Motor-Treiber: Unterschied zwischen den Versionen

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(Odometry wiring)
(Protector PCB)
 
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= Zusammenfassung =
 
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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:
 
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:
* Zwei Getriebemotoren als Antriebe (Radmotoren) mit Encoder(für Weg- und Geschwindigkeitssteuerung)  
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* 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. 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.
 
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.
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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.
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[[File:Ardumower_motordriver_overview.png|800px]]
  
 
= Spannungen =
 
= Spannungen =
 
Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.
 
Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.
  
= Radmotoren anschliessen =
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= Bauanleitung Motortreiber (MC33926) =
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Eigenschaften des Motortreibers: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz
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File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
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File: Pcb_mc33926.jpg | PCB und MC33926
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File:Mc33926.jpg | Pin-Belegung
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File:MC33926_schematics.jpg | Schaltbild MC33926
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Hier findest Du eine Anleitung wie der Motortreiber auf das PCB gesetzt wird.
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* [https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DokrJiVzX2I Video-Anleitung: Dual MC33926]
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Für Verkabelung von Motortreiber, Protector PCB und Motoren bitte die Anleitung im Abschnitt "Protector PCB" öffnen.
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=Protector PCB=
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[[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.
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File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
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File:Protector_pcb2.jpg | Protector PCB
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File:Protector_wiring.png | Protector PCB Verdrahtung
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File:driver_hw_protection.png | Protector PCB Schaltbild
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* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Protector%20Board/WORKSHOP%20Protector-Board.pdf Bauanleitung Protector board (empfohlen für sicheren Betrieb der Motortreiber!)]
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= Anschluss Radmotoren =
 
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  File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
 
   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: 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: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
 
   File: wheel_motor_diagram.png | Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)
 
   File: wheel_motor_diagram.png | Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)
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  File: Ardumower_gearbox.png | Getriebe-Spezifikation
 
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Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :
 
Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :
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Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:
 
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.
 
* 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]
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* 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]
 
* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
 
* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
 
* 24V  (Laststrom ca. 1A)
 
* 24V  (Laststrom ca. 1A)
  
Motor anschliessen (left motor):
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Der linke Getriebe-Motor wird wie folgt an das Protector Board angeschlossen:
Motor (black)  ==== MC33926 M1OUT1
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Motor (red)    ==== MC33926 M1OUT2
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For right motor, use MC33926 M2OUT(1,2) accordingly.
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Motor Anschluss (linker Motor):
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Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
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Motor (red)    ==== Protector board Motor_1_OUT(2)
  
= Reduzierung der Motorstörungen =
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Für den rechten Motor entsprechend an Protector board Motor_2_OUT(1,2) anschliessen.
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  File:decrease_motor_noise.png | Reduzierung der Motorstörungen
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* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Motor%20Entstoerung/Motor%20EntstoerungREV20150531.pdf Motor-decrease noise REV20150531]
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= Anschluss Odometrie der Getriebemotoren =
* [http://www.ardumower.de/media/kunena/attachments/1725/Motor-EntstoerungREV20150531.pdf (English comments)]
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=Protector PCB=
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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.
 
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[[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.'''
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File:Protector_pcb2.jpg | Protector PCB
 
File:driver_hw_protection.png | Protector PCB wiring
 
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* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Protector%20Board/WORKSHOP%20Protector-Board.pdf Protector board (required for safe-use of motor drivers!)]
 
