Motor-Treiber: Unterschied zwischen den Versionen

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= Zusammenfassung =
 
= Zusammenfassung =
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Das Ardumower- Design verwendet zwei verschiedene Typen vo Motoren.Alle Motoren können im Shop [https://www.marotronics.de/index.php?k=7 shop] [[File: shopping.png|link=https://www.marotronics.de/index.php?k=7]]) erworben werden:
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Das Ardumower- Design verwendet zwei verschiedene Typen von Motoren. Alle Motoren können im [https://www.marotronics.de/index.php?k=7 Shop] [[File: shopping.png|link=https://www.marotronics.de/index.php?k=7]]) erworben werden:
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* Zwei Getriebemotoren als Antriebe (Radmotoren)
+
* Zwei Getriebemotoren als Antriebe (Radmotoren) mit eingebautem Encoder (für Weg- und Geschwindigkeitssteuerung)  
 
* einen Motor (mit hoher Drehzahl) zum Mähen (Mähmotor)
 
* einen Motor (mit hoher Drehzahl) zum Mähen (Mähmotor)
  
−
Zur Steuerung der Motoren sind Motortreiber erforderlich.
+
Zur Steuerung der Motoren sind Motortreiber erforderlich. Desweiteren messen wir den Motorstrom mit dem Motortreiber. Dies erlaubt uns, Hindernisse zu detektieren, da der Motorstrom bei Hindernissen ansteigt. Ardumower verwendet zwei Dual MC33926 Motortreiber. Zwei Kanäle für linker und rechter Motor und zwei Kanäle (parallel geschaltet) für den Mähmotor.
  
−
= Spannungen =
+
Es ist nicht empfehlenswert die Motoren direkt an die Motortreiber anzuschliessen, da gerade beim schnellen Wechsel von Vor- und Rückwärtsfahren (bzw. umgekehrt) hohe Spannungsspitzen auftreten und diese können die Motortreiber auf lange Sicht bestädigen. Daher verwenden wir ein Protector Board zwischen Motortreiber und Motoren.
−
Obwohl es 12V- und 24V- Motoren gibt,verwendet der Ardumower wie alle modernen Systeme, 24V Motoren. Der Grund ist folgender:
+
  
−
Nehmen wir an, der Motor verbraucht 50W. Bei 24V ist der daraus resultierende Strom: 50W / 24V = 2A.
+
[[File:Ardumower_motordriver_overview.png|800px]]
−
Bei Verwendung von 12V resultiert daraus ein Strom von: 50W / 12V = 4A.
+
  
−
TJe höher der Strom (A), um so mehr Probleme treten auf:
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= Spannungen =
−
 
+
Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.
−
* Der Motortreiber muss für höhere Ströme ausgelegt werden (teurer)
+
−
* die Leiterzüge uf der Platine müssen breiter sein (teurer)
+
−
* der Akku muss in der Lage sein, höhere Ströme zu liefern (teurer)
+
−
 
+
−
Aus diesen Gründen ist der Ardumower als ein 24V-System ausgelegt.
+
−
 
+
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= Radmotoren =
+
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+
−
  File: ardumower_motor.jpg | Ardumower Getriebemotor(Welle: 8mm Durchmesser, 5900 U/min, 0.055 Nm, Übersetzung: 1:212, Ausgangs-Drehmoment 2.45Nm, Ausgangsdrehzahl 31 U/min)
+
−
  File: wheel_motor_diagram.png | Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)
+
−
  File:decrease_motor_noise.png | Reduzierung der Motorstörungen
+
−
</gallery>
+
−
Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :
+
−
 
+
−
* Fahren vorwärts/rückwärts
+
−
* Lenken links/rechts
+
−
 
+
−
Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:
+
−
* Eine Drehzahl bis zu 31 U/min erlaubt es, den Roboter mit einer ausreichenden Geschwindigkeit von bis zu (Meter/sec = 31rpm/60 * PI * 0.25m  = 0.4m/sec) bei Verwendung von Rädern mit 250 mm Durchmesser, zu bewegen.
+
−
* ein hohes Drehmoment (2.45 Nm) garantiert, dass der Roboter kleinere Hügel bis zu 14 Grad erklimmen kann (mit 2 Motoren, 250 mm Rädern, 31 U/min = 0.4m/s, Beschleunigung = 0.2 ( 1/2 der Nominalgeschwindigkeit) [http://www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizing-tool-9698 see calculator]
+
−
* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen (siehe [[Odometrie]] für weitere Informationen) - für die Ardumower-Software sind Encoder erforderlich.
+
−
* 24V (Laststrom ca. 1A)
+
−
 
