Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol przekaźniki nadzorczeRelpol przekaźniki nadzorcze
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.

14 Lut 2016 12:42 3498 14
  • Poziom 10  
    Witam Wszystkich.

    Mam pomysł i (niestety) potrzebę zrobienia pojazdu zdalnie sterowanego, który będzie miał następujące funkcje:
    1. Kosiarka do trawy (koszenie przed pojazdem).
    2. Przewracanie siana do suszenia (przed lub obok pojazdu).
    3. Zbieranie siana (przed, obok lub za pojazdem).
    4. Pług wirnikowy w zimie z wyrzutem śniegu.
    5. Ładowarka do ziemi lub chociaż wywrotka.
    Nie chcę kupować gotowego traktorka z dodatkami, bo wszystkie te funkcje to koszt od 9 do 14 tysięcy, a to trochę za dużo. Poza tym mój pojazd nie musi być silny, nie musi pracować wiele godzin non stop i chcę mieć przy okazji trochę frajdy z jego budowy.
    Pracę będą robione etapami, tzn. w marcu konstrukcja i napęd, w kwietniu koszenie, a potem dopiero na jesień pług wirnikowy.
    ---
    Na razie zająłem się przemyśleniami oraz konstrukcją. Znalazłem projekt takiej kosiarki:
    https://www.ez-robot.com/Community/Forum/Thread?threadId=2877
    Moja z racji tego, że będzie jeździła po bardzo nierównym terenie będzie miała 3 koła z każdej strony oraz wymiary 120x60cm.
    Do napędu kół chcę wykorzystać dwa silniki 24VDC 150obr/min (przekładnia planetarna) oraz koła łańcuchowe i łańcuch (49 zębów na silniku, 17 na kołach, 33cm średnica koła, przełożenie 1 do 3). Prędkość od 1.94km/h (90obr/min w silniku) do 3.24km/h (150obr/min w silniku).
    Od strony mechanicznej (koła, łańcuchy, łożyska etc. ) mam już wszystko dopracowane. Potrzebuję pomocy w elektronice i elektryce.
    ---
    Do sterowania chcę wykorzystać Arduino Uno i Motor Shield R3 oraz moduł przekaźników 30VDC/10A.
    Arduino Uno oraz taki GamePad i MotorShield R3 mam połączone ze sobą. Użyłem na razie małych silniczków 5V/0.125a i konstrukcja wielkości kartki A4 jeździ poprawnie, ale teraz potrzebuję jeszcze do Arduino podłączyć moduł przekaźników oraz sterowanie kolejnym silnikiem.
    Moje "potrzeby" to:
    1. Sterowanie prędkością i kierunkiem dwóch silników napędowych (MotorShield).
    2. Sterowanie kierunkiem silnika ustawiającego wysokość koszenia / kierunek kominka z odśnieżarki (nie wiem co zastosować)
    3. Włącz wyłącz:
    3.1 Dwa silniki kosiarki (3000 obrotów, 24VDC) - jeden obwód. Jak będzie odśnieżarka, to napęd wirnika.
    3.2 Światła przednie: halogeny ledowe.
    3.3 Światła tylne ledowe.
    3.4 Światło cofania ledowe.
    (3.1 do 3.4) moduł przekaźników
    4. Czujnik/mikroprzełącznik podłączony do listwy przed kosiarką, żeby gdy zostanie podniesiona (oprze się o przeszkodę) wyłączyć napęd kosiarki.
    ---
    Proszę o poradę, czy rzeczy wymienione poniżej uda mi się podłączyć i oprogramować w Arduino Uno czy będę musiał jakoś zwiększyć ilość wejść i wyjść:
    A. Arduino Uno.
    B. MotoShield.
    C. GamePad
    (trzy powyższe rzeczy już mam).
    D. Moduł przekaźnika, 8 kanałów, 5V
    E. Mikroprzełącznik
    ---
    Kosiarka będzie zdejmowana, żeby w to miejsce założyć pług wirnikowy, dlatego wszystkie połączenia elektryczne będą na wtyczkach/gniazdkach.
    ---
    Docelowo na traktorku będzie zamontowany silnik spalinowy z rozrusznikiem, do którego będzie podłączony alternator (z traktora) zapewniający zasilanie bieżące i ładowanie akumulatora.
    ---
    Proszę o drugą poradę, jak zwiększyć zasięg sterowania do 150-200m. Myślałem o drugim Arduino i podłączeniu wyświetlacza, modułu do komunikacji na 433MHz i wtedy jeden arduino zapewnia sterowanie, wyświetla parametry pracy oraz ma przyciski sterowania a nie pada, a drugi zamontowany na kosiarce steruje wszystkim na kosiarce.
    ---
    Cały ten pojazd jest dla teścia, który ma problemy z chodzeniem i ogromny sad i łąkę do koszenia.

