Bygge av längdmätning för Patu 40LF (skogsmaskin)

[JohannesG]

Hej

Ny här och behöver hjälp med elektronik till en skogsmaskin, tillverkas inte med detta. Mycket fundersam över vilken kategori som passade bäst, så flytta dit den hör hemma om jag hamnat fel.

Jag har en patu 40 LF stegmatare, heter numera Kesla, som jag byggt längd och diametermätning på. Men de billiga räknarna jag köpte på E-Bay håller inte riktigt måttet har jag märkt.

På maskinen sitter två roterande pulsgivare med 360p/varv, en för diameter (mäter vinkel av hållklorna, och en rulle som mäter stammens längd).

I traktorn har jag två stycken billiga 7segment LED displayer som räknar pulser upp och ner med en omräkningsfaktor för att visa rätt. Den ena visar stockens diameter den andra dess längd. Funkar kanon förutom att de kan räkna även halva pulser, den väntar inte på ett helt trappsteg i signalen. Och så var det även bara hälften av de köpta räknare som fungerade felfritt. Nu i vintras slutade en av räknarna helt att fungera. Troligen tål de inte miljön.
Hoppas detta ger en någorlunda tydlig bakgrund.

Så min fråga är nu:
Hur får jag till en bra prisvärd räknare med pålitlig funktion, i många år, helst även med tydliga siffror för 60+are?
Jag har funderat på Arduino, men blir inte klok på vilka delar jag ska ska köpa. Är helt grön på detta. Elektromekanik med reläer med mera förstår jag. Men "smart" elektronik har jag ännu inte greppat.
Det vore även bra om det är möjligt att ha en icke linjär omräkningsfaktor, för att översätta vinkel till diameter. Stämmer bra inom ett visst spann, men inte hela arbetsområdet 0-45cm. Så att man skulle kunna ställa in 200p=80mm men 400p=320mm exempelvis. Men detta blir givetvis mer komplicerat.

Hur hållbar är Arduino i tänkt miljö? Vibrationer, lite damm, varierande temperaturer mellan -30°C och +30°C.
Jag önskar om möjligt få till en räknare för under 1000kr+moms.

Allt Gott: Johannes

[4kTRB]

Arduino kan du kanske placera i en enkel ugn.

[Krille Krokodil]

Vilken upplösning i vinkel behöver du?

Vad är där för signaler in och till LED-möjängen som sitter där?

Icke-industriella reflexdetektorer och läsgafflar är inte tåliga men de kostar bara några kronor och kan lätt och snabbt
bytas ut om de pajar. Skyddar man dem lite från fukt och vibrationer med krympslang och silikon så kan man nog också
få dem att hålla.

optical.png

[Klas-Kenny]

Detta låter ju skoj, sånt här håller jag på med om dagarna.

Fungerar pulsgivarna du har okej? Annars är det där jag hade lagt det ekonomiska krutet till att börja med. Det är en riktigt tuff miljö där ute (är väl lite snällare på en stegmatare jmf. med ett riktigt skördaraggregat förvisso, men fortfarande tufft) och rätt signal från första början är A och O.
Något hemmasnickrat där likt Krilles förslag tror åtminstone inte jag på.

Sen när det kommer till elektroniken så;
Visst kan en Arduino hålla måttet, men det gäller att bygga in den rätt. Gäller att skydda ingångar och matningsspänning ordentligt, samt att bygga det hela mekaniskt stabilt (dvs. inte med lösa kopplingstrådar instoppade i hylslister, likt många Arduino-projekt som finns där ute). Temperaturmässigt är väl processorn på de flesta Arduino specade -40 till +85°C, så det bör räcka.

Ingångsstegen hade jag byggt ungefär såhär:

Kod: Markera allt

Pulsgivare-----[R 100kΩ]-----------------[Schmitt Trigger 74HC14]---------Arduino Ingång
            |             |         |
            |             |         |
         [C 1nF]     [R 100kΩ]  [C 100pF]
            |             |         |
            |             |         |
          Jord          Jord      Jord

Ungefär så vet jag lösningar där ute i liknande miljö, som har fungerat i en väldig massa år.

Matningsspänningen är lite klurigare att skydda, beroende på hur seriös man vill vara.
I forumets Wiki finns ett förslag på en oerhört seriöst skyddad 5V-matning, som man kan använda för inspiration:


Jag tycker dock gott att man kan banta ner den lite.. Något åt detta hållet kanske:

Schema_test6.jpg

Sen gäller det att få det mekaniskt stabilt också för att klara vibrationerna i traktorn. Så mycket som möjligt bör lödas, tunga komponenter bör limmas, lösa sladdar tejpas eller limmas osv.

