Charging ru: Unterschied zwischen den Versionen

Aus www.wiki.ardumower.de
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Basic principle)
(→‎В режиме ожидания / Защита от пониженного напряжения)
 
(13 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
 
=Основной принцип=  
 
=Основной принцип=  
  
−
По помощью проволочной петли по периметру, робот находит свою зарядную станцию, где он может быть заряжен снова. Он едет по проводу периметра (по часовой стрелке) до тех пор, пока не обнаружит напряжение на своих зарядных контактах. Там робот останавливается и заряжает батарею.
+
С помощью проволочной петли по периметру робот находит свою зарядную станцию, где он может быть заряжен снова. Он едет по проводу периметра (по часовой стрелке) до тех пор, пока не обнаружит напряжение на своих зарядных контактах. Там робот останавливается и заряжает батарею.
  
 
<gallery>
 
<gallery>
Zeile 10: Zeile 10:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
=Charger=
+
=Зарядное устройство=
  
−
For the charger, we are using a Lithium Ion e-bike charger (29.4V, 1.5A current limitting) that can be purchased via the [https://www.marotronics.de/Ladegeraete-fuer-den-Ardumower-Akkus-24V-mit-Status-LED-auch-fuer-Pedelec-Akkus shop] [[File: shopping.png|link=https://www.marotronics.de/Ladegeraete-fuer-den-Ardumower-Akkus-24V-mit-Status-LED-auch-fuer-Pedelec-Akkus]]. The charger is placed in a protected area (house etc.) and connected to the robot charging station. The charger should accomplish the following things (in this case Lithium-Ion, lead battery is similar, but less critical):  
+
Используется зарядное устройство литиево-ионных аккумуляторов для электровелосипедов  (29.4 в, 1,5 A), который можно приобрести через [https://www.marotronics.de/Ladegeraete-fuer-den-Ardumower-Akkus-24V-mit-Status-LED-auch-fuer-Pedelec-Akkus магазин] [[File: shopping.png|link=https://www.marotronics.de/Ladegeraete-fuer-den-Ardumower-Akkus-24V-mit-Status-LED-auch-fuer-Pedelec-Akkus]]. Зарядное устройство помещается в охраняемой и сухой зоне (дом и т. д.) и подключено к зарядной станции робота. Зарядное устройство должно выполнять следующие вещи (в данном случае литий-ионных, свинцовая батарея аналогично, но менее критично):  
  
−
* Charge battery pack via the charging pins of the robot
+
* Зарядка аккумулятора через зарядную штыри робота
−
* Maximum cutoff voltage / charge voltage compliance (charging voltage limit)  
+
* Максимальное напряжение отсечки / соответствие напряжения зарядки (ограничить напряжение зарядки)  
−
* Maximum charging current compliance (charging current limit)  
+
* Максимальное соответствие зарядного тока (ограничить зарядный ток)  
  
−
If you are using an existing charger, these things are implemented with high probability already in it.
+
Если вы используете заводское зарядное устройство, эти вещи реализованы в нем с высокой вероятностью.
  
−
=Total power balance=
+
= Расчет общей мощности =
−
* 2 x Gear motors each 1A (under heavy load): 2A, 27 volt  (measured at max. 80% accuracy by motor drivers)
+
* 2 моторедуктора, под нагрузкой каждый по 2A, 27 вольт (измерено при 80% ШИМ).
−
* 1 x Mower motor 1A (under normal load): 1A, 27 volt  (measured at max. 80% accuracy by motor drivers)
+
* 1 х двигатель косилки, под нагрузкой 1A, 27 вольт (измерено при 80% ШИМ).
−
* PCB: 1A, 5 volt  (not measured by PCB)
+
* Печатная плата: 1A, 5 вольт (среднепотолочное)
  
  
−
Total: 3A * 27v + 1A * 5v = 81W + 5W = 86W
+
Всего: 3A * 27В + 1A * 5В = 81W + 5W = 86W
  
−
=Battery=
+
=Батарея=
−
For the battery, we are using a 'Sony Konion 7S2P' Lithium Ion battery pack ([http://www.repasebaterii.cz/files/img/datasheet/us18650v3.pdf Sony Konion US18650V3 2250 mAh cells, Li-Mn]), 29.4V x 4500 mAh = 132 Wh, 500 recharge cycles, 126 x 36 x 65 mm (LBH).
+
  
−
Using this battery with the Ardumower motors, the mowing time is about 1.5 hours (132 Wh / 86W).
+
Мы используем батарею "Sony Konion 7S2P" из 8 литий-ионных аккумуляторов ([http://www.repasebaterii.cz/files/img/datasheet/us18650v3.pdf Sony Konion US18650V3 2250 mAh cells, Li-Mn]), 29.4 в x 4500 мАч = 132 Вт * ч, 500 циклов перезарядки, 126 х 36 х 65 мм.
  
