Ortsanzeige durch Laserpunktausrichtung

in einem Globus

 

- Die Hardware -


Der Globus

globus

  Der Globus ist ein doppelwandiger Globus, welcher in anderen Farben erscheint, wenn er von innen beleuchtet wird. 

  Für meine Verwendung allerdings wurde die Innenbeleuchtung ausgebaut. 

  Laut Herstellerangaben bemisst der Globus einen Durchmesser von 30 cm.














Der Laser

laserpointer

Als Laser verwendete ich einen üblichen Laserpointer samt Innenbeschaltung. Versorgt wurde dieser mit der vom Foxboard erzeugten Spannung VCC (3,3V)

Daten: Max Output 1W, Laser Klasse 2, Wellenlänge 650nm.

Das Foxboard


Foxboard

Das Foxboard ist ein kleines Linux-Komplettsystem. Da in der Hardware das Linux-System schon integriert ist, spricht man hier von einem Embedded System.
Kern des Foxboards ist der hochintegrierte ETRAX 100LX Controller der schwedischen Firma AXIS Communications. Dieser Chip enthält eine mit 100MHz betriebene
32 Bit RISC CPU mit einem 10/100 Mbps Ethernet Controller und einer großen Anzahl an I/O-Schnittstellen.

Es verfügt über 8MB Flashspeicher, 32MB SDRAM und diverse Ports. Als Betriebspannung benötigt es eine stabilisierte 5V Spannungsversorgung.

Die Austeuer-Hardware

A3979

Um die Ausrichtungseinheiten (Schrittmotoren) anzusteuern wählte ich den Treiber-Baustein A3979 von Allegro.  Dieser wurde passend zu meinen Schrittmotoren angeboten und konnte gleichzeitig für Leistung und Logik genutzt werden. Der A3979 ist ein SMD-Baustein mit 28 Pins und einer Wärmeableitungsfläche an der Unterseite. Er ist für Motorspannungen bis 35 Volt und bis zu 2.5 A geeignet. Dieser IC lässt sich im 1-Schritt, ½-Schritt, ¼ und 1/16 Schritt betreiben. Die Auswahl erfolgt über die Pins MS1 und MS2. 

Er ist mit folgenden Sicherheitsfunktionen ausgestattet: integrierter Überstromschutz, Unter-Spannungserkennung und Crossover-current Protection.

Außerdem verfügt der A3979 über einen Logik-Eingang STEP und DIR. Mit DIR wird die Richtung angegeben, in welcher sich der Rotor drehen soll und mit STEP wird je Impuls ein Schritt weiter gedreht.

Um letztendlich die Schrittmotoren damit anzusteuern ist eine äußere Beschaltung notwendig. Deshalb wurden zwei Platinen entwickelt die diese Aufgabe übernehmen.

steuerp_1                                                                 steuerp_2

Steuerplatine 1 zur Ansteuerung des Schrittmotors, welcher den Globus dreht                                                 Steuerplatine 2 zur positionierung und zum Anschluss des Lasers.



Treiberplatine

treiberplatine

Um die Ausgänge des Foxboards zu schützen wurden die Steuerplatinen nicht direkt an dem Foxboard angeschlossen, sondern über die Treiberplatine angesteuert. Außerdem versorgt die Treiberplatine das Foxboard, sowie die Steuerplatinen mit der Versorungsspannung von 5V.


Schrittmotoren

Bei der Auswahl der Schrittmotoren war zu beachten, das der Schrittmotor, welcher den Laser positioniert möglichst kleine Abmesseung aufweist, damit er in die kleine Öffnung des Globus passt. Bei dem Schrittmotor, welcher den Globus dreht, war zu berücksichtigen, dass der Schrittmotor die erforderliche Kraft besitzt um den Globus zu drehen.


kleiner schrittmotor
    Technische Daten zum
ST3518S0804-A:

    Spannung       3,2     V
    Strom/Phase  0.8  A
    Widerstand     4    Ω
    Haltemoment  7   Ncm





großer Schrittmotor  
    Technische Daten zum
ST4118M1206-A:

    Spannung       3,7 V
    Strom/Phase  1,2  A
    Widerstand     3,1    Ω
    Haltemoment  39,6 Ncm







Netzteile


Zur Versorgung der Komponenten waren zwei verschiedene Spannungen notwendig.
Wie bereits erwähnt, 5V zur Versorgung des Foxboards und der
Treiberplatine, sowie 12V zur Ansteuerung der Schrittmotoren.

Netzteil_5V                                        netzteil_12V
5V Netzteil - bis zu 1A                                                12V Netzteil  - bis zu 5A




















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