User manual
RP6 ROBOT SYSTEM - 2. Der RP6 im Detail
2.3.6. Drehgeber (Encoder)
Ganz anders als die letztgenannten Sensoren funktionieren
die Drehgeber, die an den Getrieben der Motoren zur Dreh-
zahlmessung angebracht sind. Es handelt sich dabei um Re-
flexlichtschranken, die auf Codierscheiben mit je 18 weis-
sen und 18 schwarzen Segmenten ausgerichtet sind, also
insgesamt 36 Segmente (s. Abb). Diese Codierscheiben
sind wiederum an je eines der Zahnräder der beiden Getrie-
be geklebt worden. Wenn es sich dreht, wandern die einzel-
nen Segmente an der Reflexlichtschranke vorbei. Die weis-
sen Segmente reflektieren das Infrarotlicht, die schwarzen
Segmente nur wenig. Die Drehgeber erzeugen so zwar auch
wie die anderen Sensoren ein analoges Signal, aber es wird
digital interpretiert. Zunächst wird das Signal verstärkt und anschließend über einen
sog. Schmitt Trigger in ein Rechtecksignal umgewandelt. Die Flanken dieses Signals,
also die Wechsel von 5 auf 0V und umgekehrt, lösen jeweils ein Interrupt Ereignis aus
und diese werden dann von der Software gezählt. So kann die zurückgelegte Wegstre-
cke gemessen und zusammen mit einem Timer zur Zeitmessung die Drehzahl und da-
mit auch die Geschwindigkeit ermittelt werden. Die Ermittlung der Drehzahl ist auch
Hauptanwendung der Encoder – nur mit den Encodern kann man die Drehzahl auf den
gewünschten Sollwert einregeln. Ohne Regelung wäre die Drehzahl nämlich von der
Akkuspannung, Belastung der Motoren usw. abhängig. Die hohe Auflösung ermöglicht
es dabei, auch niedrige Geschwindigkeiten noch relativ genau einzuregeln.
Jedes der zwei mittleren Stufenzahnräder des Ge-
triebes hat 50 Zähne auf dem großen, und 12 auf
dem kleineren Zahnrad (s. Abb). Die Codierscheiben
befinden sich auf dem Zahnrad neben dem Motor,
also rechnet man:
Daher haben die Encoderscheiben auch Ihre 36 Seg-
mente, denn das gibt eine schöne runde Zahl ohne
gebrochenen Anteil. Die Drehgeber erzeugen also
625 Flanken pro Radumdrehung wobei jede Flanke einem Segment entspricht.
Bei einem Raddurchmesser von ca. 50mm inkl. Raupenkette, ergibt sich rein rechne-
risch ein Radumfang von ca. 157mm was 0.2512mm pro Zählschritt der Drehgeber
entspricht. Da sich die Raupenketten aber fast immer etwas in den Untergrund ein-
drücken (bzw. auch selbst eingedrückt werden) kann man aber von 0.25mm pro Zähl-
schritt ausgehen – meist ist es sogar etwas weniger, z.B. nur 0.24 oder 0.23mm. Das
muss man durch abfahren von Teststrecken ermitteln, wie es im Anhang grob be-
schrieben ist. Sehr genau ist das allerdings durch Radschlupf (bzw. hier müssten wir
eigentlich von „Kettenschlupf“ sprechen) und ähnlichen Dingen nicht - vor allem beim
Rotieren auf der Stelle. Beim normalen Geradeausfahren ist dieser Fehler klein, aber
beim Rotieren kann er schnell sehr große Werte annehmen! Abweichungen muss man
evtl. durch weitere Tests ermitteln und mit einkalkulieren. Das ist bei Raupenantrie-
ben leider so – auch bei viel teureren und hochwertigeren Robotern. Dafür hat man
aber den Vorteil, dass der Roboter mit Raupenantrieb recht geländegängig ist im Ver-
gleich zu Robotern mit normalem Differentialantrieb mit zwei Antriebsrädern und
Stützrad. Kleinere Hindernisse und Rampen kann er meist problemlos überwinden.
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50
12
⋅
50
12
=17
13
36
; 17
13
36
⋅36=625