+
−
= Motortreiber =
+
−
Ein Motortreiber ist eine elektronische Schaltung, die es ermöglicht, Strom  durch den Motor in eine Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung fliessen zu lassen - abhängig davon,ob der Motor vorwärts oder rückwärts fahren soll. (eine sog. 'H-Brücke'). Es gibt viele Motortreiber als Fertigplatinen, einige können zwei Motoren steuern (Dual H-Brücke) - wenn man 2 dieser Brücken parallel schaltet, kann man den max. Motorstrom erhöhen.
+
−
 
+
−
Wenn die Drehrichtung des Motors nicht gesteuert werden muss, (z.B. für die Messer), braucht man keine H-Brücke, statt dessen kann ein einfacher 'Schalter' (d.h. ein  MOSFET-Transistor) verwendet werden.
+
−
 
+
−
Der Motortreiber ist über Steuersignale mit dem Arduino verbundeno. Beispiel:
+
  
−
  Arduino Digital Pin  —>  MOTOR-Direction Pin (DIR)
 
−
  Arduino PWM Pin      —>  MOTOR-Speed Pin (PWM)
 
−
  Arduino Analog Pin  <—  MOTOR-Current Sensor Pin
 
  
 +
= Bauanleitung Motortreiber (MC33926) =
  
−
ein Pin steuert die Drehrichtung (vorwärts/rückwärts), der andere Pin steuert die Geschwindigkeit. Ein analoger Eingangspin ist mit dem Stromsensor verbunden. die Stromsensor-Module (ACS712-05A) sind in Reihe mit dem motor geschaltet.
+
Eigenschaften des Motortreibers: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz
  
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File:Ardumower_motor_driver_circuit.png | Bemerkung: nur zur Demonstration! die konkrete Schaltung siehe hier: [http://wiki.ardumower.de/index.php?title=Ardumower_PCB schematics]
+
File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
 +
File: Pcb_mc33926.jpg | PCB und MC33926
 +
File:Mc33926.jpg | Pin-Belegung
 +
File:MC33926_schematics.jpg | Schaltbild MC33926
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
== PWM Frequenz ==
+
Hier findest Du eine Anleitung wie der Motortreiber auf das PCB gesetzt wird.  
−
Die Geschwindigkeit der Motoren wird durch das Tastverhältnis eines pulsweiten-modulierten Signales gesteuert. Wir verwenden die Arduino Standart PWM Frequenz (490 Hz) zur Steuerung der Motortreiber.
+
* [https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DokrJiVzX2I Video-Anleitung: Dual MC33926]
  
−
<gallery>
+
Für Verkabelung von Motortreiber, Protector PCB und Motoren bitte die Anleitung im Abschnitt "Protector PCB" öffnen.
−
File: Arduino_pwm.png | Arduino PWM Tastverhältnis
+
−
File: Pwm_490hz.png | PWM 490 Hz: Odometrie ticks, sense (Strom)
+
−
File: Pwm_3khz.png | PWM 3.9 Khz: Odometrie ticks, sense (Strom)
+
−
File: Pwm_20khz.png | PWM 20 Khz: Odometrie ticks, sense (Strom)
+
−
File: Pwm_31khz.png | PWM 31 Khz: Odometrie ticks, sense (Strom)
+
−
</gallery>
+
  
−
== verbreitete Module ==
+
=Protector PCB=
−
=== MC33926 (empfohlen) ===
+
  
−
Eigenschaften: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz, für alle Arten von Mähroboter
+
[[File:warning.png]] Protektorboard: Bei 24V Systemen kommt es zu Spannungsspitzen, die den Motortreiber schnell zerstören können. Daher wurde das Protektorboard entwickelt um dies zu verhindern. Es werden 2 Stück benötigt. Einen für die Antriebsräder und einen für den Mähmotor. Schaden kann das Protektorboard auf keinen Fall.
  
