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(Standby-Aus/ Unterspannungsschutz)
 
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=Grundprinzip=
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<p style="color: #FF0000; background-color: #FFFF00;"> Dieser Artikel enthält teilweise veraltete Informationen. Aktuelle Informationen zum Laden mit GPS-RTK via Sunray sind im Runray-Artikel sowie im Artikel zur Ladestation zu finden. </p>
  
Der Roboter findet seine Ladestation, wo er wieder aufgeladen wird  mit Hilfe der Perimeter-Schleife. Er fährt also solange in Uhrzeiger-Richtung an der Schleife entlang bis er eine Ladespannung an den Ladeanschlüssen feststellt. Hier stoppt der Roboter und lädt seinen Akku wieder auf.
 
  
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Hier siehst Du wie der Ardumower-Akku geladen wird. Falls Du keine Ladestation verwenden möchtest (oder für Deine ersten Versuche) kannst Du das Ladegerät direkt an den Ardumower anschliessen.
File: Ardumower_perimeter.jpg | Perimeter-Schleife unter der Ladestation
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File: Ardumower_perimeter_components.jpg | Komponenten der Ladestation
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[[File: Ardumower_battery_overview.jpg|800px]]
File: Ardumower_charging_components.jpg | Ladestation
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File: Ardumower_battery_pack.jpg | Sony Konion 7S2P Akkupack (29.4V, 4500 mAh)
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=Ladegerät=
 
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=Akku=
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Als Akku wird ein 'Sony Konion 7S2P' Lithium Ion Akkupack ([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 Ladezyklen, 126 x 36 x 65 mm (LBH) verwendet.
 
Als Akku wird ein 'Sony Konion 7S2P' Lithium Ion Akkupack ([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 Ladezyklen, 126 x 36 x 65 mm (LBH) verwendet.
  
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=Standby-Aus/ Unterspannungsschutz=
 
=Standby-Aus/ Unterspannungsschutz=
Es gibt zwei Gründe für einen Batterie-Schalter (standby-off mechanism):  
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Der Ardumower kann um einem Unterspannungsschutz erweitert werden. Es gibt zwei Gründe für einen Batterie-Schalter (standby-off mechanism):  
  
 
1. Grund: Wenn der Roboter nicht innerhalb von 5 min startet,sollte der Akku abgeschaltet werden, um Strom zu sparen.  
 
1. Grund: Wenn der Roboter nicht innerhalb von 5 min startet,sollte der Akku abgeschaltet werden, um Strom zu sparen.  
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2. Grund: Moderne Akkus sollten nicht komplett entladen werden. Wenn der Roboter aus irgend einem Grund nicht aufgeladen werden kann und die Akkuspannung unter einen bestimmten Grenzwert fällt, sollte er in der Lage sein, sich selbst abzuschalten (Unterspannungsschutz)  
 
2. Grund: Moderne Akkus sollten nicht komplett entladen werden. Wenn der Roboter aus irgend einem Grund nicht aufgeladen werden kann und die Akkuspannung unter einen bestimmten Grenzwert fällt, sollte er in der Lage sein, sich selbst abzuschalten (Unterspannungsschutz)  
  
Ideen:
 
 
# Der vorhandene START/POWER-Taster wird gedrückt. Das schaltet für die Zeit des Drückens den MOSFET ein
 
# Der Arduino startet und schaltet sofort ebenfalls den MOSFET ein (über Arduino pinBatterySwitch)
 
# Wenn Unterspannung festgestellt wird, schaltet der Arduino den MOSFET aus (über Arduino pinBatterySwitch)
 
# Der Not-Aus-Taster wird weiterhin zum kompletten Ein-/Aus-Schalten benutzt
 
# POWER/START-Taster: schaltet die Betriebsspannung ein (erstes Drücken für 1s), startet den Roboter im Auto-Mode(zweites Drücken für 1s)
 
 
<gallery>
 
<gallery>
File: Ardumower_current.png | Ardumower Motor-Einschaltstrom gesamt
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File: Untervoltage.jpg | Unterspannungsschutz- PCB
File: BATTERY_CIRCUIT3.png | Akku-Abschalt-Schaltung
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File: Unterspannungsschutz-board-undervoltage-lockout-board4.jpg | Unterspannungsschutz- PCB Verdrahtung
File: BATTERY_CIRCUIT3_PCB.jpg | Akku-Abschalt Lochrasterplatte
+
File: Battery_switch_pcb_circuit.png | Anderungen an der Ardumower Leiterplatte
+
File: Battery_switch_pcb.jpg | Anderungen an der Ardumower Leiterplatte
+
File: Improved_battery_charging_circuit_idea.png | Idee für zukünftige Leiterplatte
+
 
