Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eigenes Staubsauger Roboter Motherboard Entwicklung und Verbesserung Raspberry PI.


von Jan K. (twocry)


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Hallo alle zusammen

Ich wollte mir einen Staubsauger Roboter umbauen das er mit einem 
Raspberry PI läuft, aber das Original Motherboard hat nur smd Bauteile 
da dachte ich mir ich entwerfe mir eine eigene Schaltung.
Nach viel Recherche und Planung bin ich jetzt bei diesem Entwurf 
gelandet(BILD1).

Ich habe aber immer noch einige Fragen offen die ich nicht beantworten 
kann, deshalb frage ich nun hier.

Ich wollte einen Li-ion Lithium Akku verwenden der aus 3s5p besteht und 
einem BSM als Schutz,
daher muss ich den Aufbau(BILD1, Nr.1) so abändern oder neu bauen das er 
für 11.1V bis 12.6V geeignet ist, momentan kommt beim Akku 14,2V an. 
Außerdem muss ich noch eine Regel Elektronik einbauen der das laden 
übernimmt

ZITAT(Das Laden erfolgt mittels des I/U-Ladeverfahrens, bei dem der Akku 
erst mit Konstantstrom und dann mit Konstantspannung aufgeladen wird.)

das originale Netzteil geht wahrscheinlich auch nicht da es einen ni-mh 
Akku laden soll, es liefert 24V 1A aber es fehlt die entsprechende lade 
Elektronik.

Außerdem brauche ich noch was das den Schalter ersetzt, ich habe schon 
mal sowas gebaut mit einem Solid Stade Relay(BILD3). soweit ich weiß 
geht das nur für AC nicht für DC.
Perfekt wäre natürlich wen man das Solid Stade Relay einfach gegen ein 
anderes Bauteil austauschen könnte.

Über die LED´s(BILD1, Nr.2) kann ich nur sagen das sie mit 3,3v 
angesteuert werden.
Die LED´s an den beiden MCP3008 sind infrarot Receiver LED´s (BILD2), 
ich weiß nur nicht ob diese einen vorwiderstand brauchen und/oder nach 
der LED einen pull Down wiederstand damit die Eingänge der ADC´s nie 
Floating sind.

Genau das gleich gilt auch für die anderen LED´s (BILD1, Nr.3) nur das 
diese infrarot sende LED´s sind.

Bei (BILD1, Nr.4) ist ein Aufbau der für eine saubere 3,3v Leitung sorgt 
für die Analog ref pins der beiden MCP3008, wollte nochmal fragen ob das 
so richtig ist und funktioniert.

Das wo ich mir noch nicht so sicher bin sind die Motoren die haben schon 
2 angelötete Dämpfungsperlen und einen Kondensator(BILD4), auf dem 
originalem Motherboard ist noch ein Kondensator verbaut zwischen plus 
und minus, sollte ich den dann auch noch in meinen Entwurf einbauen, so 
wie ich sie eingezeichnet habe ?
Ist vielleicht hilfreich ein paar Daten zu den Motoren zu liefern leider 
kann ich nur mit dem Multimeter nachmessen was sie verbrauchen

Alle vier Motoren sind die gleichen und verbrauchen bei 12v im leer lauf 
~ 0,15A 0,25A unter Last ~ 0,5A bis 0,8A, und wenn ich die Motoren per 
Hand zum Stehen bringe dann um die 2A.

Eine Anmerkung noch Das Bluetooth Modul ist auf dem Schaltplan falsch es 
ist ein 3,3v Modul.

Sonst bin ich offen für jegliche Verbesserung Vorschläge.

Vielen Dank schon mal an alle im Voraus

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Das Grundproblem an Entwicklungen besteht darin, dass man die
Grundplobleme nicht sieht und von Grundlagen keine Ahnung hat...

von Hans S. (phillippus)


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Ich lese mehr per Zufall den Beitrag von Jan K. Und finde die Antwort 
von Mani W. sehr unpassend. Dass ist doch nicht der Stil dieses Forums! 
Schade. Phillippus

von Jim (Gast)


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Ist ein bisschen konfus dein Beitrag. Kannst du ihn vielleicht in 
Teilfragen runterbrechen und wir antworten darauf?

von Peter D. (peda)


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Für einen blutigen Anfänger ist das, gelinde gesagt, sehr ambitioniert.
Ja, wo soll man da anfangen.

24V direkt auf den Akku, dürfte dem nicht gefallen. Aber durch die Diode 
in GND kann ja eh kein Strom fließen.

Fototransistoren brauchen wie alle Transistoren einen Arbeitswiderstand, 
AD-Wandler messen Spannungen, keine Ströme.

Ich nehme mal an, die LEDs werden gegen Fremdlichteinfluß moduliert und 
die Modulation in SW gefiltert. Ob ein PI ausreichend echtzeitfähig 
dafür ist, hängt von Deinen Programmierkünsten ab.

Für die Motoren nimmt man besser die ungeregelte Akkuspannung. Man muß 
Leistung ja nicht unnötig verpulvern.

Vergiß die uralt Veteranen L298. Die haben einen hohen Eigenverbrauch, 
bis zu 4V Abfall zum Motor und keinen Überlastschutz.

von Baendiger (Gast)


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Die Schaltung um die Motortreiber sieht seltsam aus. Wo ist die 
Versorgungsspannung (5V!) Und Abblockkondensatoren...