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File:Mc33926.jpg | Pin-Belegung
+
File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
−
File:Mc33926_example.jpg | Jumper
+
File:Protector_pcb2.jpg | Protector PCB
−
File:MC33926_schematics.jpg | Schaltung
+
File:Protector_wiring.png | Protector PCB Verdrahtung
−
File:Mc33926_current_limiter.jpg | automatischer Strombegrenzer
+
File:driver_hw_protection.png | Protector PCB Schaltbild
−
File:Motor_pwm_50_percent_transients.jpg | Motorstart 50% PWM Tastverhältnis
+
−
File:driver_hw_protection.png | Impuls/EMF Schutz
+
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
'''
+
* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Protector%20Board/WORKSHOP%20Protector-Board.pdf Bauanleitung Protector board (empfohlen für sicheren Betrieb der Motortreiber!)]
−
M1_FB    --- pinMotorLeftSense A1
+
−
M1_SF    --- pinMotorLeftFault 25
+
−
M1_PWM_D1 --- connect with jumper to GND
+
−
M1_PWM_D2 --- connect with jumper to VDD
+
−
M1_IN1    --- pinMotorLeftPWM 5 
+
−
M1_IN2    --- pinMotorLeftDir 31
+
−
EN        --- pinMotorEnable  37
+
−
M2_FB    --- pinMotorRightSense A0
+
−
M2_SF    --- pinMotorRightFault 27
+
−
M2_PWM_D1 --- connect with jumper to GND
+
−
M2_PWM_D2 --- connect with jumper to VDD
+
−
M2_IN1    --- pinMotorRightPWM  3
+
−
M2_IN2    --- pinMotorRightDir 33
+
−
EN        --- pinMotorEnable  37
+
−
VDD      --- Arduino 5V
+
  
−
=== L6201P ===
+
= Anschluss Radmotoren =
 
<gallery>
 
<gallery>
−
   File: L6201P_motor_driver.jpg | L6201P PCB
+
   File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
−
   File: L6201p.png | L6201P datasheet
+
  File: ardumower_motor.jpg | Ardumower Getriebemotor(Welle: 8mm Durchmesser, 5900 U/min, 0.055 Nm, Übersetzung: 1:212, Ausgangs-Drehmoment 2.45Nm, Ausgangsdrehzahl 31 U/min)
 +
  File: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
 +
  File: wheel_motor_diagram.png | Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)
 +
   File: Ardumower_gearbox.png | Getriebe-Spezifikation
 
</gallery>
 
</gallery>
 +
Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :
  
−
Features: 48V, 4A
+
* Fahren vorwärts/rückwärts
 +
* Lenken links/rechts
  
−
B+    power supply output voltage equal to the power connector
+
Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:
−
  GND    GND
+
* Eine Drehzahl bis zu 31 U/min erlaubt es, den Roboter mit einer ausreichenden Geschwindigkeit von bis zu (Meter/sec = 31rpm/60 * PI * 0.25m = 0.4m/sec) bei Verwendung von Rädern mit 250 mm Durchmesser, zu bewegen.
−
EN    driver enable
+
* ein hohes Drehmoment (2.45 Nm) garantiert, dass der Roboter kleinere Hügel erklimmen kann (mit 2 Motoren, 250 mm Rädern, 31 U/min = 0.4m/s, Beschleunigung = 0.2 ( 1/2 der Nominalgeschwindigkeit) [http://www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizing-tool-9698 see calculator]
−
RPWM  forward PWM signal, active HIGH
+
* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
−
LPWM  reverse PWM signal, active HIGH
+
* 24V (Laststrom ca. 1A)
−
CT    current signal output
+
−
  VT    voltage signal output
+
  