</gallery>
 
</gallery>
  
BOM:
+
[https://github.com/Ardumower/ardumower/tree/master/pcb/Produzierte_Platinen/Unterspannungsabschaltung_V1.0_geschlossen schematics]
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)
+
  
=Robot charging=
+
=Laden des Roboters=
  
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.  
+
Im Roboter wird die Akkuspannung überwacht (siehe Schema unten). Dadurch kann festgestellt werden, wann der Roboter zur Ladestation fahren muss. Der Roboter, die Ladespannung und der der Ladestrom werden gesteuert. Dadurch kann entschieden werden, ob der Roboter die Ladestation erreicht hat und wann der akku voll geladen ist.
  
robot charging circuit:
+
Über die App pfodApp (Android) kann der Ladevorgang überwacht werden.
  
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
+
<gallery>
<pre>
+
File: Ardumower_battery_plotting.jpg | Lade-Plots
Robot charging (+)---+------+-- relais ---- current sensor ----- battery (+)
+
File: Ardumower_battery_settings.png | Akku-Einstellungen
                            |
+
File: Ardumower_charging_battery_full.jpg | Akku voll geladen
                            ---- voltage sensing
+
File: Ardumower_charging_timeout.png | Laden mit Zeitbegrenzung
Robot charging (-)-- +------------------------------------------ battery (-)
+
</gallery>
</pre>
+
</blockquote>
+
  
=Charging station=
+
=Ladestation=
 +
Der Roboter findet seine Ladestation, wo er wieder aufgeladen wird  mit Hilfe der Perimeter-Schleife. Er fährt also solange in Uhrzeiger-Richtung an der Schleife entlang bis er eine Ladespannung an den Ladeanschlüssen feststellt. Hier stoppt der Roboter und lädt seinen Akku wieder auf. Über den Ladestrom/Standby-Strom erkennt der Schleifensender dass der Roboter in der Station steht und kann dann den Schleifensender abschalten.
  
Ideally, the charging station also powers the perimeter loop sender.
+
Hier siehst Du wie der Ardumower mit einer Ladestation geladen wird:
  
charging station circuit:
+
[[File: Ardumower_charging_overview.jpg|800px]]
  
<blockquote style="background-color: lightgrey; border: solid thin grey;">
 
<pre>
 
AC power supply => Charger 24V (+)----- Charging station charger pin(+)
 
                    GND        (-)----- Charging station charger pin(-)
 
                    Charger 24V (+)----- DC-DC converter 12V => Perimeter sender MC motor driver
 
                                                            => Perimeter sender Arduino Nano Vin
 
</pre>
 
</blockquote>
 
 
=Charge monitoring/Battery settings=
 
Via pfodApp (Android) you can monitor the charging process.
 
 
<gallery>
 
<gallery>
File: Ardumower_battery_plotting.jpg | Charging plot
+
  File: Ardumower_perimeter.jpg
File: Ardumower_battery_settings.png | Battery settings
+
  File: Charging_contacts.png | Ladekontakte
File: Ardumower_charging_battery_full.jpg | Battery fully charged
+
File: Ardumower_charging_timeout.png | Charging with timeout
+
</gallery>
+
 
+
=Charging station ideas=
+
<gallery>
+
File: Ardumower_charging_station.png
+
File: Ardumower_charging_station_example.jpg
+
File: Ardumower_charging_station1.jpg
+
File: L50_laden.jpg
+
File: Ardumower_charging.jpg
+
File: Batterie_kontakte.jpg | Charging contacts
+
File: Charging_station.jpg
+
 
</gallery>
 
</gallery>
  
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#[http://www.youtube.com/watch?v=kfY6bBFdxYk Drive in and out]
 
#[http://www.youtube.com/watch?v=kfY6bBFdxYk Drive in and out]
 
#[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]
 +
#[https://www.youtube.com/watch?v=QCA6Dm3rs3M Finale Version]
  
 
+
=Weitere Links=
=Further links=
+

Aktuelle Version vom 14. September 2021, 00:29 Uhr

Dieser Artikel enthält teilweise veraltete Informationen. Aktuelle Informationen zum Laden mit GPS-RTK via Sunray sind im Runray-Artikel sowie im Artikel zur Ladestation zu finden.


