Version vom 30. Juli 2015, 13:49 Uhr

Inhaltsverzeichnis

1 Zusammenfassung
2 Benötigte Module
3 Hauptleiterplatte
4 Leiterplattenversionen
5 Leiterplatten Jumper
6 Leiterplatten-Module
7 Leiterplatten Steckverbinder
8 Stromversorgung
9 Programm downloaden und Arduino programmieren
10 Kalibrierung bei der ersten Inbetriebnahme
- 10.1 Antriebsmotoren
- 10.2 ADC Kalibrierung
11 Diagnose/Fehlerbehebung
12 Starten des Mähroboters
13 Fehlerzähler / Fehlertöne
- 13.1 I2C Bus / Fehlertöne
14 Einstellungen
15 Weitere Links

Zusammenfassung

Diese Seite beschreibt,wie die Ardumower Hauptleiterplatte aufgebaut wird, wie das Programm auf den Arduino aufgespielt wird, undwie man den Mähroboter konfiguriert.

Kernstück der Steuerung ist ein fertiges Microcontroller-Modul (Arduino Mega 2560 verwendet 54 I/O pins).

Komponenten Überblick
Chassis Komponenten
Das Hirn des Ardumowers : Der Arduino Mega 2560 Mikrocontroller
Im Shop verfügbare Module
Die Ardumower LP verbindet alle Module (verfügbar im Shop)
Chassis und LP im Innern
Leiterplatte montiert

Benötigte Module

Alle Module und Teile können über den shop bezogen werden .

Was wird für den Aufbau eines Ardumowers alles benötigt.

Das Ardumower Chassis inklusive Motoren und Hauptplatine

Wichtige Module dazu wählen:
- Zubehör Set (Widerstände, Stiftleisten etc.)
- 2 x Protector Board
- 1 x Mega Board 2560 R3
- 1 x INA169 Strom Sensor Board
- 2 x Dual Treiber MC33926
- 3 x DC-DC LM2596 Step-Down Regler
- 1 x Wireless Bluetooth Modul HC-05
- 1 x Real Time Clock I2C DS1307
- 1 x 24 VoltLadegerät für den Ardumower Akku

Optionale Module:
- Zubehör Set Ladeschaltung (Blei Akkus)
- WIFI Wlan Modul ESP8266 ESP01
- Ultraschallsensoren HC-SR04 (bis zu 3 Stück werden unterstützt)
- Regensensor
- GPS Modul GY-GPS6MV2
- GYRO-80

1 x Ardumower Power Pack

1 x 3 Messer + 3 Schrauben passend z.B. für Automower® von Husqvarna®

1 x Perimeter Sender Board (Prototyp) mit Platinen Zubehör

- Wichtige Module dazu wählen:
- 1x Dual MC33926 Motor Driver Carrier
- 1x INA169 Analog DC Current Sensor Breakout - 60V 2,5A / 5A Marotronics
- 1 x DC-DC Spannungsregler LM2596 Step-Down Regler einstellbar
- 1 x Nano V3.0 ATmega328-AU Arduino kompatibel Mikrocontroller Board

Optionale Module:
- Gehäuse inklusive 5 passender Schrauben für das PCB
- Anschlussklemmen max.3 (2xSchleife, 1xLadeanschluss)
- Einbaubuchse für Gehäuse 2,5

Weiteres Zubehör je nach Bedarf:

- Rasennägel/Heringe
- Kabel für die Schleife

Eine Ladestation ist in der Entwicklung und folgt demnächst.

Hauptleiterplatte

Die Leiterplatte wurde mit folgenden Parametern entwickelt:

LP Abmessungen 241x114mm
Alle Module (Motortreiber, Bluetooth, usw.) können auf die Leiterplatte gelötet (oder gesteckt) werden (Modules sind im Ardumower-Shop verfügbar)
Verwendet den Arduino Mega 2560
Optional: kann der Arduino Due mittels zusätzlicher LP-Adapter verwendet werden
Optional: integrierter Ladestromkreis (Strombegrenzung)
alle Verbindungen, einschliesslich +5V und GND, sind über Steckverbinder realisiert
Max. Strombelastung der Leiterbahnen (für Motoren): 8A

Leiterplattenversionen

Roboterplatine v0.5 (1. Prototyp)

Roboterplatine v1.2 (geringe Layoutänderungen)

Roboterplatine PCB v1.3 (in Entwicklung)

vereinfachtes Design (Due Adapter werden extern sein)
Motorschutzschaltung
Batterie-Abschaltung, Sicherheitsschalter
setzt 'Referenzdesign' und erfordert die Module: 3x DC/DC, RTC, IMU

Bemerkung: Das Schaltbild und die Platinen-Zeichnungen wurden mit KiCad entwickelt. Sie können hier heruntergeladen github und damit bearbeitet werden KiCAD software.