−
Forward  EN=1, RPWM=PWM, LPWM=0
+
Der linke Getriebe-Motor wird wie folgt an das Protector Board angeschlossen:
−
Reverse  EN=1, RPWM=0,  LPWM=PWM  (also possible?  EN=1, RPWM=255-PWM, LPWM=1  => needs to be verified!)
+
−
Brake    EN=1, RPWM=0,  LPWM=0
+
−
Not brake EN=0, RPWM=x,  LPWM=x
+
−
Note: 1=High level (3.3-5v), 0=Low level (0V or GND)
+
  
−
=== L9958 ===
+
Motor Anschluss (linker Motor):
−
Features: Arduino 240W H-bridge Motor Driver Board - SX8847, up to 8A
+
Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
 +
Motor (red)    ==== Protector board Motor_1_OUT(2)
  
−
Note that this module has an on-board [http://en.wikipedia.org/wiki/78xx linear voltage regulator], which converts the input POWER (typically 24 or 12V) to 5V. Some modules do this with a single voltage regulator (chip VR1 on the module), or in a two-staged approach (VR1 and U2).  
+
Für den rechten Motor entsprechend an Protector board Motor_2_OUT(1,2) anschliessen.
  
−
Converting 24V to 5V with a linear voltage regulator is very inefficient (current in = current out, so if you need 100mA at 5V, the linear voltage regulator requires 100mA at 24V, so you loose 1.9W in this module). Therefore, it is recommended to disconnect the linear voltage regulator from the board, and use the 5V from the switched mode power supply.
+
= Anschluss Odometrie der Getriebemotoren =
  
−
L9958 GND---GND
+
Der im Ardumower-Getriebe-Motor eingebaute Encoder hilft dem Ardumower die Drehzahl bzw. zurückgelegte Distanz zu ermitteln. Hier siehst Du wie die Odometrie der Motoren an das PCB angeschlossen wird.
−
L9958 VCC---Arduino 5V
+
−
L9958 EN---Arduino 5V
+
−
L9958 DI---GND
+
−
L9958 DIR---Arduino MOTOR_DIR
+
−
L9958 PWM---Arduino MOTOR_PWM
+
−
L9958 MOTOR(+)---motor(+)
+
−
L9958 MOTOR(-)---motor(-)
+
−
L9958 POWER(+)---battery(+)
+
−
L9958 POWER(-)---battery(-)
+
  
 
<gallery>
 
<gallery>
−
   File: Motor_driver_L9958.jpg
+
   File: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
 +
  File: ardumower_odometry_encoder.jpg | Encoder signal
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
=== L298N ===
+
Motor Odometrie Anschluss (linker Motor):
−
Features: up to 4A
+
Motor (brown)  ---- PCB VCC
−
Notice: When using a L298N-motor driver, both H-bridges (2A) should be connected in parallel, so that both bridges drive a single motor (max. 4A):
+
Motor (green) ---- PCB GND
 +
Motor (blue)  ---- PCB OdometryLeft (3)
 +
Motor (purple) ---- PCB OdometryLeft (4)
  
−
Connect in parallel:
+
Für den rechten Motor entsprechend an "PCB OdometryRight" anschliessen.
−
IN1 with IN4
+
−
IN2 with IN3
+
−
OUT1 with OUT4
+
−
OUT2 with OUT3
+
−
(Do NOT disconnect the SENSE-lines, except when you want to measure current by a 'shunt' resistor).
+
  
−
Make sure there is a jumper on both ENA and ENB. Also, make sure there is a jumper on S1.
+
WICHTIG: Bei PCB v0.5/1.2 fehlen die Pull-up Widerstände! Du musst sie nachträglich am PCB wie folgt ergänzen:
  
−
<gallery>
+
PCB OdometryLeft(3) --- 4.7k --- 5v
−
File: Motordriver_l298n.JPG | driver
+
PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v
−
File: L298driver.jpg | double current
+
−
File: L298N_schematics.jpg | schematics
+
−
</gallery>
+
  
−
= Mower motor and driver =
+
= Anschluss Mähmotor =
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File: ardumower_mower_motor.jpg | Ardumower mower motor
+
File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
−
File: Mower_motor_curve.png | Ardumower mower motor curve
+
File: ardumower_mower_motor.jpg | Ardumower Mähmotor
−
File: Mower2_start_current.png | Mower start current
+
File: Mower_motor_curve.png | Ardumower Mähmotor -Kennlinie
−
File: Mower4_blocked_500ms_detect_5s_wait.png | Mower blocked, 500ms detection (max), waittime: 5sec (min)
+
File: Mower2_start_current.png | Anlaufstrom
 +
File: Mower4_blocked_500ms_detect_5s_wait.png | Mähmotor blockiert, 500ms detection (max), waittime: 5sec (min)
 
