1. Diese Seite verwendet Cookies. Wenn du dich weiterhin auf dieser Seite aufhältst, akzeptierst du unseren Einsatz von Cookies. Weitere Informationen

Eigenbau UniversalController 250-1000W

Dieses Thema im Forum "Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik" wurde erstellt von maba, 31.12.16.

  1. _Willy_

    _Willy_

    Beiträge:
    53
    Ort:
    Südwestlich Kölle
    Details E-Antrieb:
    Bafang BBS01
    Weiter oben ist ja das richtige CE-Zeichen gezeigt. So wie es auf der Platine steht, hat es keine rechtliche Bedeutung.

    LG, Willy
     
  2. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Die nächste Stufe ist erreicht, die SMD Komponenten sind aufgelötet:

    bldc4-real-finish1.jpg

    Am Wochenende geht es dann an die ersten Tests
    • 5V System
    • 12V System
    • Mikrocontroller
    • Bluetooth
    • PWM Erzeugung
    Wenn die Tests erfolgreich sind, dann fängt die Portierung der Firmware an.

    Im Augenblick ist das für mich ein "just for fun" Projekt, weil ganz einfach unbezahlbar, wenn man in Stundensätzen rechnet. Der Vorteil ist, dass ich nicht gezwungen bin etwas schnell zu machen, sondern ich kann so lange daran arbeiten bis ich der Meinung bin dass es gut ist. Auf Kickstarter gibt es genug Projekte die nur halbgar sind, insofern überhaupt etwas geliefert wird. Oft bezahlt man dort allein für ein schönes Marketing-Filmchen.

    Persönlich ist mir der umgekehrte Weg lieber. Erst einmal ein Produkt machen das funktioniert, dann über Verkauf nachdenken. Somit ist meine Idee hier zunächst einmal mit offenen Karten zu spielen und zu zeigen, was ich mache, was funktioniert und auch wenn etwas nicht funktioniert. Und auch ganz grundsätzlich das Wissen über Controller zu verbreiten, ganz umsonst.

    Sofern jemand Interesse hat, ein Board der aktuellen Version zu testen, dann bitte PN an mich. Die Firmware ist work-in-progress, updates per AVR programmer via USB. Sofern die Tests nächste Woche problemlos verlaufen, könnte ich 1-3 extra boards per Hand machen.

    Die Frage nach einem generellen Verkauf ist per heute Zukunftsmusik. Als generelle Antwort gilt: SMD in kleinen Stückzahlen ist irre teuer. PCB-Pool möchte für ein Board über 200€ haben...

    Um mal ein wenig Background zu geben: ein Bestückungsautomat kann 20.000 Bauteile pro Stunde bestücken. Die Leiterplatte hat 100 Bauteile, d.h. ein Automat könnte 200 Controller pro Stunde herstellen. Für alles unter 100 Stück lohnt es sich nicht, den Automaten zu benutzen.

    Dazu kommt noch der Testaufbau, Firmware aufspielen, etc.

    P.S.: für Diskussionen um CE-Zeichen bitte einen eigenen Thread aufmachen. Ich kann mir auf meinen Prototypen auch das Freimaurer-Logo oder eben das Flying Spaghetti Monster drucken. Ich wollte einfach mal ausprobieren, wie man mit KiCad eine Grafik einbindet, und in meiner Einfaltslosigkeit habe ich das CE Logo genommen. Und ja, es ist das echte, einzig wahre CE Logo, direkt aus der Wikipedia kopiert. Kein China Export. Übrigens habe ich hier einen BOSCH Bohrschrauber, der hat definitiv kein korrektes CE-Logo drauf. Und nun? Die Welt geht unter! ;) Also lassen wir mal die Kirche im Dorf...
     
    Zuletzt bearbeitet: 06.01.17
    marci, oger, Jootchy und 9 anderen gefällt das.
  3. OWL

    OWL

    Beiträge:
    441
    Ort:
    ...na OWL...
    Details E-Antrieb:
    Hai XDURO Cross RX, Hai XDURO HardSeven RC
    Das ist doch dann das bestückte Board, oder?

    Erst mal auch von mir: Respekt für das Projekt (y):eek::)

    Ich hätt schon Lust, mal mit zu testen, hab aber noch keinen Motor. Hast Du da eine Empfehlung zu Motor / Batterie?

    Das Board könnte ich auch selber Löten, haben einen (selbstgebauten) Reflow-Ofen und auch einen JTAG-ICE3...
     