Jan K. schrieb:
> Außerdem brauche ich noch was das den Schalter ersetzt,

Was für einen Schalter? Und ersetzen durch was?

Was willst du mit der Schaltung vor dem Akku bezwecken? Die Diode im 
Massepfad wurde ja schon angesprochen...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Es ist generell sinnvoll, auf dem orginalen Mainboard nach den 
verwendeten Bauteilen zu schauen. Mir fehlen z.B. die Rückmeldungen von 
den Fahrmotoren, da muss es Pulser geben. Ob die Motortreiber 
ausreichen, kann man daran auch sehen.
Ob ein RPi dafür die richtige Wahl ist, muss auch gefragt werden. Der MC 
in einem Saugi muss praktisch gleichzeitig Motoren regeln, IR Signale 
empfangen, die Fernbedienung, sofern vorhanden, abfragen und den Akku 
kontrollieren. Der RPi ist sicher prima, wenn es um Netzwerkanbindung 
und WLAN geht, aber genau das ist für einen Saugi, der alleine arbeiten 
soll, nicht so nötig.
Ich habe damals mal mit dem uCSimm angefangen, einen Fahrroboter zu 
bauen, habe aber Treiber für die Motoren geschrieben, die dann von einem 
Userland Programm angesprochen werden konnten.

Will man hingegen den Saugi übers Intranet mit einem externen Rechner 
steuern, ist der RPi sicher nicht dumm.

In meinem Sauger erbeitet ein STM32F103 und das erscheint mir sinnvoller 
als eine Linuxkiste mit Python.

: Bearbeitet durch User
von Jim (Gast)


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Ganz ehrlich, würde ich einfach das originale Board verwenden soweit als 
möglich und den nicht benötigten Teil der Elektronik abtrennen und durch 
was eigenes ersetzen. Sonst kannst du das gleich alles selbst bauen

von Jan K. (twocry)


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Jim schrieb:
> Ist ein bisschen konfus dein Beitrag. Kannst du ihn vielleicht in
> Teilfragen runterbrechen und wir antworten darauf?

Tut mir leid das mein Beitrag so konfus ist.
Ok werde es versuchen in Teilfragen runterbrechen und verständlicher zu 
erklären.

1.  Die Schaltung auf BILD 1 Nr.1 ist die original Schaltung von dem 
Motherboard, und so wie ich den Aufbau verstehe dienen die Dioden und 
der MOSFET als Kurzschluss Schutz.
Da hinter bräuchte ich noch ein lade Modul für den Li-ion Lithium Akku 
(3S5P) das am besten mit den 24v vom Netzteil zurechtkommt, oder man 
muss sie halt vorher erst noch runterregeln.
2.  Bei BILD 1 Nr.1 unten links ist der Haupt an/aus Schalter, der würde 
den Raspberry PI aber hart aus schalten und das ist nicht gut. Daher 
brauche ich sowas wie in Bild 3 nur für DC, das der Strom kreis erst 
getrennt Wirt wen der Raspberry PI sauber runtergefahren ist.

Peter D. schrieb:
> Fototransistoren brauchen wie alle Transistoren einen Arbeitswiderstand,
> AD-Wandler messen Spannungen, keine Ströme.

Ok super diese Frage beantwortet.

Peter D. schrieb:
> Für die Motoren nimmt man besser die ungeregelte Akkuspannung. Man muß
> Leistung ja nicht unnötig verpulvern.

Ja stimmt haste recht werde ich machen.

Peter D. schrieb:
> Vergiß die uralt Veteranen L298. Die haben einen hohen Eigenverbrauch,
> bis zu 4V Abfall zum Motor und keinen Überlastschutz.

Ok welche Motor Treiber würdest du den empfehlen denn man mit dem 
Raspberry PI ansteuern kann ?

Matthias S. schrieb:
> Es ist generell sinnvoll, auf dem orginalen Mainboard nach den
> verwendeten Bauteilen zu schauen.

Ja das habe ich auch gedacht das Problem ist nur das das alles SMD teile 
sind und da dran rum zu löten das ist mir dann doch etwas zu schwierig 
und fummelig.

Matthias S. schrieb:
> Mir fehlen z.B. die Rückmeldungen von
> den Fahrmotoren, da muss es Pulser geben.

Ja die gebt es das ist Teil der Schaltung auf Bild1 Nr.3, und es gibt 
drei infrarot Receiver LED´s wo man dann die pulse raus kriegt die an 
den Raspberry PI, mit Software zählen das ist kein Problem.

Matthias S. schrieb:
> Ob ein RPi dafür die richtige Wahl ist, muss auch gefragt werden.

Ich denke schon hatte schon mal so ein ähnliches Projekt, das Problem 
ist halt nur die Hardware da LED´s/Motoren/usw. schon vorhanden waren 
und ich mir nicht sicher bin ob das was ich mir zusammen gedacht habe so 
auch funktioniert.

Jim schrieb:
> Sonst kannst du das gleich alles selbst bauen

Das ist der Plan, habe ja das komplette Motherboard rausgeschmissen und 
will es neu bauen.

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