</gallery>
 
</gallery>
−
The Ardumower mower motor features:
+
Eigenschaften des Ardumower-Mähmotors:
−
* Fast enough to cut the lawn (3150 rpm)
+
* schnell genug um den Rasen zu schneiden (3150 U/min)
−
* Enough torque (140 mNm / 46 W)
+
* genügend Drehmoment (140 mNm / 46 W)
−
* Quiet mowing (you cannot hear it)
+
* leises Mähen (man hört ihn kaum)
−
* 24V, load current ~1.0A  (L=2.8mH, R=1.9ohm)
+
* 24V, Laststrom ~1.0A  (L=2.8mH, R=1.9ohm)
  
−
For a the mowing motor, a MOSFET circuit is used. The MOSFET transistor IRLIZ44N (alternatives: IRF1404, IRL540N, RFP30N06LE, FQP30N06L) can already switch a current of 30A at the Arduino 5V control signal (N-LogL). The 10K resistor pulls down to ground when the Arduino starts. The 180 Ohm resistor limits the current at the Gate caused by level switches to about 30mA. The diode (MBR1045) protects  the circuit against current caused by motor induction. A current sensor module (ACS712-30A) is connected in series with the motor.
+
Es wird ein MC33926 Motortreiber in Parallelschaltung zur Ansteuerung des Mähmotors verwendet.
  
−
[[File:warning.png]]'''Security note: For security reasons, always remove mower blades in your first tests!'''
+
[[File:warning.png]]'''Sicherheitshinweis: Entferne zur Sicherheit stets die Messer bei deinen ersten Tests!'''
  
−
<gallery>
 
−
File: Ardumower_mower_motor_circuit.png | NOTE: only for demonstration! See real [http://wiki.ardumower.de/index.php?title=Ardumower_PCB schematics] for concrete wiring
 
−
</gallery>
 
−
 
−
= Choosing a driver =
 
−
 
−
When purchasing a motor driver, consider...
 
−
* max. thermal load (short-circuit current)
 
−
* price
 
  
−
= Starting current =
+
Der Mähmotor wird wie folgt an das Protector board angeschlossen:
−
Here are some measurements of the Ardumower motor's starting current (peak):
+
  Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
 +
  Motor (red)    ==== Protector board Motor_1_OUT(2)
  
−
Starting current:
+
= Reduzierung von Motorstörungen =
−
* Gear motor: 15A (starting current peak)
+
−
* Mowing motor: 20A (starting current peak)
+
  
 +
Folgende Anleitung zeigt wie Du Motorstörungen reduzieren kannst.
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File: Messung_einschalt_spitzen.jpg | Gear motor start current (peak)
+
  File:decrease_motor_noise.png | Reduzierung von Motorstörungen
 
</gallery>
 
</gallery>
  
−
= Short-circuit current =
+
* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Motor%20Entstoerung/Motor%20EntstoerungREV20150531.pdf Anleitung: Motorstörungen reduzieren REV20150531]
−
To not damage the motor driver on the first run, find out the maximum current that can flow through your motors. In other words, find out the 'short-circuit' current. Typical measurement installation:
+
* [http://www.ardumower.de/media/kunena/attachments/1725/Motor-EntstoerungREV20150531.pdf (English comments)]
  
−
Battery === Ampere meter === Motor
 
−
 
−
The Amperemeter (e.g. model making) should be able to measure the maximum current (e.g. 30A). The motor to be measured is mechanically blocked (so it cannot rotate).
 