  4. _Willy_

    _Willy_

    Beiträge:
    53
    Ort:
    Südwestlich Kölle
    Details E-Antrieb:
    Bafang BBS01
    200.- EUR für 4 Prototypen nehme ich an? Oder ist das Board viel größer als es aussieht? Außerdem ist die Lötpasten-Schablone, die kostenfrei mitgeliefert wird, ein echter Gewinn :)

    Ich würde bei diesem schönen Projekt gerne mitspielen - gibt es die Dateien und die Firmware schon irgendwo?

    LG, Willy
     
  5. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Schön wär's. 100 SMD Bauteile zu beststücken kostet 259.81€ plus MWSt und 87.98€ für ein PCB plus MWSt plus Versand und 8 Werktage für PCB Produktion und 12 Werktage für die SMD Bestückung. Plus Bauteilekosten.
    Einen kleinen DD Motor. Ich glaube christosser hat noch einen 154er NineContinent zu verkaufen. DD, weil meines Wissens gibt es keinen anderen Controller, der die Phasen floaten kann. Daher haben die DD so einen schlechten Ruf, weil sie immer vom Controller gebremst werden.
    Leider nicht genug Pins für JTAG da :( Debugging geht daher über Datenausgabe via Bluetooth. Schick mir mal eine PN.
    --- Beitrag zusammengeführt, 06.01.17 ---
    Wie schon gesagt, ein Board bei PCB-Pool komplett gefertigt kostet über 400€. Von daher ist das keine Option. Die Lötpastenschablone gibt es anderweitig für 20€. Der Gewinn liegt für mich hauptsächlich darin, dass ich die PCBs in kurzer Zeit und ohne Zoll-Scherereien bekomme.
     
    labella-baron gefällt das.
  6. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Zwischenstand, Gute Nachrichten

    • Der 12V DC/DC Schaltregler funktioniert einwandfrei. Da der Schaltregler ein Teil des neuen Designs ist, ist damit schon einmal ein Meilenstein erreicht.
    • Die Fuses sind gesetzt und der Mikrocontroller läuft einwandfrei auf 16MHz
    • Die LED blinkt - das ist immer das erste Testprogramm ;)
    • Der Bluetooth Chip funkt und die Kommunikation zwischen Mikrocontroller und Chip klappt. Damit ist dann auch der 3,3Volt Teil betriebsfähig. Außerdem funktioniert damit der TX/RX Logic-Level Konverter. Es ginge auch ohne, da der Mikrocontroller kann auch 3,3V Pegeleingang verarbeitet, allerdings liegt das außerhalb der Spezifikationen. Der Konverter basiert auf einem BSS138, da gibt es eine AppNote von NXP dazu.
    • Der 5V Schaltregler funktioniert noch nicht. Möglicher Grund war eine winzig kleine Lotbrücke. Auch nach Beseitigung der Brücke hat der Schaltregler nicht funktioniert, aber es ist gut möglich das der Kurzschluss den Regler zerschossen hat. Im Augenblick geht es aber auch ohne.
     
    BikeAlex gefällt das.
  7. Ewi2435

    Ewi2435

    Beiträge:
    1.170
    Gibts die Möglichkeit bei der Entwicklung des Boards mitzumachen so nebenbei um was zu lernen. Bin bald fertig studiert aber mal eben so ein Board anfertigen ist mit dem tollen grundlagenwissen bisher nicht drin. :D
     
  8. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Die Minimal-Firmware ist fertig und der Motor dreht sich per Blockkommutation. Zur Abwechselung mal ein Infrarot-Foto:

    bldc4-IR.jpg


    Das ganze (allerdings ein anderes IR Foto, aber gleicher Blickwinkel) mal in Überlagerung mit einem normalen Foto:
    bldc4-plus-IR.jpg

    Die Infrarot-Fotos sind ein sehr hilfreiches Tool bei der Entwicklung. Damit läßt sich die Qualität des Designs zu überprüfen. Oder es lassen sich beispielsweise unterschiedliche Mosfets testen.
     
    sundance, christiank, sputti02 und 4 anderen gefällt das.
  9. BikeAlex

    BikeAlex

    Beiträge:
    772
    Ort:
    Ingolstadt
    Details E-Antrieb:
    9C RH205, VESC, CA-V3, 12s LG MH1,
    Mit was machst du deine Wärmebildfotos?

    Grüße
    Alex
     
  10. e-doc

    e-doc

    Beiträge:
    2.541
    Ort:
    DE
    Sieht irgendwie nach FLIR One aus.
     
  11. andreas70

    andreas70

    Beiträge:
    490
    Super Projekt! Währe im Fall der Verfügbarkeit durchaus auch interessiert an einer Platine zum selberbestücken.

