Rasenmäher mit Navigation => neu mit A* Wegfindung!

[damfino]

Ohne Brushless im Detail zu kennen wage ich zu behaupten dass 60-100U/min für Radantriebe ohne Getriebe nicht zu schaffen sind. Da wären wir beim Schrittmotor, der für schwere Fahrzeuge auch kaum geeignet ist.


Bei meinem Problem bin ich noch keinen Schritt weiter, zu 95% wird der µC nicht erkannt, ab und zu werden Seriennummer und ein paar Fuses angezeigt, programmieren oder Fuses setzen ist nie möglich. Ich habs mit 3 Atmegas getestet, wobei einer davon noch nie verwendet wurde. Die ISP Leitungen auf der Platine sind auf Durchgang getestet, der Spannungsregler funktioniert, Quarz kann ich nicht testen aber dafür war der 3. Atmega mit den Werkseinstellungen da.
Schön langsam glaube ich der Programmer ist hinüber, dessen 2 Leds zeigen aber keine Fehler an.
Irgendwie nervig....

[robi2mow]

Ohne Brushless im Detail zu kennen wage ich zu behaupten dass 60-100U/min für Radantriebe ohne Getriebe nicht zu schaffen sind. Da wären wir beim Schrittmotor, der für schwere Fahrzeuge auch kaum geeignet ist.

Stimmt genau! Theoretisch kommt man auf 0 herunter, also Schrittbetrieb, dann hat man aber keine Leistung mehr.

Kurz die Zusammenhänge ohne es wissenschaftlich zu gestalten.
Das ausschlaggebende, die Drehzahl beim BL Motor ist proportional der Spannung also halbe Spannung = halbe Drehzahl.
Mein Motor hat zB. gerundet bei 24V 4000 U/min und Nennstrom 1 A ergibt 24W Leistung.
Würde ich auf 40 U/min kommen wollen (also ein 100stel) geht das, wenn die Spannung nur mehr 1/100 also 0,24 V hat (mit PWM denkbar).
Jetzt kommt das Problem: Der Motor muesste jetzt 100A aufnehmen, damit wieder die 24 W bei der Welle rauskommen. Man kann sich vorstellen, dass das bei einem Motor wo die Wicklung für 1 A ausgelegt ist nicht funktioniert. Umgekehrt wuerde er nur 1 A aufnehmen haette man nur 0,24 W Leistung.
Man sieht also die Leistung kommt mit der Drehzahl (wie auch bei vielen Automotoren zB F1 ), deshalb drehen die normalen BL Motoren auch zig-tausend Umdrehungen.
Hoffe das war einigermassen verständlich, wenn man noch Verluste und Wirkungsgrad und Magnetismus Sättigung Drahtstärken Luftspalt usw. berücksichtigt, ist man Motorbauer

[Richard]

irgendwie sehe ich das anders? Die Drehzahl wird doch wohl über
Die Tacktfrequens gesteuert oder wozu soll die Tacktfrequenz sonst
herhalten? Ob der Motor jetzt 5 V oder 10 V bekommt, bei gleicher
Tacktfrequenz wird die Drehzahl konstand bleiben. Jeh höher die
Frequenz um so höher XL der Scheinwiderstand der Spuhlen. Um
die Leistung konstand zu halten muß bei hoher Drehzahl und größeren
XL die Spannung erhöt werden damit der Strom Konstand bleibt.
Analog dazu bei sinkender Drehzahl mus die Spannung wieder
reduziert werden damit bein sinkenden XL der Srom nicht ansteigt.
Den niedrigsten R XL=0 also nur der Kupferwiderstand der Spulen.
Steigt der Strom an wenn die Spannung nicht gesenkt wird.

Bei richtiger Anpassung von XL, Spannung, Strom wird die Leistung
im gesamten Drehzahlbereich ( annähernd) konstand sein.

Gruß Richard

[Carlson]

Mein Mäher hat am Wochenende die erste Probefahrt mit laufendem Mähwerk hinter sich gebracht. Aktuell steuere ich ihn noch mit einem RC Sender und habe ca. 10 Minuten gemäht. Der Rasen war schon relativ kurz, es waren also nur relativ wenige Halme, die geschnitten wurden. Im echten Einsatz, wenn er also durchgehend mäht, wird es schließlich nicht anders sein.

Der Stromverbrauch lag je nach Geländeneigung zwischen 1,5 und 4 Ampere bei ca. 11 Volt.

Was mich wundert, ist daß der 540er Mähmotor der RC Empfänger extrem stark stört (der Motor ist werksseitig durch einen Kondensator entstört). Als Kind hatte ich einen RC-Buggy mit 540er Motor, bei dem es trotz sehr einfacher RC Anlage keine Störungen gab. In dem Mäher dagegen hat ein sehr guter PCM Empfänger (Falls sich jemand damit ausgkennt: Futaba R 149 dp!) größte Schwierigkeiten.