−
 
−
'''Warning'''
 
−
 
−
* always remove blades
 
−
* only connect battery for a short period (1-5 seconds)
 
−
* always use cables with sufficient wire cross section
 
−
 
−
Example measurement:
 
−
 
−
* Rotenbach SPM08-320
 
−
** Wheel motor: 8A
 
−
** Mowing motor:
 
−
 
−
* Ambrogio L50
 
−
** Wheel motor: 4,5A
 
−
** Mowing motor: 22A
 
−
 
−
* Tianchen TC-G158
 
−
** Wheel motor: 5,4A
 
−
** Mowing motor: 16A (both 32A)
 
−
 
−
The measured current will only flow in 'worst-case' scenarios, which means when the motor starts or when it is blocked and it will only flow for a short time  (as your battery might not deliver the high current constantly, and so current and voltage will break down).
 
−
 
−
 
−
= Current sensor =
 
−
To detect certain conditions (robot drives against obstacle, motor blocks etc.), the motor current should be monitored constantly. There are two approaches for sensing current.
 
−
 
−
== Approach "Hall sensor module" ==
 
−
This is the recommended approach for sensing current. These current sensor modules are available for different current ranges.
 
−
 
−
* ACS712ELC-05A (185mV/A, max. 5A)
 
−
* ACS712ELC-20A (100mV/A, max. 20A)
 
−
* ACS712ELC-30A (66mV/A, max. 30A)
 
−
* The lower the range, the more precise the measurement.
 
−
 
−
== Approach "Shunt resistor (circuit)" ==
 
−
The current flows across a very small resistor (0.5 Ohm) and the voltage drop is measured
 
  
 +
= Motor controller (PID) =
 +
Die Geschwindigkeit der Motoren wird mit einem Software-PID-Regler geregelt. Du kannst Dir die Regelung mit der pfodApp anschauen (Plot->Motor control):
  
 
<gallery>
 
<gallery>
−
File: L298n_module_circuit.jpg
+
  File:Speedcontrol.png | Motor speed settings
 +
  File: Odometry_motor_pid_controller.png
 
</gallery>
 
</gallery>
−
 
−
=Further links=
 
−
#[http://www.ardumower.de/index.php/en/forum/maehwerk/74-10a-pwm-controller-modul-fuer-den-arduino 10A PWM controller module modification]
 

Aktuelle Version vom 22. Februar 2017, 09:47 Uhr

Zusammenfassung

Das Ardumower- Design verwendet zwei verschiedene Typen von Motoren. Alle Motoren können im Shop Shopping.png) erworben werden:

  • Zwei Getriebemotoren als Antriebe (Radmotoren) mit eingebautem Encoder (für Weg- und Geschwindigkeitssteuerung)
  • einen Motor (mit hoher Drehzahl) zum Mähen (Mähmotor)

Zur Steuerung der Motoren sind Motortreiber erforderlich. Desweiteren messen wir den Motorstrom mit dem Motortreiber. Dies erlaubt uns, Hindernisse zu detektieren, da der Motorstrom bei Hindernissen ansteigt. Ardumower verwendet zwei Dual MC33926 Motortreiber. Zwei Kanäle für linker und rechter Motor und zwei Kanäle (parallel geschaltet) für den Mähmotor.

Es ist nicht empfehlenswert die Motoren direkt an die Motortreiber anzuschliessen, da gerade beim schnellen Wechsel von Vor- und Rückwärtsfahren (bzw. umgekehrt) hohe Spannungsspitzen auftreten und diese können die Motortreiber auf lange Sicht bestädigen. Daher verwenden wir ein Protector Board zwischen Motortreiber und Motoren.

Ardumower motordriver overview.png

Spannungen

Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.


Bauanleitung Motortreiber (MC33926)

Eigenschaften des Motortreibers: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz

  • PCB, MC33926, protector and motors

  • PCB und MC33926

  • Pin-Belegung

  • Schaltbild MC33926

Hier findest Du eine Anleitung wie der Motortreiber auf das PCB gesetzt wird.

Für Verkabelung von Motortreiber, Protector PCB und Motoren bitte die Anleitung im Abschnitt "Protector PCB" öffnen.

Protector PCB

Warning.png Protektorboard: Bei 24V Systemen kommt es zu Spannungsspitzen, die den Motortreiber schnell zerstören können. Daher wurde das Protektorboard entwickelt um dies zu verhindern. Es werden 2 Stück benötigt. Einen für die Antriebsräder und einen für den Mähmotor. Schaden kann das Protektorboard auf keinen Fall.

