MotorTiny


So sieht die Platine des MotorTiny aus


Der MotorTiny ist da!! Damit habe ich meine Reihe von Mikrocontrollern für Mikromodellbauer um einen Fahrtregler ergänzt. Zwar habe ich bereits einen Fahrtregler im Einsatz, aber mir sind inzwischen Ideen für neue Funktionen gekommen. Nur hatte ich keine Lust, den alten Regler weiterzuentwickeln, denn ich wartete auf den neuen Controller mit dem Namen ATtiny13. Im Gegensatz zum ATtiny15 ist der nämlich problemlos in C programmierbar, und das ist deutlich komfortabler als Assembler. So habe ich mich daran gemacht, einen neuen kleinen Fahrtregler zu entwickeln, der möglichst vielseitig ist, trotz seiner nur 8 Beinchen und seines nur 1024 Bytes großen Programmspeichers.

Folgende Funktionen habe ich dem MotorTiny beigebracht:
Automatische Nullpunkterkennung beim Einschalten.
Automatisches Schalten des  Bremslichts beim Stoppen und schnellen Gas wegnehmen.
Automatisches Schalten der  Rückfahrscheinwerfer.
Einstellbare Taktfrequenz: 70, 300, 2000 Hertz
Unterspannungserkennung mit Sicherheitsabschaltung.
Korrektur fehlerhafter Funkimpulse.
Selbstabschaltung bei massiven Funkstörungen oder Senderausfall.
Die Kennlinie ist einfach linear, also direkt proportional zum Knüppelauslenkung.

Noch ein paar elektrische Daten:
Max. Motorstrom: 500mA
Max. Strom Rückfahrscheinwerfer: 30mA
Max. Strom Bremslicht: 20mA

Kommen wir zur Funktionsbeschreibung. Ich habe sie nach Themen geordnet, so dass die Beschreibung hoffentlich möglichst klar und deutlich geworden ist.

Normalbetrieb
Im Normalfall ist der MotorTiny in einem Modell verbaut und am Empfänger angeschlossen. Wird das Modell eingeschaltet (vorher natürlich den Sender!!), dann holt er zuerst die Taktfrequenz aus dem Speicher. Anschliessend überwacht der Tiny seinen Impulseingang. Aus den ersten Impulsen berechnet er den Nullpunkt und schaltet für die Zeit die Rückfahrscheinwerfer ein. Sobald er den Nullpunkt gespeichert hat, gehen die Rückfahrscheinwerfer und das Bremslicht aus und man kann mit dem Modell losfahren. Wie bei allen anderen Fahrtreglern auch darf der Steuerknüppel nicht bewegt werden, während der Nullpunkt bestimmt wird. In soweit ist an dem MotorTiny eigentlich nichts besonderes, allerdings kann er noch etwas mehr.

Einstellen der Taktfrequenz
Zwar hat die Praxis gezeigt, dass beim langsamen Manövrieren die Fahrtregler mit niedriger Taktfrequenz überlegen sind, aber nicht alle Modellbauer sind dieser Meinung. Und so bietet dieser Regler die Möglichkeit, die Taktfrequenz dem persönlichen Geschmack anzupassen. Diese Anpassung ist aber mit etwas Aufwand verbunden, so dass sie nicht im laufenden Betrieb stattfinden kann. Es ist so gedacht, dass man die Taktfrequenz beim Bau des Modells einstellt, und dann dauerhaft beibehält oder nur selten ändert. Und so geht das ganze:

Man lässt den Impulseingang des Tinys offen und schaltet die Betriebsspannung ein.Nach dem Einschalten wartet der Tiny auf die Impulse vom Empfänger und nach 5 Sekunden hat er die Nase voll. Da offensichtlich kein Empfänger angeschlossen ist, beginnt der Motor mit geringer Drehzahl zu laufen, und zwar mit der aktuell eingestellten Taktfrequenz. Im Auslieferungszustand sind das ca. 70 Hz. Fünf Sekunden später wechselt die Drehzahl auf 50% und der Motortakt auf 300 Hz. Weitere fünf Sekunden später wird auf 2 kHz gewechselt bei 100% Drehzahl. Wieder fünf Sekunden geht das Spiel von vorn los, bei 70 Hz und geringer Drehzahl. Der Motor wird also alle fünf Sekunden mit einer anderen Frequenz getaktet. Und bei 70 Hz wird zusätzlich das Bremslicht eingeschaltet. An der Drehzahl, dem Bremslicht  und auch am Ton kann man die aktuelle Frequenz erkennen. Läuft der Motor mit der Taktfrequenz, die man haben möchte, dann schaltet man den Tiny aus. Die eingestellte Frequenz hat er damit fest gespeichert. Nun wird die Impulsleitung am Empfänger angeschlossen, und beim nächsten Einschalten arbeitet der Tiny mit der eben eingestellten Frequenz. Möchte man sie doch noch einmal ändern, dann fängt man einfach noch mal wie oben beschrieben von vorn an. Also Impulsleitung abziehen, warten bis der Motor wie gewünscht getaktet wird, ausschalten, Impulsleitung anschliessen, einschalten, fertig.

