Soccer Elektronik
Von der Regelung bis zur Messung.
Im Soccer Elektronik Team entwickeln und entwerfen wir unsere eigenen Platinen. Außerdem testen wir die für unsere Roboter maßgeschneiderten Lösungen und entwickeln diese weiter. Für das Design verwenden wir "KiCad" und "LTspice". Viele unserer Schaltungen sind ziemlich komplex, so dass wir sie sehr umfangreich testen müssen. Dafür verwenden wir zum Beispiel unsere Oszilloskope.
ESP32-Modul
Wir verwenden ein „ESP32-Wroom“-Modul, um die meisten Funktionen des Roboters zu steuern. Die über das Netzwerk-Modul eingehenden Geschwindigkeitsbefehle werden in Motordrehzahlen umgewandelt und an das ESC-Modul weitergeleitet. Im Gegenzug sendet das ESP-Modul Encoderdaten und Daten von der „imu“ an unseren Server. Außerdem wird die Steuerung der Kick- und Dribbelvorrichtungen vom ESP32 übernommen.
Kicker
Konzept
In der „soccer small size“-Liga spielen die Roboter mit einem Standard-Golfball, der auf eine Geschwindigkeit von maximal 6,5 m/s beschleunigt werden darf. Das entspricht einer kinetischen Gesamtenergie von etwa 1 Joule . Aus einer Vielzahl von Möglichkeiten haben wir uns für eine elektromagnetische Kickvorrichtung entschieden, da diese mehrere entscheidende Anforderungen wie eine hohe Zuverlässigkeit und eine ausreichend hohe „Schussrate“ erfüllt.
Transformation
Zukünftige Entwicklungen
Aktuell wird noch an der Verbesserung der Kickerdimensionen (Länge, Durchmesser, Windungszahl, etc.) sowie an der Auswahl eines gut geeigneten ferromagnetischen Materials geforscht.
Netzwerk-Modul
Da die Wettbewerbe des RoboCup in verschiedenen Ländern rund um den Globus ausgetragen werden, können die verfügbaren Funkfrequenzen variieren. Um in dieser Hinsicht flexibler aufgestellt zu sein, verwenden wir ein separates Netzwerkmodul. Dieses können wir, falls nötig, gegen ein Modul mit angepasster Frequenz austauschen.
Benutzerschnittstelle
ESC
Aufgabe des ESC-Moduls ist es, die BLDC-Motoren unserer Roboter zu steuern. Da BLDC-Motoren in diesem Geschwindigkeitsbereich noch relativ neu sind, gibt es keine vorgefertigten Drehzahlregler in unserem Formfaktor, so dass wir uns entschlossen haben, ein eigenes Modul zu entwickeln. Um dabei Platz zu sparen, haben wir das Modul in zwei Hälften geteilt und diese übereinander angeordnet, so dass ein Leiterplatten-Sandwich entstanden ist. Auf diese Weise verfügt jede Platine über Schaltungen und Anschlüsse für zwei Motoren. Die Kommunikation zwischen allen Platinen wird mit unserem Main Hub realisiert.
"TMC4671"-Chip
Hauptbestandteil des ESC-Moduls ist der "TMC4671"-Chip, der jeweils einen Motor ansteuert. Die Regelkreise für die Lageregelung sind bereits auf dem Chip integriert, dennoch benötigt er einige zusätzliche Schaltungen für die Leistungsmessung und Ansteuerung der Motoren.
Strommessung
Um die Motoren genau steuern zu können, muss der Steuerchip wissen, wie viel Strom durch den Motor fließt. Wir erreichen dies, indem wir "Shunt"-Widerstände in die Leitungen der drei Phasen des Motors einbauen. Der Strom in jeder Phase ist proportional zu der Spannung über dem Widerstand.
Molex Micro-Fit 3.0
Wir verwenden Molex Micro-Fit-Steckverbinder, um die gesamte Leistungselektronik des Roboters anzuschließen. Die Steckverbinder können bis zu 10,5 A liefern, was für unseren Verwendungszweck optimal ist.
Das Elektronik-Team
Max Känner
Mitglied seit November 2019
Timo de Vries
Mitglied seit November 2019
Felix Lesch
Mitglied seit Januar 2023
Julian Schöning
Mitglied seit Juni 2023