Version vom 14. Juli 2015, 11:31 Uhr

Grundprinzip

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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  Perimeter-Schleife unter der Ladestation

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  Komponenten der Ladestation

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  Ladestation

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  Sony Konion 7S2P Akkupack (29.4V, 4500 mAh)

Ladegerät

wir benutzen ein Lithium Ion e-bike Ladegerät (29.4V, 1.5A Ladestrom-Begrenzung) das über den Marotronics-Shop shop 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

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

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)

Ideen:

1. Der vorhandene START/POWER-Taster wird gedrückt. Das schaltet für die Zeit des Drückens den MOSFET ein
2. Der Arduino startetund schaltet sofort ebenfalls den MOSFET ein (über Arduino pinBatterySwitch)
3. Wenn Unterspannung festgestellt wird, schaltet der Arduino den MOSFET aus (über Arduino pinBatterySwitch)
4. Der Not-Aus-Taster wird weiterhin zum kompletten Ein-/Aus-Schalten benutzt
5. POWER/START-Taster: schaltet die Betriebsspannung ein (erstes Drücken für 1s), startet den Roboter im Auto-Mode(zweites Drücken für 1s)

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  Ardumower Motor-Einschaltstrom gesamt

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  Akku-Abschalt-Schaltung

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  Akku-Abschalt Lochrasterplatte

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  Anderungen an der Ardumower Leiterplatte

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  Anderungen an der Ardumower Leiterplatte

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  Idee für zukünftige Leiterplatte

BOM:
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

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.

robot charging circuit:

 Robot charging (+)---+------+-- relais ---- current sensor ----- battery (+)
                             |
                             ---- voltage sensing
 Robot charging (-)-- +------------------------------------------ battery (-)

Charging station

Ideally, the charging station also powers the perimeter loop sender.

charging station circuit:

 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

Charge monitoring/Battery settings

Via pfodApp (Android) you can monitor the charging process.

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  Charging plot

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  Battery settings

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  Battery fully charged

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  Charging with timeout

Charging station ideas

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  Charging contacts

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Videos

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

Further links