    Pozdrawiam i proszę o pomoc w odpowiedzi na nurtujące mnie (na razie) powyższe dwa pytania.
  • Relpol przekaźniki nadzorczeRelpol przekaźniki nadzorcze
  • Moderator na urlopie...
    A ja zwrócę uwagę na inną kwestię - czy jesteś w stanie zagwarantować, że takie urządzenie nie zrobi nikomu krzywdy?
    Co innego robocik z ramieniem, a co innego sporej mocy kosiarka/pług wirnikowy, który może zrobić krzywdę - w wypadku jakiegoś błędu oprogramowania + braku zabezpieczeń skutki mogą być tragiczne.
  • Relpol przekaźniki nadzorczeRelpol przekaźniki nadzorcze
  • Poziom 10  
    Niestety nie.
    Nawet producenci samochodów nie są w stanie tego zagwarantować. Mojemu koledze samochód w czasie jazdy "zaciągnął" hamulec ręczny z powodu jakiegoś błędu w oprogramowaniu lub zwarcia w układzie i zaliczył wywrotkę na drodze. Rzeczoznawcy z PZMOT zgodnie stwierdzili, że za wypadek "winę" ponosi auto.
    ---
    Ja będę jeździł po terenie ogrodzonym betonowym płotem (z jednej strony) i siatką (z dwóch stron). Na czwartym boku działki jest pole (w zeszłym roku kukurydza tam rosła). Odśnieżał będę podwórko i dojazd po polnej drodze, bo taka prowadzi do teściów. Ich dom jest jedyny na tej drodze. Więc raczej oprócz kotów nikogo tam nie spotkam.
  • Poziom 16  
    A jak to chcesz mechanicznie zrealizować?
  • Poziom 10  
    Mechanicznie?
    Rama z profili stalowych 50x50x2mm.
    Koła na "półośkach" z prętów łożyskowych Φ30, osadzone na łożyskach w oprawie (UCP206).
    Konstrukcja z (na razie) 4 kołami wygląda następująco:
    Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.
    Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.

    W chwili obecnej czekam na silnik (na razie jeden) oraz napinacze do łańcucha.
    Przez to, że musiałem zmienić silnik musiałem zmienić odrobinę sposób napędzania.
    Z silnika 420obr/min muszę zejść do 60-100 obrotów na kołach.
    Na silniku jest zębatka (rowerowa) z 9-cioma zębami, więc zrobię przełożenie na zębatkę 33 zęby (redukcja do 0,27), czyli na wyjściu mam 114 obrotów. To z kolei napędza zębatkę znajdującą się na tym samym wałku mającą 9 zębów. No kołach jest 15 zębów (redukcja do 0,6). Czyli mam 68 obrotów na kole przy 420 na silniku.

    Tak to wygląda od strony mechanicznej jeśli chodzi o napęd.
  • Poziom 36  
    Teddy47 napisał:
    Mechanicznie?
    Rama z profili stalowych 50x50x2mm.
    Koła na "półośkach" z prętów łożyskowych Φ30, osadzone na łożyskach w oprawie (UCP206).
    Konstrukcja z (na razie) 4 kołami wygląda następująco:
    Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.
    Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.