 
= Bauanleitung Motortreiber (MC33926) =
 
 
Motortreiber Eigenschaften: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz
 
 
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File: Pcb_mc33926.jpg | PCB and MC33926
 
File:Mc33926.jpg | Pin-Belegung
 
File:Mc33926_example.jpg | Jumper
 
File:MC33926_schematics.jpg | Schaltbild MC33926
 
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* [https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DokrJiVzX2I Building video: Dual MC33926]
 
* also see: Documentation in [https://github.com/Ardumower/ardumower/tree/master/Dokumentation Github]
 
 
= Odometry wiring =
 
 
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   File: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
 
   File: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
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Motor Odometrie Anschlus (linker Motor):
+
Motor Odometrie Anschluss (linker Motor):
 
  Motor (brown)  ---- PCB VCC
 
  Motor (brown)  ---- PCB VCC
 
  Motor (green)  ---- PCB GND
 
  Motor (green)  ---- PCB GND
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  Motor (purple) ---- PCB OdometryLeft (4)
 
  Motor (purple) ---- PCB OdometryLeft (4)
  
For right motor, use PCB OdometryRight accordingly.
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Für den rechten Motor entsprechend an "PCB OdometryRight" anschliessen.
  
IMPORTANT: PCB v0.5/1.2 are missing pull-ups! You need to add them yourself:
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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(3) --- 4.7k --- 5v
 
  PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v
 
  PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v
  
 
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= Anschluss Mähmotor =
Motor wiring (left motor):
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black  ==== MC33926 M1OUT1
+
red    ==== MC33926 M1OUT2
+
 
+
Motor odometry wiring (left motor):
+
brown  ---- PCB VCC
+
green  ---- PCB GND
+
blue  ---- PCB OdometryLeft (3)
+
purple ---- PCB OdometryLeft (4)
+
 
+
For right motor, use MC33926 M2OUT(1,2) and PCB OdometryRight accordingly.
+
 
+
IMPORTANT: PCB v0.5/1.2 are missing pull-ups! You need to add them yourself:
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+
odometry(3) --- 4.7k --- 5v
+
odometry(4) --- 4.7k --- 5v
+
 
+
= Mähmotor und Treiber =
+
 
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File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
 
File: ardumower_mower_motor.jpg | Ardumower Mähmotor
 
File: ardumower_mower_motor.jpg | Ardumower Mähmotor
 
File: Mower_motor_curve.png | Ardumower Mähmotor -Kennlinie
 
File: Mower_motor_curve.png | Ardumower Mähmotor -Kennlinie
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Es wird ein MC33926 Motortreiber in Parallelschaltung zur Ansteuerung des Mähmotors verwendet.
 
Es wird ein MC33926 Motortreiber in Parallelschaltung zur Ansteuerung des Mähmotors verwendet.
  
[[File:warning.png]]'''Sicherheitshinweis: Entferne zur Sicherheit stets die Messer bei diesen ersten Tests!'''
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[[File:warning.png]]'''Sicherheitshinweis: Entferne zur Sicherheit stets die Messer bei deinen ersten Tests!'''
  
  
Motor wiring (mower motor):
+
Der Mähmotor wird wie folgt an das Protector board angeschlossen:
black ==== MC33926 M1OUT1
+
  Motor (black)  ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
red    ==== MC33926 M1OUT2
+
  Motor (red)   ==== Protector board Motor_1_OUT(2)
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= Reduzierung von Motorstörungen =
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Folgende Anleitung zeigt wie Du Motorstörungen reduzieren kannst.
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  File:decrease_motor_noise.png | Reduzierung von Motorstörungen
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* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Motor%20Entstoerung/Motor%20EntstoerungREV20150531.pdf Anleitung: Motorstörungen reduzieren REV20150531]
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* [http://www.ardumower.de/media/kunena/attachments/1725/Motor-EntstoerungREV20150531.pdf (English comments)]
  
  
== Motor controller (PID) ==
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= Motor controller (PID) =
The speed of the motors is controlled by a software PID controller. You can monitor the quality of the motor speed control via pfodApp (Plot->Motor control):
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Die Geschwindigkeit der Motoren wird mit einem Software-PID-Regler geregelt. Du kannst Dir die Regelung mit der pfodApp anschauen (Plot->Motor control):
  
 
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Aktuelle Version vom 22. Februar 2017, 08:47 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

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.

Anschluss Radmotoren

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 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

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.


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):