−
battery charge/discharge conditions for optimal battery life time:
+
Используя эту батарею с моторами Ardumower время скашивания составляет около 1,5 часов (132 Вт · ч / 86W).
  
−
* charging per cell: max 4.15v (0.3A - 0.1A charging cutt-off)
+
Условия заряда/разряда этого аккумулятора для оптимального времени жизни батареи:
−
* discharging per cell: min 3.1v
+
  
−
=Standby-off / Under-voltage protection=
+
* Зарядки каждой ячейки: макс 4.15v (0.3A - 0.1A зарядки Cutt-офф)
−
There are two reasons for a battery switch (standby-off mechanism):  
+
* Разрядки каждой ячейки: мин 3.1V
  
−
Reason1: If the robot was not started within 5 minutes, it should turn battery off to save energy.
+
=В режиме ожидания / Защита от пониженного напряжения=
  
−
Reason2: Modern batteries should not be completely discharged. When the robot isn't able to charge for some reason and when the battery is below a certain threshold, it should be able to switch off the battery itself (undervoltage protection)  
+
Есть две причины для выключения питания аккумулятора (механизм перехода в режим ожидания):
  
−
Idea:
+
Причина 1: Если робот не был запущен в режим кошения в течение 5 минут после подачи питания на плату, то следует отключить аккумулятор, чтобы сэкономить энергию.
 +
 
 +
Причина 2: Современные батареи не должны быть полностью разряжены. Когда робот не может заряжаться по какой-то причине, и когда батареи ниже определенного порога, он должен быть в состоянии сам отключить аккумулятор (защита от пониженного напряжения)
 +
 
 +
Идея:
 +
 
 +
# Пользователь нажимает кнопку Пуск/Питание, которая переключает MOSFET на время нажатия
 +
# Ардуино стартует и сразу же переключает на MOSFET (через Ардуино pinBatterySwitch)
 +
# Если обнаруживается низкое напряжение, то Arduino выключает MOSFET, тем самым отключая себе питание
 +
# Кнопка аварийного выключения используется для полного включения и выключения питания
 +
# Кнопка Пуск/Питание включает рабочее напряжение (первое секундное нажатие), запускает робота в автоматическом режиме (второе секундное нажатие)
  
−
# User presses existing START/POWER button, that switches on the MOSFET for the time of pressing
 
−
# Arduino starts and immediately also switches on MOSFET (via Arduino pinBatterySwitch)
 
−
# If undervoltage detected, Arduino switches off MOSFET (via Arduino pinBatterySwitch)
 
−
# Emergy button is still used for completely switching ON/OFF power
 
−
# POWER/START button: switches-on operation voltage (1st one second press), starts robot in automatic mode (2nd one second press)
 
  
 
<gallery>
 
<gallery>
Zeile 62: Zeile 65:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
  BOM:
+
  Список элементов:
 
  1x IRF9540N  P-MOSFET  T1  (or IRF5210)
 
  1x IRF9540N  P-MOSFET  T1  (or IRF5210)
 
  1x BC337 NPN  T2
 
  1x BC337 NPN  T2
Zeile 74: Zeile 77:
 
  2x 100k  (R2, R7)
 
  2x 100k  (R2, R7)
  
−
=Robot charging=
+
=Зарядка робота=
  
−
In the robot itself, the battery voltage is monitored (see diagram below). So it can be determined when the robot must go to the charging station. The robot and the voltage and the current during charging is controlled. So it can be determined whether the robot has reached the charger and when the battery is fully charged again.  
+
В самом роботе контролируется напряжение на аккумуляторе (смотрите схему ниже). Робот может определить, когда робот нужно идти к зарядной станции. Напряжение и ток во время зарядки так же контролируются. Соответсвенно, робот понимает, достиг ли он зарядной станции и когда снова батарея полностью заряжена.  
  