Damfino - hast Du den Fehler in Deinem System gefunden?

Grüße,

Georg

[damfino]

Die 540er aus dem RC Bereich sind 6V Motoren, dieser hier ist für 12V ausgelegt, vielleicht in Grund für mehr Störungen. Ich wohnte damals in der Nähe von Hochspannungsleitungen, deswegen konnte ich nie sagen ob der Motor oder die Leitungen die Fernsteuerung störten.

Mir hat dieser Motor am Roboter sofort das LCD gestört, ich hab ihm noch 3 Kondensatoren (zusätzlich zwischen den Polen und zum Gehäuse) verpasst und dann waren die Störungen weg.

Danke der Nachfrage, es ist noch immer alles tot. Software und Treiber sind neu installiert, neuer Atmega ist drinnen, Programmer scheint zu funktionieren da die LED's passend aufleuchten und das AVR Studio damit keine Probleme hat, aber ich kann trotzdem nichts flashen. Meine 2 alten Atmegas hatten schon öfters 12V zu verdauen, das die einmal nicht mehr wollen verstehe ich, das der neue nicht geht verstehe ich nicht. Leitungen auf der Platine sind in Ordnung, daran kann es auch nicht liegen.
Werde noch einen Atmega kaufen, kann sein dass ich einen defekten erwischt habe, sollte es aber auch nicht geben.
War eine schwarze Woche, zuerst geht der Roboter nicht, dann ist mein Homeserver mit vielen Videos und Daten (Downloads) eingegangen, und dann entschied sich ein Trafo der Wohnzimmerbeleuchtung auch nicht mehr zu wollen. Das einzige was ich davon erledigen kann ist dass es wieder hell im Wohnzimmer ist. Am Server ist das Mainboard eingegangen, da es ein alter PII ist muss ich mir eine moderne Stromsparvariante überlegen, und beim Roboter bin ich noch ziemlich planlos...

LG

[damfino]

Dank robi2mow steht jetzt fest dass mein Atmega einmal zu oft 12V abbekommen hat, und interessanterweise auch mein neuer Ersatz Atmega defekt war.
Also heute mal wieder einen neuen Atmega gekauft, und schon geht alles wieder

Jetzt will ich endlich die Drehzahlmessung vom Messer fertig stellen, als nächstes will ich dem Roboter beibringen wie man eine Spirale fährt.

LG

[Carlson]

Super, endlich gibt es wieder gute Nachrichten von Dir (Euch)!

Als Board für den fertigen Mäher werde ich wohl ein Arduino MEGA verbauen. Daran hätte ich dann auch genug I/O Ports um ein Display zu betreiben.

Ich bin gerade dabei, ein wasserdichtes Gehäuse für die Elektronik zu bauen. Dafür habe ich mir bei Ebay ein paar 3 mm. Plexiglasplatten gekauft und muss sagen, daß ich mir die Verarbeitung einfacher vorgestellt habe. Leider fehlt mir das richtige Werkzeug um das Plexiglas 100%ig geradeaus zu schneiden. Saubere Schnitte sind aber nötig, wenn ich die Platten an den Schnittkanten verkleben will...

Ich werde wieder berichten.

Grüße,

Carlson

[damfino]

Nach langer Zeit (ein defekter Spannungsregler hat Atmegas zerstört) kann mein Mäher endlich wieder ein paar neue Sachen:

.) das Program ist umgeschrieben, besser als vorher in Funktionen aufgebaut, wieder mal was in C gelernt, und den Code besser auf Geschwindigkeit optimiert. Jetzt macht kaum einen Unterschied ob der Compiler auf Optimerung -01 oder 03 eingestellt ist, aber bei grad 6kB belegten Flash ist das wirklich egal.

.) das Messer wird zusätzlich überwacht ob es steckt, oder viel zu langsam dreht. In diesem Fall wird ein Stück zurückgefahren, der Messerhochlauf neu gestartet, wenn alles passt auf die alte Position zurückgefahren und weitergemäht. Wenn das Messer ein bestimmte Zeit zu langsam dreht, wird abgeschalten. Es gibt für solche Fälle eine eigene Error Routine, die irgendwann mal mehr machen soll als alle Motoren abschalten und eine Meldung anzeigen. Das alles funktioniert auch bei der Spiralfahrt, s.u.

.) es gibt eine primitive 2 Stufen Regelung damit er so halbwegs gerade fährt. Beim Chaos Prinzip ist es eigentlich egal wie er fährt, aber so wird jede Sekunde die Odometrie kontrolliert und je nach Abweichung der langsamere Motor in 2 Stufen beschleunigt, wenn der schon am Maximum ist, wird der andere Motor gedrosselt.
Vielleicht schreibe ich das mal auf einen PID Regler um, aber mit nur 6 Impulsen pro Umdrehung wird es schwer werden den vernünftig einzustellen.

