Difference between revisions of "Motor-Treiber"

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(Bauanleitung Motortreiber (MC33926))
(Protector PCB)
 
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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.
 
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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= Spannungen =
 
= Spannungen =
 
Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.
 
Der Ardumower verwendet wie alle modernen Systeme 24V Motoren.
  
= 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: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
 
  File: wheel_motor_diagram.png | Ardumower Getriebemotor Kennlinie (nur Motor)
 
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Die beiden Getriebemotoren werden unabhängig voneinander gesteuert ('Differentialantrieb') :
 
  
* Fahren vorwärts/rückwärts
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= Bauanleitung Motortreiber (MC33926) =
* Lenken links/rechts
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Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:
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Eigenschaften des Motortreibers: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz
* 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) [http://www.robotshop.com/blog/en/drive-motor-sizing-tool-9698 see calculator]
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* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
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* 24V  (Laststrom ca. 1A)
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= Reduzierung von Motorstörungen =
 
 
Folgende Anleitung zeigt wie Du Motorstörungen reduzieren kannst.
 
 
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  File:decrease_motor_noise.png | Reduzierung von Motorstörungen
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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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* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Motor%20Entstoerung/Motor%20EntstoerungREV20150531.pdf Anleitung: Motorstörungen reduzieren REV20150531]
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Hier findest Du eine Anleitung wie der Motortreiber auf das PCB gesetzt wird.
* [http://www.ardumower.de/media/kunena/attachments/1725/Motor-EntstoerungREV20150531.pdf (English comments)]
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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.
  
 
=Protector PCB=
 
=Protector PCB=
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File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
 
File:Protector_pcb2.jpg | Protector PCB  
 
File:Protector_pcb2.jpg | Protector PCB  
File:driver_hw_protection.png | Protector PCB Verdrahtung
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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!)]
 
* [https://github.com/Ardumower/ardumower/blob/master/Dokumentation/Protector%20Board/WORKSHOP%20Protector-Board.pdf Bauanleitung Protector board (empfohlen für sicheren Betrieb der Motortreiber!)]
  
= Bauanleitung Motortreiber (MC33926) =
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= Anschluss Radmotoren =
 
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Eigenschaften des Motortreibers: bis zu 3A, mit integriertem Stromsensor und Thermoschutz
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File: Pcb_mc33926.jpg | PCB und MC33926
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  File: Ardumower_motordriver_overview.png | PCB, MC33926, protector and motors
File:Mc33926.jpg | Pin-Belegung
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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:MC33926_schematics.jpg | Schaltbild MC33926
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  File: magnetic_encoder.PNG | Motor wiring
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  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') :
  
Hier findest Du eine Anleitung wie der Motortreiber auf das PCB gesetzt wird.  
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* Fahren vorwärts/rückwärts
* [https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DokrJiVzX2I Video-Anleitung: Dual MC33926]
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* Lenken links/rechts
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Die Eigenschaften der Ardumower - Radmotoren:
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* 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.
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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]
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* Der eingebaute Encoder kann die Drehzahl messen, die Geschwindigkeit und den Weg feststellen.
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* 24V  (Laststrom ca. 1A)
  
 
Der linke Getriebe-Motor wird wie folgt an das Protector Board angeschlossen:
 
Der linke Getriebe-Motor wird wie folgt an das Protector Board angeschlossen:
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Für den rechten Motor entsprechend an Protector board Motor_2_OUT(1,2) anschliessen.
 
Für den rechten Motor entsprechend an Protector board Motor_2_OUT(1,2) anschliessen.
  
= Odometrie Anschluss =
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= Anschluss Odometrie der Getriebemotoren =
  
Der im Ardumower-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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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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  PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v
 
  PCB OdometryLeft(4) --- 4.7k --- 5v
  
= Mähmotor und Treiber =
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= Anschluss Mähmotor =
 
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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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Der Mähmotor wird wie folgt an den Motortreiber (MC33926) angeschlossen:
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Der Mähmotor wird wie folgt an das Protector board angeschlossen:
Motor (black) ==== MC33926 M1OUT1
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  Motor (black) ==== Protector board Motor_1_OUT(1)
Motor (red)   ==== MC33926 M1OUT2
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  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) =
 
Die Geschwindigkeit der Motoren wird mit einem Software-PID-Regler geregelt. Du kannst Dir die Regelung mit der pfodApp anschauen (Plot->Motor control):
 
Die Geschwindigkeit der Motoren wird mit einem Software-PID-Regler geregelt. Du kannst Dir die Regelung mit der pfodApp anschauen (Plot->Motor control):
  

Latest revision as of 09:47, 22 February 2017

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):