[hawkan]

Det där ser väldigt användbart ut!

Innan man ger sej in i arduino så hade i alla fall jag felsökt det du har nu. Billiga grejor från ebay brukar trots allt funka det är min enkla erfarenhet. Om räknaren gör fel på pulser så kan det vara nån mismatch med spänningen från pulsgivaren så det hade man behövt titta på, med multimeter och kanske med oscilloskop.
Om det inte ger något kan nästa steg vara att försöka hitta en bättre räknardisplay.

För en arduino-lösning hade detta varit huvudpunkterna
- Använd färdiga bibliotek för pulsgivaren/enkodern och för LED-displayen.
- Leta efter en led-display som har stöd i arduino. Det finns olika varianter som behöver olika antal pinnar på arduinon för att styras.
- Välj processor efter hur många utgångar och ingångar som behövs. En enkel 8-bitars arduino uno funkar om pinnarna räcker till.
- Matcha spänningen mellan pulsgivare och display och processor. Processor är 5v eller 3.3v, se till att pulsgivare och led display fungerar med det.
- Koppla upp på bordet
- Programmera. Istället för visatvarde = k * pulser kan man hitta på andra saker som visatvarde = f(diameter)*pulser där f(diameter) är nån kurva man tar fram, du har redan två punkter så i princip redan i hamn där.
- Slänga i allt i en låda och se om det funkar på maskinen. Strömförsörjning.
- Ta ner allt från maskinen och fixa det som inte funkade och sedan göra en slutlig kapsling av det hela.
Hur man får detta vattentätt vet jag inte, det är något jag hade fått leta upp.

[JohannesG]

Skall försöka svar i tur och ordning, missar jag någon fråga får ni ställa frågan igen.

Krille Krokodil:
Pulsgivarna är de som fungerar. De ger drygt 1puls per mm. Och det bör vara så, både gällande längd och diameter.
Modellen du visar där blir för oprecis och mycket svårt att skydda tillfredsställande. En del äldre maskiner med enklare längdmätning har den typen av hårdvara och efter några år krånglar det gärna samt att precisionen ofta blir lidande.
--
Klas-Kenny:
Vad roligt, då har jag fått fatt i rätt person

Ja pulsgivarna fungerar än så länge felfritt vad jag märkt. Har råkat dra ur kabeln ur båda vid olika tillfällen pga bristande skydd mot uppstickande grenar, mitt fel, därefter åtgärdat. men det har bara varit att löda dit igen. Sitter även en O-ring, så de var förvånansvärt seriöst byggda för att kosta 100-200kr tyckte jag, hade inga höga förhoppningar. Hur de håller i längden får tiden utvisa. Men som du säger, där är det nog bäst att placera pengarna om det havererar. De blir utsatt för mest påfrestning.

Tanken är att bygga seriöst vad det än blir. Jag vill inte behöva sitta och felsöka halva arbetstiden. Det finns mycket nog som strular med maskiner ändå.
Eller har du förslag på en bättre räknare?

Ungefär där tappade du mig. Jag förstår att en jämn spänning är nödvändig, men inte exakt hur jag ska bygga och var jag får tag på rätt delar.
I nuläget sitter det två 1k motstånd mellan + och signal, ett motstånd till varje signal A och B. Skulle enligt en bekant vara för att starta givaren då den inte skulle ge signal annars.
--
hawkan:
Tror inte det är någon idé att felsöka. Försökte med min bristande kunskap, men hittade inget. Och de felande räknarna är skrotade, tror jag. Den som gick i vintras bara stendog, de felande från Ebay räknade men bara kanske till 5hz, ej godkännt. Dessutom är det ju dumt att den räknar halva signaler vilket kan tillföra fel i räkningen både vad gäller diameter och längd. Mest känsligt på diameter då detta värde inte nollas vid varje kap.
Inte helt säker på att det är denna, men väldigt lik i alla fall: https://www.ebay.com/itm/0-56-Red-LED-D ... SwFnFV8PRE

Angiven kurva var bara ett exempel, men det låter ju suveränt. Precis så vill jag kunna göra. Kalibrera till säg 5 kända kritiska diametrar för apteringen och lägga in dessa så dessa alltid blir korrekt.
--

När vi kommit fram till vad jag behöver tar jag gärna emot en komplett handlingslista.
Jag vet att fler ägare av samma maskin gladeligen tar emot instruktioner till hur man bygger stabil längd och diametermätning.