    Bei diesen SMD Komponenten geht das Handlöten noch recht ordentlich. Sind halt ein paar Stunden kontemplative Tätigkeit. Auf das CE und vor allem auf das unsägliche RoHS kann man als privater Bastler zum Glück sch...
     
    oger, labella-baron und Alv gefällt das.
  12. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Es geht weiterhin voran, aber es gibt zur Zeit nicht so viel zu zeigen, weil ich mit dem Programmieren der Firmware beschäftigt bin. Die bisherigen Versionen sind stückweise gewachsen und da gibt es dann immer Stellen, die zwar funktionieren, aber Erweiterungen oder Änderungen werden zu einer trickreichen Angelegenheit.
    Außerdem waren etliche Parameter fest im Programm eingebunden und auf genau einen Motor passend - nämlich meinen ;)

    Die größte Kopfnuss ist die Steuerung der Motorspannung per PWM. Zur Berechnung gehören
    • PAS Eingang
    • Throttle - sofern vorhanden
    • Bremskontakt - sofern vorhanden
    • Batteriestromstufe
    • Motorstrombegrenzung
    • DD-Motor Freilauf
    • Unterspannungsabschaltung, Überspannungsabschaltung
    • sanfter Auslauf der Unterstützung bei Erreichen der Maximalgeschwindigkeit
    • Erkennung Motorblockade
    • sanfte Übergänge zwischen alle Zuständen
    Als Flussdiagramm auf einem Blatt Papier ist das schon ein ziemliches Schlangennest und das ganze dann effizient zu linearisieren erfordert einiges Nachdenken.

    Bezüglich Effizienz: der Mikrocontroller ist mit 16MHz getaktet, die PWM beträgt hundefreundliche 32KHz. Gegenwärtig läuft die zentrale Programm-Regelschleife noch 50.000 mal pro Sekunde, darin enthalten ist bereits das Abfragen und Aufbereiten der Eingänge des Analog-Digital-Wandlers und die Bluetooth Kommunikation. Das wird aber noch deutlich nach unten gehen. Ziel sind derzeit 1.000 Regelvorgänge pro Sekunde, dann läuft alles butterweich, da ist also noch Platz...

    Um wenigstens ein Bild mit Bezug zur Programmierung einzufügen, hier einmal ein Oszillogramm zweier PWM Kanäle. Für jede Phase steht ein eigener Hardware PWM-Generator zur Verfügung, allerdings müssen die taktgenau synchronisiert werden. Ein Takt entspricht 62.5 Nanosekunden bei 16MHz Systemtakt und wie man sieht, sind die steigenden Flanken exakt synchron:
    pwm-sync.gif



    Als Informationsquelle kann ich vor allen Dingen die App-Notes der Hersteller empfehlen. Leider versteckt Google die auf oft den hinteren Seiten, aber die sind fast alle sehr solide geschrieben. Und wenn du ein Oszilloskop zur Verfügung hast, dann empfehle ich einmal einen Controller von A-Z durchzumessen.

    Auch sonst gibt es im Internet viel an Informationen, nur versinken die häufig im Sumpf des Unsinns. Die Netiquette wurde vor langem abgeschafft und heute schreiben halt viele ohne irgendein Nachdenken. Hauptsache es bringt Klicks. Und wenn es viele Klicks bringt, dann erscheint es bei Google oben - Google verdient halt an Klicks und nicht an Qualität.

    Die Spreu vom Weizen kann man oft dadurch trennen, dass ein Beitrag eine vernünftige, nachvollziehbare Argumentation abliefert.

    Seek Thermal Smartphone Aufsatz. Die App nervt durch einen Splashscreen, der den Start mehrere Sekunden verzögert und wenn man ihn anklickt, dann startet der Browser mit deren Website. Die Idee stammt sicher von einem Marketing-Fuzzi.(y) Ansonsten aber gut brauchbar.

    Also grundsätzlich halte ich RoHS für eine gute Idee, wenn man sieht, das heute Elektronik in 2-5 Jahren ausgetauscht wird und dann auf den Müll wandert. Meine Eltern hatten ihren ersten Fernseher 25 Jahre lang und wenn er kaputt war, dann wurde er beim Radio- und Fernsehtechniker repariert. Heute wird ein neuer Fernseher gekauft, weil man statt 40" Diagonale einen mit 50" und mit noch höherer Auflösung braucht.

    Auch erinnere ich mich noch an die Zeiten, als neue Laptops furchtbar nach Chemie gestunken haben - das war bestimmt nicht gesund. Das ist heute erheblich besser geworden.