Leiterplatten Jumper

Feature used	YES	NO	Comment
integrierter Laderegler mit einstellbarem Spannungsregler (LM350T) mit Potentiometer für einstellbare Ladespannung (empfohlen: Nein)	D7: DIODE D3: DIODE C1, C4, U4, RV1: verwendet	D7: brücken D3: brücken C1, C4, U4, RV1: nicht verwendet	Bei externem Ladegerät nicht verwenden
externe Stromversorgung währen des Ladens (empfohlen: Nein)	JP6: geschlossen JP7: offen D4: DIODE C5: nicht verwendet	JP6: offen JP7: geschlossen D4: brücken C5: verwendet	um Platine von aussen mit Strom zu versorgen (trennt Akku von Platine) während des Ladens
von Arduino gesteuertes Laderelais (empfohlen: ja)	JP4: geschlossen JP5: offen	JP4: offen JP5: geschlossen	verwendet für vom Arduino gesteuertem Laderelais (keine automatische Ladung)
Arduino Due (3.3V I/O)	LP0, ..., LP15: offen	LP0, ..., LP15: geschlossen	Nicht verwenden bei Arduino Mega
Bluetooth VCC=3.3V	JP8: offen JP9: geschlossen	JP8: geschlossen JP9: offen	viele neuere Module laufen mit 3.3V
Bluetooth Programmier-Modus	JP2: geschlossen	JP2: offen	verwendet für Programmierung der BAUD-Rate usw.

Leiterplatten-Module

Module	Feature	Pinout	Optional	Comment
U1	DC/DC Wandler (10V)	GND, Vout, Vin, GND	Nein
U2	Bluetooth (HC-05)	VCC, GND, TXD, RXD, Key, LED	Ja
U3	Stromsensor (Ladestrom)	VCC, GND, OUT, IP+, IP-5	Ja
U4	Laderegler (LM350T)	AJD, OUT, IN	Ja
U5	Stromsensor (währen des Ladens)	VCC, GND, OUT, IP+, IP-5	Ja
U6	DC/DC Wandler (3.3V)	GND, Vout, Vin, GND	Nein
U7	DC/DC Wandler (5V)	GND, Vout, Vin, GND	Nein
U8	Echtzeituhr (DS1307)	Batt, GND, VCC, SDA, SCL, DS, SQ	Ja
U9	WLAN (ESP8266)	TX, CH_PD, Reset, VCC, GND, GP_IO2, GP_IO0, RX	Ja
U10	Pegelwandler 5V->3V (Arduino Due)		Ja
U11	WLAN(ESP8266)	TX, CH_PD, Reset, VCC, GND, GP_IO2, GP_IO0, RX	Ja	alternative Montageposition

Leiterplatten Steckverbinder

Connector	Feature	Pinout	Optional	Comment
P1	Sonar mitte (HC SR-04)	5V, GND, Trigger, Echo	ja
P2	Sonar rechts (HC SR-04)	5V, GND, Trigger, Echo	ja
P3	Sonar links (HC SR-04)	5V, GND, Trigger, Echo	ja
P4	reserviert		ja
P5	IMU (gyro,acceleration,compass) (GY-80)		ja
P6	Rasensensor		ja
P7	Status LEDs		ja
P8	Odometrie rechts		ja
P9	Odometrie links		ja
P10	GPS (GY-NEO6MV2)		ja
P11	Bumper	GND, GND, rechts, links	ja
P12	Perimeter-Empfänger (mitte oder links)	5V, GND, perimeter	ja
P13	R/C Fernsteuerung	5V, GND, mow, steer, speed, switch	ja
P14	Messpunkte	5V, GND, (abhängig von JP15: 3.3V, 5V or Arduino 3.3V)	ja
P15	Antriebsmotor links	M1OUT1, M1OUT2	Nein
P16	Optionaler Motortreiber-Eingang		ja	nicht verbinden
P17	Optionaler Motortreiber-Eingang		ja	nicht verbinden
P18	Antriebsmotor rechts	M2OUT1, M2OUT2	Nein
P19	Neigungssensor	5V, GND, tilt	ja
P20	Taster (Start/Stop)		Nein
P21	Absturzsensor rechts		ja
P22	reserviert		ja
P23	reserviert		ja
P24	reserviert		ja
P25	reserviert		ja
P26	reserviert		ja
P27	reserviert		ja
P28	reserviert		ja
P29	reserviert		ja
P30	Perimeter-Empfänger rechts		ja
P31	Absturzsensor links		ja
P32	GND		ja
P33	5V		ja
P34	3.3V		ja
P35	Mähmotor Drehzahl		ja
P36	reserviert		ja
P37	Mähmotor		Nein
P38	reserviert		ja
P39	reserviert		ja
P40	User switches		ja
P41	Regensensor		ja
P42	Ladeanschluss		ja
P43	Akku (24V)		Nein
P44	WLAN Modul (ESP8266)		ja
P45	reserviert		ja
P46	reserviert		ja

