Ardumower LP

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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 .


Ardumower, was wird benötigt.

  • Wichtige Module dazu wählen:
    • Zubehör Set
    • 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


  • Optional:
    • Zubehör Set Ladeschaltung (Blei Akkus)
    • WIFI Wlan Modul ESP8266 ESP01
    • Ultraschallsensoren HC-SR04
    • Regensensor
    • GPS Modul GY-GPS6MV2






    • Benötigte 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
  • Optional:
    • Gehäuse inklusive 5 passender Schrauben für das PCB
    • Anschlussklemmen max.3 (2xSchleife, 1xLadeanschluss)
    • Einbaubuchse für Gehäuse 2,5


  • Weiteres Zubehör:


  • 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.

Warning.pngWarnung : 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:

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).

Warning.png 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

Warning.pngSicherheitshinweis: 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:

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

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

Warning.png 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.

Weitere Links

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