    Sinnvoller wären zudem wesentlich längere Nutzungsdauern und eine einfache Reparierbarkeit von Elektronik. Das war auch einer der Gründe, warum ich mit meinem Controller angefangen habe: mein damaliger hatte Aussetzer, d.h. im Prinzip funktionierte er zu 99%, war aber nicht reparierbar. Es widerstrebt mir einfach etwas wegzuwerfen, das im Prinzip noch funktionsfähig ist.

    Wenn Elektronik 30 Jahre lang halten würde, dann wäre auch bleihaltiges Lot kein Problem. Der Verbot bleihaltigen Lots ist wohl einer der größten Kritikpunkte an RoHS...
     
    Zuletzt bearbeitet: 19.01.17
    e-doc, triton-mole, oger und 7 anderen gefällt das.
  13. Joe23

    Joe23

    Beiträge:
    3.632
    Details E-Antrieb:
    XDURO2011,2XBofeili 1st Gen
    Wieso denn das? Üblicherweise verwendet man 1 Zähler mit 3 Compare/Kanälen.
    Und wieso wendest du "edge aligned pwm" an.
    Ist das ein Zugeständnis an deine Hundefreundliche Pwmfrequenz?
     
  14. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Es sind genug Zählwerke da, von daher gilt die bekannte schwäbische Programmierregel: "Wenn's nix koscht, nemm reichlich" ;)
    Abgesehen davon muss man auf dem Atmega328 ohnehin mindestens zwei Zählwerke benutzen, da nur maximal zwei Output Pins pro Zählwerk angesteuert werden können. Es ist also ganz und gar unmöglich, nur ein Zählwerk zu benutzen. Darüber hinaus liegt der Stromverbrauch eines Zählwerks im Mikroampere-Bereich, also ergibt sich in etwa ein Verlust von 0,01% Reichweite. Ob nun also zwei oder drei Zählwerke in Benutzung sind, da mach ich mich nicht heiß...

    Für alle Mitleser ein kurze Erklärung, was ein Zählwerk macht: Im Prinzip ist das eine Art Wecker, die bei einem bestimmten Wert eine Aktion auslöst. Hier im speziellen geht es um die Erzeugung der Pulsweitenmodulation = Rechtecksignal mit variabler Pulsweite. Ein 8-bit Zähler bspw. zählt unermüdlich von 0-255 in einer immerwährenden Schleife. Bei 0 wird ein Ausgangspin auf '1' gesetzt und bei Erreichen des "Alarmwertes" auf '0'. Wenn man also z.B. den "Alarmwert" auf 127 setzt, dann erzeugt man so ein Rechtecksignal mit 50% Impulsweite.

    Zählwerke sind Hardware-Einheiten, d.h. man muss nicht in einer Softwareschleife permanent die Zeit abfragen, sondern Zähler und Wecker laufen automatisch und man kann daher die CPU-Zeit nutzen, um andere Dinge zu erledigen.

    Das war ein Test, ob die Software auch wirklich das macht, was ich denke programmiert zu haben. In der Tendenz wird das aber eher mitten-zentriert sein. Wie bereits in einem vorigen Beitrag geschrieben: der ADC-Wandler wird mit der PWM-Erzeugung synchronisiert und vorzugsweise misst man eben dann, wenn die Mosfets nicht gerade geschaltet werden.
     
    Zuletzt bearbeitet: 21.01.17
    e-doc, oger, ThomasB und 4 anderen gefällt das.
  15. sundance

    sundance

    Beiträge:
    531
    @maba Erwägst Du eventuell auch eine Version des Controller als Scheibe mit Mittelloch in der Art von Bionx/Swissdrive/Alber zum Einbau in Direktläufer?

    Ganz großes Kompliment für Dein Projekt!
     
    1N4001 gefällt das.
  16. 1N4001

    1N4001

    Beiträge:
    169
    Details E-Antrieb:
    Stevens E-Randonneur SL: BionX SL-250 HT 48V
    Das Projekt gefällt auch mir super! Sehr professionell gearbeitet und ich sehe viel Potenzial. z.B. könnte man dank Bluetooth den Controller im Betrieb parametrieren. STVO-konform auf der Straße, Turbo sobald man aufs Gelände fährt.

    Was ist die Maximalspannung des Systems? Schafft es evtl. auch mehr als die angegebenen 48V?
    Das würde ich noch verdoppeln - ich glaube die neue Bumm-Leuchte alleine z.B. setzt 7.5W voraus.