[JohannesG]

Ingen som hade mer att säga?

Jag är som sagt helt grön på Arduino, men lär mig gärna. Om nu Arduino är rätt väg att gå.

Om vi antar att jag bygger med Arduino, vilka delar behöver jag köpa? Det krav jag vet med mig är att displayen skall vara tydlig. Om det sedan är en 7-segment LED eller 7-segment LCD eller för den delen mer som en skärm med möjlighet till mer än text är mindre viktigt. Även om priset spelar in. Jag tror att tecknen bör vara minst ca 10mm höga. Räknarna jag har nu har 14,2mm höga tecken och det fungerar bra. bakgrundsbelysning är också ett krav om det är LCD.

[Joe]

1. För att kunna "garantera" en bra signal så bör pulsgivarna ha A+A‾ och B+B‾, alltså en speglad signal för att kunna detektera brus på signalerna, missad puls osv.
   https://www.phidgets.com/docs/Encoder_P ... ial_Signal
2. Kabeln bör även den vara för pulsgivare, partvinnade ledare och skärmad.
3. Sen behöver man någon form av utvärdering tex https://datasheets.maximintegrated.com/ ... 14890E.pdf

Men för att hålla det enkelt & billigt så skulle jag föreslå en TPS givare för diametermätningen, analogt istället för en missad puls som påverkar mätningen.
Och för längdmatningen behålla pulsgivare och se över kabel/skärmning.

[JohannesG]

Jag har varit nöjd med pulsgivarnas funktion. Det har gått att konstatera att räknaren ger felet och inte primärt signalen då jag vet att räknaren accepterar halva pulser. Men självklart har du rätt, ska man vara riktigt exakt ska man göra så som du skriver. Men riktigt den precisionen behövs inte. Skulle det skilja någon centimeter på 6m gör inte det något.
Jag antar att du med TPS tänker på spjällägesgivare på exempelvis en bil och egentligen syftar på att använda en potentiometer? Och det vore kanske inte fel. Om inte den ger för olika värden vid olika temperaturer vill säga, så man måste kalibrera med en gång solen tittar fram.

Dock var detta inte grundfrågan. Den delen av systemet fungerar ju. Det är själva räknaren som ska sitta inne i hytten jag behöver hjälp med att få ihop.

[Rick81]

Dessvärre är det du frågar efter en inköpslista, innebär att man måste göra hela hårdvarukonstruktionen. Detta är typiskt konsultjobb och blir nog få svårt att någon här tar fram det gratis.

Men ex. display kan du hitta på "min favoritsida":
https://www.electrodragon.com/product-c ... -products/

https://www.electrodragon.com/product-c ... tive/lcds/

[Palle500]

Lite tråkiga svar du får hela tiden. Fast du uttryckligen sagt att givarna och kabelaget är bra och fungerar, får du olika förslag på ändringar av dessa. Själv är det länge sedan jag höll på med pulsgivare och deras avkodning, men kan försöka hjälpa dig på traven.
En Arduino borde klara detta problem, speciellt linjäriseringen av diameter beräkningen. Provar lite Google fu. Kan du något om Programmering? Om inte, är nog inte en Arduino lösningen för dig.

https://lastminuteengineers.com/rotary- ... -tutorial/



Så första steget är att få din Arduino att räkna och visa dina rotationsgivares signaler.
Steg två är att få ut denna information på tydliga 7segments displayer.
Steg tre är att linjärisera pulserna, via tabeller.

Men jag undrar om inte dina befintliga räknefel, kan bero på störning via spänningsmatningen som redan föreslagits.
Har du räknare som fungerar, men räknar halvpulser?
Prova att mata dom från ett fristående batteri, då slipper du systemets alla störsignaler och spikar. Kan du även ge oss modellbetäckningen på dina befintliga räknemoduler? Då kan man kolla databladen och se vad dom klarar och hur du skall koppla allting.

[JohannesG]

Så avancerat som att göra hela konstruktionen finns inget behov av. Jag kanske är otydlig i frågeställningen.
Men såhär då.
• Vilken modell av Arduino? Behöver klara två pulsgivare och troligen två displayer samtidigt om inte en med två rader används.
• Spänningsreglering? Funkar exempelvis denna? https://www.electrokit.com/produkt/span ... 8l05-tiny/ Eller förslag på annan?
• Behövs något mellan Arduino och displayen?
• Finns det något jag bör kolla efter för att displayen ska fungera.