Verhalten bei starken Funkstörungen
Die Software ist in der Lage, Funkstörungen zu erkennen. Zu lange und zu kurze Impuls werden korrigiert, und so haben einzelne Fehlimpulse keinen Einfluss. Anders sieht es aus, wenn aus dem Empfänger nur Unsinn kommt, zum Beispiel wenn man den Sender ausgeschaltet hat. Dann wird es dem MotorTiny nach ca. 1 bis 2 Sekunden zu viel und er schaltet den Motor ab. Um den Fahrer darüber zu informieren, warum das Auto stehen bleibt, beginnen die Rückfahrscheinwerfer zu leuchten. Schaltet man den Sender wieder an, dann arbeitet der MotorTiny nach ca. einer Sekunde wieder ganz normal und tut so, als ob nichts geschehen wäre.

Verhalten bei Unterspannung
Fällt die Akkuspannung unter 2.7 Volt, dann stoppt der Motor und der MotorTiny hört auf zu arbeiten. Häufig wird dann die Akkuspannung wieder steigen, weil die Belastung durch den Motorstrom weggefallen ist. Bei ca. 2.8 Volt beginnt der MotorTiny wieder mit seiner Arbeit. Wie er das tut, hängt davon ab, wie der Steuerknüppel in dem Moment steht. Steht er auf neutral, dann ist alles normal. Beim Gasgeben fährt das Modell los, als ob nichts geschehen ist. Aber eben nur solange, bis die Akkuspannung wieder unter 2.7 Volt gesunken ist, dann bleibt der Motor wieder stehen. Anders sieht es aus, wenn der Tiny mit der Arbeit neu beginnt, während der Steuerknüppel noch ausgelenkt ist. Eigentlich müsste das Modell jetzt ja sofort wieder losfahren, aber das wird unterdrückt, es bleibt stehen. Um den Fahrer darüber zu informieren, warum das Modell nicht fährt, beginnen die Rückfahrscheinwerfer langsam zu blinken. Damit weiss der Fahrer, dass der Akku leer ist, und das Modell deshalb stehen geblieben ist. Wenn er aber trotzdem weiterfahren möchte, dann kann er das ganz einfach tun. Er muss nur den Steuerknüppel einmal auf Neutralstellung bringen. Das Blinken der Rückfahrscheinwerfer hört auf, und das Modell fährt wie gewohnt weiter, bis zum nächsten Einbruch der Akkuspannung.

Und weiter??...
Ich arbeite daran, den MotorTiny in den Handel zu bringen, aber es dauert noch etwas, bis die Vorarbeiten abgeschlossen sind. Bis dahin kann ich einzelne MotorTinys aus meiner Bastelecke liefern. Dazu löte ich die Schaltung auf einer professionel geätzten Platine zusammen und teste sie. Es sind keine Anschlusskabel angelötet! Die Platine selbst ist leider 1mm dick, denn die Herstellung einer 0.5mm dicken Platine sprengt deutlich den Kostenrahmen. Später im Handel wird der MotorTiny aber mit einer 0.5mm Platine ausgeliefert. Bei Interesse bitte Email an mich, die Adresse ist auf der Startseite zu finden. Allerdings möchte ich noch bis Ende Mai den MotorTiny testen, um zu prüfen, ob noch Schwachstellen in der Software sind. Bis dahin muss ich also noch um Geduld bitten.







Die Entwicklung der Software fand mit Hilfe einer kleinen Lochrasterplatine statt. Ein ATtiny13, ein paar Transistoren, LED und Widerstände und fertig war das Entwicklungsboard.

Während der Softwareentwicklung war dies eine beliebte Fehlermeldung des Compilers: der Speicherbedarf für meine Software liegt mal wieder über 100%!! Da half nur weiter optimieren, kürzen usw. Wenn ich dann heil bei 95% angekommen war, wurde die nächste Funktionalität eingebunden, und wieder waren über 100% erreicht. Das Spiel ging mehrere Wochen hin und her, bis der Softwarestand so war, wie ich ihn wollte.

Wie man die Kabel am MotorTiny anschliessen muss, zeigt dieses Foto. Die LED von Bremslicht und Rückfahrscheinwerfer werden zwischen Plus und dem MotorTiny geschaltet!! Nicht zwischen MotorTiny und Minus!

Testergebnisse
Mein Mercedes Benz wurde als Testträger umgebaut, und die Testergebnisse waren ausgezeichnet. Fahreigenschaften, Unterspannungserkennung, LED Ansteuerung usw. sind ausgezeichnet und so wie gewünscht. Problematisch ist aber das Ausblenden von Funkstörungen. Hier gilt es, den bestmöglichen Kompromiss zwischen zu geringer und zu grosser Empfindlichkeit zu finden. Eine hundertprozentige Unterdrückung von Störungen kann es daher nicht geben.

mit freundlicher Genehmigung von Harry Jacobsen

zu bestellen im Shop