Stromversorgung

Bitte lies auch den Abschnitt 'Spannungen' unter Motor driver für mehr Informationen über die Motorspannung

Empfehlenswert ist die Verwendung von Step down Spannungswandlern (d.h. Module verwenden LM2596) um die 5V Spannung für den Arduino und alle zusätzlichen Module zu erzeugen. vor der Verbindung mit der Schaltung (Jumper), stelle den Wandler auf 5V ein, dann erst den Jumper schliessen.

Warnung : niemals mehr als 5V an die Arduino 5V pins anlegen, das würde den Arduino zerstören. Deshalb, immer die 5V messen bevor die Verbindung zum 5V Pin des Arduino erfolgt! Alle Komponenten zusammen (wie im Schaltbild gezeigt) benötigen ca. 5W Leistung.

NOTE: Perimeterspule/Verstärker von DC/DC-Wandlern fernhalten (Störstrahlung)!

Programm downloaden und Arduino programmieren

NOTE: Wenn du noch nie mit Arduino gearbeitet hast, lies unser 'Arduino first steps' introduction.

Du hast zwei Möglichkeiten:

Download github code (empfohlen) oder
Download v0.9.3 code (alt, nicht empfohlen)

Zuletzt, downloade und starte Arduino IDE um das Programm auf dem Arduino zu speichern.

Arduino Version: Es ist wichtig, dass du die Version 1.6.3 oder höher der Arduino-Entwicklungssoftware benutzt und dass du das richtige Board auswählst (Mega 2560 or Due).

Bemerkung: Vergewissere dich, dass die Pin-Belegung im Arduino-Code (config.h/mower.cpp) mit deinem aktuellen Schaltplan übereinstimmt.

Kalibrierung bei der ersten Inbetriebnahme

Antriebsmotoren

Sicherheitshinweis: Aus Sicherheitsgründen sind die Mähmesser bei den ersten Tests nicht zu montieren!

Zu Beginn solltest du überprüfen ob die Antriebsmotoren richtig gesteuert werden und sich in die richtige Richtung drehen.Die Software bietet einen Diagnose-Modus. Öffne die serielle Konsole in der Arduino IDE (Strg+Shift+M) und setze die BAUD-Rate auf 19200. Die Motor- und Sensorwerte sollten daraufhin ständig angezeigt werden:

    20 OFF  spd    0    0    0 sen    0    0    0 bum    0    0 son...
    21 OFF  spd    0    0    0 sen    0    0    0 bum    0    0 son...
    22 OFF  spd    0    0    0 sen    0    0    0 bum    0    0 son...
    23 OFF  spd    0    0    0 sen    0    0    0 bum    0    0 son...
    24 OFF  spd    0    0    0 sen    0    0    0 bum    0    0 son...
    ...

Drücke nun die Taste 't' auf der Tastatur und bestätige mit 'Enter'. Es erscheint der Diagnose-Modus in dem du die Motoren testen kannst.

ADC Kalibrierung

Starte die ADC-Kalibrierung einmal (entweder über die serielle Konsole oder über "pfodApp->ADC Calibration"), damit das Empfangssignal symmetrisch zum Nullpunkt ist.