Har ingen direkt erfarenhet av programmering men lär mig gärna. Jag har en kompis som är är kunnig så han bör kunna hjälpa mig med den biten.
Programmeringen känns som minsta problemet, det går att experimentera med och det finns mycket bra info att hitta på nätet också. Men för att kunna börja programmeringen behövs rätt hårdvara, inte lika roligt att prova sig fram och upptäcka att man köpt felaktiga produkter.
Tack så mycket för den länken, ska studera detta närmare. Nu börjar vi komma en bit på vägen känns det som.
Det går inte helt utesluta störningar, men de är nog inte grundproblemet. Räknarna heter vad jag kan utläsa "YM5135RT-H" Jag hade fullgod funktion förutom att diametern inte stämde hela vägen, tills den räknaren helt slocknade. När jag öppnade och stängde klorna hamnade jag konstant på samma värden, alltså inga missar. Men ändå över tid vandrade diametern, ibland upp ibland ner. Och jag har har provat och sett att räknaren accepterar halva pulser (exempelvis bara A-signal). Och då kan ju vibrationer göra att det blir en halv puls som räknas. Men elstörning går inte helt att utesluta heller.

[FormerMazda]

• Vilken modell av Arduino? Behöver klara två pulsgivare och troligen två displayer samtidigt om inte en med två rader används.
När du väljer arduino så i princip styrs valet av antal I/O du behöver.
Visst finns det applikationer när man behöver mer fart på processorn, men här tror jag inte farten är direkt avgörande, det är tillräckligt även i de "långsamma".

Så summera ditt I/O-behov.
Vad jag kan se så behöver du ansluta dina encodrar med 3 signaler från vardera, det är då 6st digitala för dom.
Sen köper du en vanlig HD44780 LCD, finns i lite olika storlekar, typ 2x16 eller 4x20. Denna ansluts med 6st digitala.
Sen antar jag att du vill ha lite knappar för reset? Nollning? Lite sånt. Men säg 2st.

Summa: 14 digitala passande nog, då funkar alla de små arduinosarna.
Kika på nåt liknande denna: https://www.electrokit.com/produkt/utve ... atibelt-2/
Det jag tycker är vettigt är at ha den inbyggda USB-porten då det underlättar när man utvecklar. Programmering och strömförsörjs genom den då.

• Spänningsreglering? Funkar exempelvis denna? https://www.electrokit.com/produkt/span ... 8l05-tiny/ Eller förslag på annan?
För nedreglering av maskinens spänning, 24V?, så behövs nog en annan. Den där lille får nog lite mycket att hantera annars.
Jag använder mig mycket av dessa: https://www.electrokit.com/produkt/dc-d ... -30v-1-5a/
Men om den gillar det skitiga spänningen från maskinen kan jag inte svara på.

• Behövs något mellan Arduino och displayen?
Ja, några sladdar..
Den går på samma spänning som arduinon, så den ansluts rakt in.

• Finns det något jag bör kolla efter för att displayen ska fungera.
Välj en HD44780-kompatibel bara. Sen googlar du programexempel och sen är du i hamn.

Egen punkt:
Det har tjatats om signalerna från encodrarna, jag gör väl det också.
Arduinon vill ha 5V, och gärna så ren som möjligt. Har du möjlighet att kolla dina signaler med ett oscilloskop så vore det bra, för att se om det ligger störningar på dom, och vilka spänningsnivåer de håller.

[Icecap]

Även om att jag avskyr Aduino duger den till jobbet.

MEN - i din skogsmaskin är det vibrationer som satan och du MÅSTE montera allting så att ingen stiftlist kan släppa! Helst ska rubbet lödas ihop men det kan vara svårt att få till ur servicehänsyn.

90% av elektronikfel är glappkontakt och det ids du inte upptäcka en mörk vintermorgon.

Det ska gå rimligt bra att göra en tabell över öppningen kontra diameter, det borde vara möjligt att t.o.m. göra en formel för det - men en tabell går bra det med.

[Skogen]

Förutom kontakterna till givarna så kan allt lödas, och det borde väl finnas hyfsade kontakter som tål en del.
I service/felsökningssyfte är det lika bra att bygga två likadana enheter. Då kan man skifta och se vad som händer.
Med tanke på att materialet kostar ju nästan ingenting.