitzes einen Impuls abgibt? Könnte das überhaupt 
klappen?

Falls jemand Ideen hat, die der Situation besser gerecht werden, dann 
nur her damit. :)

Neben der allgemeinen Kritik an meinem Schaltplan und Vorschlägen für 
einen Sensor, würde mich auch noch interessieren: Würde es überhaupt 
klappen, so eine Schaltung auf Lochraster aufzulöten und Drähte für 
Verbindungen zu nutzen, falls die Verbindungen auf dem Lochraster nicht 
passend sind? Oder brauche ich dafür zwingend eine "richtige" Platine 
mit Massefläche und pipapo?

Tja, und wenn ich absolut auf dem falschen Weg bin oder mir alles viel 
zu einfach vorstelle.. Dann teilt mir das, wie gesagt, bitte auch mit. 
Ich habe zu diesen Themen eben wirklich fast keine Erfahrung und nur 
durch rumgooglen wird man ja auch nicht zum Experten. :-)

[1] http://img4.fotos-hochladen.net/uploads/dsc00819mikudz5yva.jpg

[MaWin (Gast)]

> Aber der Reiz liegt für mich eher im Entwickeln der Geschichte.

Sei schlau, bleibt kompatibel mit einem bereits bestehenden System.

> Hinterachse eine Scheibe mit Schlitz anbringen, und rechts daneben
> eine Gabellichtschranke, die dann beim Passieren des Schlitzes einen
> Impuls abgibt?

Zwar macht DC-Car viel mit Infrarot, aber die dauernd sendende IR-LED 
zur beleuchtung des Schlitzes braucht Strom, und Akkukapazität ist rar.

Daher würde ich zu Hallsensoren greifen. Du hast zumindest 1.8V, und 
damit ausreichend für Hallschalter, die es wirklich klein gibt
http://www.diodes.com/file_archive/download.php?branchId=2&pointer=AH1891_NPA_v1_20110408
und natürlich auch grösser.

Bleibt nur die Frage, woher sie ein Magnetfeld bekommen, das sich mit 
jeder Umdrehung ändert. Wenn die Motorschnecke aus Stahl ist, einfach 
quer durchmagnetisieren. Ansonsten einen kleinen Magneten aufkleben, da 
Faller aber Magneten als Sensoraktivator verwendet besser weiter oben 
als ganz unten knapp über der Fahrbahn.

Ich nehme an, daß dein Problem die Störungen werden, die der Motor 
erzeugt und auf die Akkuspannung legt. Also zumindest die klassische 
Entstörschaltung aus 3 Kondensatoren und 2 UKW Drosseln an den Motor 
bauen. Den uC eventuell über eine RC-Kombination aus ein paar hundert 
Ohm und einem Elko versorgen. Deine 1N4001 Diode dürfte schneller sein, 
z.B. BA157.