.) Spiralfahrt mit einer wenn möglich idealen archimedischen Spirale bis 5m Durchmesser, Bahnradius alle 20cm, damit ich eine gute Überdeckung der Bahnen habe und kein Gras stehenbleibt.
Damit kämpfe ich noch herum, die idealen Werte des Weges und der Motorleistung innen/aussen sind bereits berechnet, aber die Motoren lassen sich halt nicht ideal linear steuern. 25% Pwm sind leider nicht 25% der Drehzahl, das wird noch einiges an Versuchen erfordern.
Die Spirale wird so gefahren dass das äussere Rad mit 100% dreht und hier der Weg gemessen wird. Abhängig vom Weg wird die PWM vom inneren Motor geregelt.
Am Betonboden habe ich einen verwendbaren Regelbereich von 23%-100% PWM, mit sprunghafter Anstieg der Drehzahlen am unteren Ende. Damit kann man die Spirale im Bereich zwischen 360° und 720° nicht so eng fahren wie man sollte, es gibt keine gute Überdeckung der Bahn. Unter 360° ist der innere Motor aus, das geht immer. Ich würde 20% PWM brauchen, aber da dreht der Motor noch nicht, bzw hat keine Kraft.
Im Keller kann ich derzeit nur bis 900° testen, steht zu viel Zeugs im Weg.

Nach vielen Überlegungen wie auch Spirale aus Halbkreisen, genauer Wegkontrolle des inneren und äusseren Rades, etc, habe ich eine einfache Regelung gewählt:
Die Motorregelung ist in 25 Stufen abhängig vom Weg der Spirale aufgebaut, das entspricht 25 Stufen der idealen Drehzahl von je ca 3% Drehzahlerhöhung für 5m Durchmesser. Das wird genau genug sein, die Abweichungen durch Unebenheiten im Gras sind sicher größer.
Man könnte auch alles viel genauer in jedem Wegpunkt der Odometrie berechnen, aber die beste Näherungsgleichung hatte eine nicht so schöne Potenzfunktion dazu mehrere Brüche und Multiplikationen, alles mit float Variablen, dafür ist der Atmega sicher nicht gut geeignet. Die Abweichung von der Idealkurve war am Anfang auch um die 3%, die daraus resultierende ideale PWM auf reale Werte umzurechnen wäre das nächste Problem gewesen.

So aber kann ich meine 25 Stufen leicht anpassen, und der Atmega kann 25 einfache Abfragen sicher um vieles schneller abarbeiten als eine komplizierte Formel.
Mehr dazu wird es erst geben wenn der Schnee draussen weg ist...

Was noch fehlt / kommen wird:

.) optimierung Spiralfahrt

.) Motor fürs Messer: der 540er ist mir fast zu laut, ich werde testen ob der Johnson mit einem 16cm Mähteller zurechtkommt, dann werden es 2 Johnson mit je 16cm, leicht versetzt angeordnet

.) leichtere Vorderräder und damit bessere Fahreigenschaften

.) ein Gehäuse

.) GPS! Damit verbunden eine Fahrfunktion: fahre von x1/y1 nach x2/y2; ebenso wird an festgelegten koordinaten die Spirale gefahren, und nicht wie jetzt in gewissen Zeitintervallen

.) Ladestation und das Anfahren, wenn notwendig. Im Idealfall sollte mit der Kombination GPS und Spirale in kürzester Zeit über 90% gemäht sein, doppeltes Mähen vermieden und ausgelassene Stellen gezielt angefahren werden.


Wenn es noch weitere Ideen und Anregungen gibt, nur her damit!

LG!

[Richard]

Super, endlich gibt es wieder gute Nachrichten von Dir (Euch)!

Als Board für den fertigen Mäher werde ich wohl ein Arduino MEGA verbauen. Daran hätte ich dann auch genug I/O Ports um ein Display zu betreiben.

Ich bin gerade dabei, ein wasserdichtes Gehäuse für die Elektronik zu bauen. Dafür habe ich mir bei Ebay ein paar 3 mm. Plexiglasplatten gekauft und muss sagen, daß ich mir die Verarbeitung einfacher vorgestellt habe.

Ja, einfache Glasscheiben, Glasschneider und Saniärsilikon läßt
sich einfacher verarbeiten und billiger ist das auch wenn man die Glasscheiben mit den Glaschneider aus dem Wohnzimmerfenster vom
Nachbarn holt: )))))

Gruß Richard

[damfino]

Mein Rasenmäher kann wieder neue Tricks, unter anderem eine Positionsbestimmung, eine Karte, und das anfahren eines bestimmten Kartenfeldes. Vorerst nur über Odometrie, es ist so ausgelegt dass es später über GPS funktionieren soll, die Odometrie wird dann nur zur Unterstützung verwendet.
Für echte Tests muss erst der Schnee weg!

Details gibts auf meiner Homepage.

LG