  • PCB, MC33926, protector and motors

  • Protector PCB

  • Protector PCB Verdrahtung

  • Protector PCB Schaltbild

Anschluss Radmotoren

  • PCB, MC33926, protector and motors

  • Ardumower Getriebemotor(Welle: 8mm Durchmesser, 5900 U/min, 0.055 Nm, Übersetzung: 1:212, Ausgangs-Drehmoment 2.45Nm, Ausgangsdrehzahl 31 U/min)

  • Motor wiring

  • Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)

  • Getriebe-Spezifikation

Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :

  • Fahren vorwärts/rückwärts
  • Lenken links/rechts

Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:

  • Eine Drehzahl bis zu 31 U/min erlaubt es, den Roboter mit einer ausreichenden Geschwindigkeit von bis zu (Meter/sec = 31rpm/60 * PI * 0.25m = 0.4m/sec) bei Verwendung von Rädern mit 250 mm Durchmesser, zu bewegen.
  • ein hohes Drehmoment (2.45 Nm) garantiert, dass der Roboter kleinere Hügel erklimmen kann (mit 2 Motoren, 250 mm Rädern, 31 U/min = 0.4m/s, Beschleunigung = 0.2 ( 1/2 der Nominalgeschwindigkeit) see calculator
  • Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
  • 24V (Laststrom ca. 1A)

Der linke Getriebe-Motor wird wie folgt an das Protector Board angeschlossen:

Motor Anschluss (linker Motor): 

Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
Motor (red)    ==== Protector board Motor_1_OUT(2)

Für den rechten Motor entsprechend an Protector board Motor_2_OUT(1,2) anschliessen.

Anschluss Odometrie der Getriebemotoren

Der im Ardumower-Getriebe-Motor eingebaute Encoder hilft dem Ardumower die Drehzahl bzw. zurückgelegte Distanz zu ermitteln. Hier siehst Du wie die Odometrie der Motoren an das PCB angeschlossen wird.

  • Motor wiring

  • Encoder signal

Motor Odometrie Anschluss (linker Motor): 

Motor (brown)  ---- PCB VCC
Motor (green)  ---- PCB GND
Motor (blue)   ---- PCB OdometryLeft (3)
Motor (purple) ---- PCB OdometryLeft (4)

Für den rechten Motor entsprechend an "PCB OdometryRight" anschliessen.

WICHTIG: Bei PCB v0.5/1.2 fehlen die Pull-up Widerstände! Du musst sie nachträglich am PCB wie folgt ergänzen: 

PCB OdometryLeft(3) --- 4.7k --- 5v
PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v

Anschluss Mähmotor

  • PCB, MC33926, protector and motors

  • Ardumower Mähmotor

  • Ardumower Mähmotor -Kennlinie

  • Anlaufstrom

  • Mähmotor blockiert, 500ms detection (max), waittime: 5sec (min)

Eigenschaften des Ardumower-Mähmotors:

  • schnell genug um den Rasen zu schneiden (3150 U/min)
  • genügend Drehmoment (140 mNm / 46 W)
  • leises Mähen (man hört ihn kaum)
  • 24V, Laststrom ~1.0A (L=2.8mH, R=1.9ohm)

Es wird ein MC33926 Motortreiber in Parallelschaltung zur Ansteuerung des Mähmotors verwendet.

Warning.pngSicherheitshinweis: Entferne zur Sicherheit stets die Messer bei deinen ersten Tests!


Der Mähmotor wird wie folgt an das Protector board angeschlossen: 

 Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
 Motor (red)    ==== Protector board Motor_1_OUT(2)

Reduzierung von Motorstörungen

Folgende Anleitung zeigt wie Du Motorstörungen reduzieren kannst.

  • Reduzierung von Motorstörungen


Motor controller (PID)

Die Geschwindigkeit der Motoren wird mit einem Software-PID-Regler geregelt. Du kannst Dir die Regelung mit der pfodApp anschauen (Plot->Motor control):

  • Motor speed settings

  • Odometry motor pid controller.png
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