−
robot charging circuit:
+
Цепь зарядки:
  
 
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
 
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
 
<pre>
 
<pre>
−
  Robot charging (+)---+------+-- relais ---- current sensor ----- battery (+)
+
  Контакт зарядки на роботе (+)---+------+-- реле ---- датчик тока ----- батарея (+)
−
                            |
+
                                        |
−
                            ---- voltage sensing
+
                                        ---- датчик напряжения
−
  Robot charging (-)-- +------------------------------------------ battery (-)
+
  Контакт зарядки на роботе (-)---+------------------------------------- батарея (-)
 
</pre>
 
</pre>
 
</blockquote>
 
</blockquote>
  
−
=Charging station=
+
=Подключение зарядной станции=
  
−
Ideally, the charging station also powers the perimeter loop sender.
+
В идеале зарядное устройство так же питает плату генератора сигнала периметра.
−
 
+
−
charging station circuit:
+
  
 
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
 
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
 
<pre>
 
<pre>
−
  AC power supply => Charger 24V (+)----- Charging station charger pin(+)
+
  Сеть 220 вольт  => Зарядное устройство 24V (+)----- Контактный вывод на зарядной станции (+)
−
                     GND         (-)----- Charging station charger pin(-)
+
                     GND                     (-)----- Контактный вывод на зарядной станции (-)
−
                     Charger 24V (+)----- DC-DC converter 12V => Perimeter sender MC motor driver
+
                     Зарядное устройство 24V (+)----- DC-DC преобразователь 12V => Генератор сигнала периметра => Усилитель (драйвер мотора)
−
                                                            => Perimeter sender Arduino Nano Vin
+
                                                                              => Генератор сигнала периметра питание Arduino Nano (Vin)
 
</pre>
 
</pre>
 
</blockquote>
 
</blockquote>
  
−
=Charge monitoring/Battery settings=
+
=Мониторинг зарядки и настройки батареи=
−
Via pfodApp (Android) you can monitor the charging process.
+
Через pfodApp (андроид) вы можете контролировать процесс зарядки.
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File: Ardumower_battery_plotting.jpg | Charging plot
+
File: Ardumower_battery_plotting.jpg | Диаграмма зарядки
−
File: Ardumower_battery_settings.png | Battery settings
+
File: Ardumower_battery_settings.png | Настройки батареи
−
File: Ardumower_charging_battery_full.jpg | Battery fully charged
+
File: Ardumower_charging_battery_full.jpg | Батарея полностью заряжена
−
File: Ardumower_charging_timeout.png | Charging with timeout
+
File: Ardumower_charging_timeout.png | Зарядка с тайм-аутом
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
=Charging station ideas=
+
=Идеи зарядной станции=
 
<gallery>
 
<gallery>
 
File: Ardumower_charging_station.png  
 
File: Ardumower_charging_station.png  
Zeile 123: Zeile 124:
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
=Videos=
+
=Видео=
−
#[http://www.youtube.com/watch?v=02REEUf99hI Driving into charging station]
+
#[http://www.youtube.com/watch?v=02REEUf99hI Следование к зарядной станции]
−
#[http://www.youtube.com/watch?v=kfY6bBFdxYk Drive in and out]
+
#[http://www.youtube.com/watch?v=kfY6bBFdxYk Заезд и выезд со станции]
 
#[https://www.youtube.com/watch?v=NLv-mXDqVQU&feature=youtu.be Tracking and docking]
 
#[https://www.youtube.com/watch?v=NLv-mXDqVQU&feature=youtu.be Tracking and docking]
  
−
 
+
=Ссылки=
−
=Further links=
+

Aktuelle Version vom 22. August 2015, 22:43 Uhr

Основной принцип

С помощью проволочной петли по периметру робот находит свою зарядную станцию, где он может быть заряжен снова. Он едет по проводу периметра (по часовой стрелке) до тех пор, пока не обнаружит напряжение на своих зарядных контактах. Там робот останавливается и заряжает батарею.

  • Схема провода периметра от зарядной станции

  • Компоненты станции

  • Зарядная станция

  • Батарея Sony Konion 7S2P (29.4V, 4500 mAh)

Зарядное устройство

Используется зарядное устройство литиево-ионных аккумуляторов для электровелосипедов (29.4 в, 1,5 A), который можно приобрести через магазин Shopping.png. Зарядное устройство помещается в охраняемой и сухой зоне (дом и т. д.) и подключено к зарядной станции робота. Зарядное устройство должно выполнять следующие вещи (в данном случае литий-ионных, свинцовая батарея аналогично, но менее критично):

  • Зарядка аккумулятора через зарядную штыри робота
  • Максимальное напряжение отсечки / соответствие напряжения зарядки (ограничить напряжение зарядки)
  • Максимальное соответствие зарядного тока (ограничить зарядный ток)

Если вы используете заводское зарядное устройство, эти вещи реализованы в нем с высокой вероятностью.