    Das wär eine super coole Idee! Ein effektives Füllmaterial für den leeren Direktläufer. Man benötigt durch die Achse nur noch 2 dicke Power-Leitungen und halt die Eingänge von PAS/Daumengas. Rest per Bluetooth. Das wär doch mal ne geniale Kampfansage.

    edith sagt: Und evtl. noch Bremsabschalter, Lichtausgang, aber durch Wegfall einer dicken Leitung dennoch machbar.
     
    Zuletzt bearbeitet: 31.01.17
  17. labella-baron

    labella-baron

    Beiträge:
    9.471
    Details E-Antrieb:
    Crystalyte 209, LiFePo 36V 4,6Ah von A123
    Und die schwarze Strippe, dreckig und schmierig, namens Kette könnte man auch noch einsparen ;):LOL:
     
  18. Alv

    Alv

    Beiträge:
    3.477
    Ort:
    38108 Braunschweig
    Details E-Antrieb:
    . Direktläufer
    Und was ist mit den Bremseingängen?
     
  19. maba

    maba

    Beiträge:
    158
    Alben:
    1
    Um einmal zwischendurch ein kurzes Lebenszeichen von mir zu geben beantworte ich einfach mal die Fragen...

    Also wenn @mechaniker seinen Sensor-Motor auch als DD baut, dann sofort! Prinzipiell mag ich die Idee den Controller in einen DD einzubauen, da man dadurch weniger Kabel am Rad hat und die Installation einfacher ist. Aber alles muss immer erst einmal getestet werden und das dauert in Europa - wenn man in Shenzen ist, dann bekommt man neue PCBs in 24 Stunden. Ich warte seit drei Wochen auf ein neues PCB auf dem etliche Details verbessert sind - bestellt in Frankreich... Bis dahin habe ich den Real-Life Test aufgeschoben, weil mit einem neuen PCB fängt alles von vorne an.
    Eine andere Alternative zum Einbau in DD Motoren sind die Hailong Batterie-Gehäuse, die haben nämlich eine Vertiefung für ein Controller Board. Der schöne Nebeneffekt ist der, das der Controller dadurch nah an der Batterie wäre, was wiederum die Induktivität der Anschlussleitung klein hält
    Ausgangsleistung/Stromstufen und Endgeschwindigkeit einzustellen per Bluetooth ist kein Problem.
    Wie weiter oben bereits gesagt, 13s Lipo = 54.6V ist kein Problem. Die elektrische Maximalgrenze liegt bei kurzzeitig 60V. Geht man darüber hinaus, bekommt der Mikrocontroller zu viel Spannung auf den Eingang der Spannungsmessung, der 12V Schaltregler geht kaputt, ebenso die Mosfets und die Elkos.
    Schaltregler für 60V sind kostspielig, wenn sie größere Leistungen bereitstellen sollen und vor allem muss man die Wärme loswerden. In der jetzigen Version wird es zunächst wahrscheinlich bei 5-6W bleiben. Primär handelt es sich halt um ein Controller-Projekt und die 5-6W LED sind eher ein Nebenprodukt. Für mehr kann man ja auch einen kleinen Akkupack in einer Klett-tasche mitführen.
    Das wäre sicherlich kein Problem, aber im Augenblick sehe ich mich nicht als Motorenbauer ;)
    Oder gleich das ganze Stahl-/Alu-/Carbongestell wegwerfen und stattdessen Schusters Rappen füttern...:whistle:
    Die Hallsensorkabel fallen weg, damit sind vier Leitungen frei, also kein Problem für PAS, Daumenstrom, Bremse und/oder Licht ein Kabel zu legen. Fehlt nur noch derjenige, der den Motor baut...:cool:

    Und damit es nicht nur Text ist, noch zwei Photos zum Löt-Prozess. Das Lot liegt in Form einer Paste vor. Diese besteht aus kleinen Lotkügelchen und Flussmaterial. Die Stahl-Schablone wird auf das PCB gelegt und die Paste über die Schablone gerakelt:

    bldc-soldermask.jpg

    So sieht das ganze aus, nachdem die Schablone abgenommen ist:
    bldc-solderpaste.jpg

    Die einzelnen Komponenten werden dann mit einer Pinzette platziert. Die Paste ist leicht klebrig, so dass die Bauteile haften bleiben, wenn man sie mit der Pinzette leicht andrückt.
     
    Zuletzt bearbeitet: 31.01.17
    schnipp, sundance, BikeAlex und 3 anderen gefällt das.
  20. 1N4001

    1N4001

    Beiträge:
    169
    Details E-Antrieb:
    Stevens E-Randonneur SL: BionX SL-250 HT 48V