Diagnose/Fehlerbehebung

Jedesmal, wenn ein Sensor anspricht,zählt ein korrespondierender Sensorzähler um 1 hoch. Die Zählerstände der Sensorzähler sowie die aktuellen Sensorwerte kann man in der seriellen Konsole ansehen. Die folgenden Werte werden in der seriellen Konsole angezeigt:

Zeit des state machine's Status (ms)
Schleifendurchläufe pro sec
gewählter Anzeige-Modus (0=Zählerstände/1=aktuelle Werte/2=aktuelle Werte)
aktueller state machine Status (FORW, REV, ROLL usw.)
Fährt in Ladestation? (1/0)
"spd" - Ansteuerung/Drehzahl der Motoren: links (PWM), rechts (PWM), Mähmotor (RPM)
"sen" - Überstromzähler der Motoren: links, rechts, Mähmotor
"bum" - Bumper Zähler: links, rechts
"son" - Ultraschall Abstandsschwelle unterschritten (Zähler)
"pit/roll" - Neigung (berechnet von Beschleunigungssensor)
"com" - Kompass Kurs
"per" - Perimeterschleife erkannt: Zähler
"bat" - Akku Spannung
"chg" - Ladestrom

Mittels der Taste 'v' kann zwischen Sensor-Zählerständen und den aktuellen Sensorwerten umgeschaltet werden.

Zusätzlich kannst du mit Hilfe der Android-App 'pfodApp' die Sensorenausgaben über die Zeit grafisch darstellen (Zählerstände und aktuelle Werte). Das ermöglicht die drahtlose Überwachung deines Mähroboters zur Fehlersuche. Es ist sehr zu empfehlen.

Sensor-Zählerstände
gemessene Sensorwerte

Starten des Mähroboters

Um den Mähroboter zu starten wird ein Taster und ein Piezo-Summer benötigt:

pinButton —o Taster o— GND (button for ON/OFF)

pinBuzzer —o Buzzer o— GND (Piezo buzzer)

Drücke nun den Taster, bis Du die Anzahl Pieptöne hörst, die dem Modus entspricht, den Du einstellen möchtest:

Modus (Drücke Taster bis du x Töne hörst):

1 Piep  : Normales mähen (verwendet, wenn verfügbar, Messermodulation)
2 Pieps : Normales mähen (ohne Messermodulation)
3 Pieps : Fahren mit Fernsteuerung (RC)
4 Pieps : Fahren ohne mähen
5 Pieps : Finde Perimeterschleife und folge ihr

Fehlerzähler / Fehlertöne

Gibt es ein Kommunikationsproblem oder ein anderes ernstes Problem, zählt der entsprechende Fehlerzähler hoch. der Fehlerzähler kann über die pfodApp eingesehen. Zusätzlich Piept der Roboter beim starten.

Siehe Abschnitt Troubleshooting für Details zu allen Fehlern.

I2C Bus / Fehlertöne

Verschiedene Komponenten (Arduino Nano, RTC, IMU, usw.) kommunizieren über den I2C Bus (SDA/SCL Leitung). diese Leitungen sollten sehr kurz sein (evt. verdrillt) und sie sollten weit weg von DC/DC Wandlern und Motortreibern sein. Wenn es ein Kommunikationsproblem gibt, wird der Fehlerzähler erhöht und der Roboter piepst beim Starten. DerFehlerzähler kann über die pfodApp eingesehen werden.

Einstellungen

Der Roboter verwendet Einstellungen die du für deinen Roboter und deine Umgebung anpassen kannst (über pfodApp oder direkt in der Software). Die Grundeinstellungen (factory settings) werden in der Konfigurationsdatei 'mower.cpp' gespeichert.

Die Einstellungen können über ein Android-Handy verändert werden(pfodApp).

Grundeinstellungen
Motor-Einstellungen
Konfigurationdatei Idee

Wichtig: Wenn du eine neue Softwareversion auf deinen Arduino lädst, setze alle Einstellungen über die pfodApp auf die Grundeinstellungen zurück (Settings->Factory reset). Das löscht alle vorhandenen Einstellungen. alte Einstellungen können zu Fehlfunktionen führen, wenn sich das interne Einstellungsformat geändert hat.

@@ Zeile 23: / Zeile 23: @@
 *Wichtige Module dazu wählen:
-**Zubehör Set
+**Zubehör Set (Widerstände, Stiftleisten etc.)
 **2 x Protector Board
 **1 x Mega Board 2560 R3
@@ Zeile 37: / Zeile 37: @@
 **Zubehör Set Ladeschaltung (Blei Akkus)
 **WIFI Wlan Modul ESP8266 ESP01
-**Ultraschallsensoren HC-SR04
+**Ultraschallsensoren HC-SR04 (bis zu 3 Stück werden unterstützt)
 **Regensensor
 **GPS Modul GY-GPS6MV2
+**GYRO-80
-**[https://www.marotronics.de/9-Achsen-IMU-Sensor-GY-80-L3G4200D-ADXL345-HMC5883L-BMP085 GY-80]

Ardumower LP: Unterschied zwischen den Versionen