Hier siehst Du wie der Ardumower-Akku geladen wird. Falls Du keine Ladestation verwenden möchtest (oder für Deine ersten Versuche) kannst Du das Ladegerät direkt an den Ardumower anschliessen.

Ardumower battery overview.jpg

Ladegerät

wir benutzen ein Lithium Ion e-bike Ladegerät (29.4V, 1.5A Ladestrom-Begrenzung) das über den Marotronics-Shop shop Shopping.png bezogen werden kann . Das Ladegerät wird in einem geschützten Bereich untergebracht (z.B. im Haus) und mit der Ladestation verbunden. Das Ladegerät sollte folgendes leisten( hier für Lithium-Ionen-Zellen, bei Bleiakkus ist es ähnlich aber weniger kritisch):

  • Laden des Akkupacks über dei Ladeanschlüsse des Roboters
  • Einhaltung der maximalen Ladespannung (Ladeschluss-Spannung)
  • Einhaltung dess maximalen Ladestroms (Ladestrom-Begrenzung)

Wenn du ein vorhandenes Ladegerät benutzt, sind diese Anforderungen mit höchstwahrscheinlich erfüllt.

Leistungsbilanz

  • 2 x Getriebemotor jeder 1A (unter Last): 2A, 27V (gemessen mit max. 80% Genauigkeit des Motortreibers)
  • 1 x Mähmotor 1A (unter normaler Last): 1A, 27V (gemessen mit max. 80% Genauigkeit des Motortreibers)
  • Board: 1A, 5 Volt (nicht gemessen)


Insgesamt: 3A * 27V + 1A * 5V = 81W + 5W = 86W

Akku

Sony Konion 7S2P battery pack (29.4V, 4500 mAh)

Als Akku wird ein 'Sony Konion 7S2P' Lithium Ion Akkupack (Sony Konion US18650V3 2250 mAh cells, Li-Mn), 29.4V x 4500 mAh = 132 Wh, 500 Ladezyklen, 126 x 36 x 65 mm (LBH) verwendet.

Die Mähzeit beträg mit den Ardumower-Motoren ungefähr 1,5 Stunden (132 Wh / 86W).

Akku Lade-/Entladebedingungen für optimale Lebensdauer:

  • Ladeschlussspannung pro Zelle: max 4.15V ( 0.3A - 0.1A Rest-Ladestrom)
  • minimale Entladespannung: min 3.1V

Standby-Aus/ Unterspannungsschutz

Der Ardumower kann um einem Unterspannungsschutz erweitert werden. Es gibt zwei Gründe für einen Batterie-Schalter (standby-off mechanism):

1. Grund: Wenn der Roboter nicht innerhalb von 5 min startet,sollte der Akku abgeschaltet werden, um Strom zu sparen.

2. Grund: Moderne Akkus sollten nicht komplett entladen werden. Wenn der Roboter aus irgend einem Grund nicht aufgeladen werden kann und die Akkuspannung unter einen bestimmten Grenzwert fällt, sollte er in der Lage sein, sich selbst abzuschalten (Unterspannungsschutz)

schematics

Laden des Roboters

Im Roboter wird die Akkuspannung überwacht (siehe Schema unten). Dadurch kann festgestellt werden, wann der Roboter zur Ladestation fahren muss. Der Roboter, die Ladespannung und der der Ladestrom werden gesteuert. Dadurch kann entschieden werden, ob der Roboter die Ladestation erreicht hat und wann der akku voll geladen ist.

Über die App pfodApp (Android) kann der Ladevorgang überwacht werden.

Ladestation

Der Roboter findet seine Ladestation, wo er wieder aufgeladen wird mit Hilfe der Perimeter-Schleife. Er fährt also solange in Uhrzeiger-Richtung an der Schleife entlang bis er eine Ladespannung an den Ladeanschlüssen feststellt. Hier stoppt der Roboter und lädt seinen Akku wieder auf. Über den Ladestrom/Standby-Strom erkennt der Schleifensender dass der Roboter in der Station steht und kann dann den Schleifensender abschalten.

Hier siehst Du wie der Ardumower mit einer Ladestation geladen wird:

Ardumower charging overview.jpg

Videos

  1. Driving into charging station
  2. Drive in and out
  3. Tracking and docking
  4. Finale Version

Weitere Links