Расчет общей мощности

  • 2 моторедуктора, под нагрузкой каждый по 2A, 27 вольт (измерено при 80% ШИМ).
  • 1 х двигатель косилки, под нагрузкой 1A, 27 вольт (измерено при 80% ШИМ).
  • Печатная плата: 1A, 5 вольт (среднепотолочное)


Всего: 3A * 27В + 1A * 5В = 81W + 5W = 86W

Батарея

Мы используем батарею "Sony Konion 7S2P" из 8 литий-ионных аккумуляторов (Sony Konion US18650V3 2250 mAh cells, Li-Mn), 29.4 в x 4500 мАч = 132 Вт * ч, 500 циклов перезарядки, 126 х 36 х 65 мм.

Используя эту батарею с моторами Ardumower время скашивания составляет около 1,5 часов (132 Вт · ч / 86W).

Условия заряда/разряда этого аккумулятора для оптимального времени жизни батареи:

  • Зарядки каждой ячейки: макс 4.15v (0.3A - 0.1A зарядки Cutt-офф)
  • Разрядки каждой ячейки: мин 3.1V

В режиме ожидания / Защита от пониженного напряжения

Есть две причины для выключения питания аккумулятора (механизм перехода в режим ожидания):

Причина 1: Если робот не был запущен в режим кошения в течение 5 минут после подачи питания на плату, то следует отключить аккумулятор, чтобы сэкономить энергию.

Причина 2: Современные батареи не должны быть полностью разряжены. Когда робот не может заряжаться по какой-то причине, и когда батареи ниже определенного порога, он должен быть в состоянии сам отключить аккумулятор (защита от пониженного напряжения)

Идея:

  1. Пользователь нажимает кнопку Пуск/Питание, которая переключает MOSFET на время нажатия
  2. Ардуино стартует и сразу же переключает на MOSFET (через Ардуино pinBatterySwitch)
  3. Если обнаруживается низкое напряжение, то Arduino выключает MOSFET, тем самым отключая себе питание
  4. Кнопка аварийного выключения используется для полного включения и выключения питания
  5. Кнопка Пуск/Питание включает рабочее напряжение (первое секундное нажатие), запускает робота в автоматическом режиме (второе секундное нажатие)


  • Ardumower complete system motor start current

  • Battery switch-off circuit

  • Battery switch-off PCB

  • Ardumower PCB modification circuit

  • Ardumower PCB modification

  • Idea for future PCB 

Список элементов:
1x IRF9540N  P-MOSFET   T1   (or IRF5210)
1x BC337 NPN   T2
1x Zener Diode 15V ZD15  Z1
2x Diode 1N4148 D2, D3
2x Diode 1N5819 50V D1, D4
1x 22 uF C1
1x 1k R4
2x 10k (R3, R8)
1x 30k R6
2x 100k  (R2, R7)

Зарядка робота

В самом роботе контролируется напряжение на аккумуляторе (смотрите схему ниже). Робот может определить, когда робот нужно идти к зарядной станции. Напряжение и ток во время зарядки так же контролируются. Соответсвенно, робот понимает, достиг ли он зарядной станции и когда снова батарея полностью заряжена.

Цепь зарядки: 

 Контакт зарядки на роботе (+)---+------+-- реле ---- датчик тока ----- батарея (+)
                                        |
                                        ---- датчик напряжения
 Контакт зарядки на роботе (-)---+------------------------------------- батарея (-)

Подключение зарядной станции

В идеале зарядное устройство так же питает плату генератора сигнала периметра. 

 Сеть 220 вольт  => Зарядное устройство 24V (+)----- Контактный вывод на зарядной станции (+)
                    GND                     (-)----- Контактный вывод на зарядной станции (-)
                    Зарядное устройство 24V (+)----- DC-DC преобразователь 12V => Генератор сигнала периметра => Усилитель (драйвер мотора)
                                                                               => Генератор сигнала периметра питание Arduino Nano (Vin)

Мониторинг зарядки и настройки батареи

Через pfodApp (андроид) вы можете контролировать процесс зарядки.

  • Диаграмма зарядки

  • Настройки батареи

  • Батарея полностью заряжена

  • Зарядка с тайм-аутом

Идеи зарядной станции

  • Ardumower charging station.png
  • Ardumower charging station example.jpg
  • Ardumower charging station1.jpg
  • Ardumower charging.jpg

  • Charging contacts

  • Charging station.jpg

Видео

  1. Следование к зарядной станции
  2. Заезд и выезд со станции
  3. Tracking and docking

Ссылки

Von „https://wiki.ardumower.de/index.php?title=Charging_ru&oldid=2686“