    Czy ten pojazd będzie kiedykolwiek zmieniał kierunek jazdy(skręcał), czy też jazda jest przewidziana 'do przodu' i 'do tyłu' w jednej osi tylko? Wszystkie osie mają napęd i są sztywne (!).
    Nie wiem dlaczego przykładasz tak dużo uwagi do obliczania przełożeń przekładni i obrotów pod kątem predkości, gdy tymczasem prędkośc obrotową silników DC można regulowac płynnie w szerokim zakresie.

    e marcus
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    Pytanie emarcusa jest bardzo istotne, bo przy takiej konstrukcji ten pojazd będzie skręcał, ale pod warunkiem, że będzie jechał po lodzie :)

    Gdyby był na bazie kwadratu, to jeszcze dawałby radę.
  • Poziom 10  
    Cytat:
    Nie wiem dlaczego przykładasz tak dużo uwagi do obliczania przełożeń przekładni i obrotów pod kątem prędkości, gdy tymczasem prędkośc obrotową silników DC można regulować płynnie w szerokim zakresie.

    Dlatego, że chcę umożliwić bardzo wolną jazdę, więc muszę zmniejszyć prędkość maksymalną poprzez przełożenia. Żaden ze znanych mi silników nie da rady ruszyć tej maszyny dając np. 5% obrotów, więc muszę ograniczyć najpierw prędkość maksymalną poprzez przełożenia, a potem mogę resztę regulować silnikiem.

    Cytat:
    Czy ten pojazd będzie kiedykolwiek zmieniał kierunek jazdy(skręcał), czy też jazda jest przewidziana 'do przodu' i 'do tyłu' w jednej osi tylko? Wszystkie osie mają napęd i są sztywne (!).

    Sprawdzone na kostce i trawniku - skręca. Lewe koła do przodu, prawe do tyłu i skręca bez problemu. Co prawda na miękkim trawniku skoszonym na 5cm zostały ślady jak po czołgu, ale problemu nie było.
    Maszyna jest przeznaczona (na razie) do koszenia dużych areałów (55 arów, 30 arów, 1.5 ha) na których występuje wysoka, rzadko koszona trawa.

    Jak to rozwiązanie się sprawdzi, to będę chciał przerobić konstrukcję na takie, jakie są w Riderach z Husqvarny.
    Arduino Uno - Zdalnie sterowany pojazd wielofunkcyjny.
  • Poziom 36  
    Teddy47 napisał:

    Żaden ze znanych mi silników nie da rady ruszyć tej maszyny dając np. 5% obrotów, więc muszę ograniczyć najpierw prędkość maksymalną poprzez przełożenia, a potem mogę resztę regulować silnikiem.


    Przy 5% wypełnieniu (zakładając sterowanie PWM) to raczej żaden silnik nie ruszy nawet bez obciążenia. O praktycznej regulacji obrotów można mówic o zakresie powyżej jakieś 30 / 40%. - dla silników szczotkowych. Większe pole manewru prędkoścą uzyskasz stosując 3-fazowe silniki DC (servo napędy), tymbardziej że masz do tego dołączone przekładnie planetarne. Są to układy/systemy niewspółmiernie droższe i trudniejsze do kontrolowania bez wnikania w szczegóły.
    Cytat:

    Cytat:
    Czy ten pojazd będzie kiedykolwiek zmieniał kierunek jazdy(skręcał)........

    Sprawdzone ....
    ale problemu nie było.

    Nie chodzi tu o problemy skręto w ogóle , a raczej o duży procent strat energii na poślizgi, energii która jest ograniczona pojemnością baterii zasilających. Przy napędach silnikiem spalinowym, takie ograniczenie nie istnieje - zawsze można brak paliwa w zbiorniku uzupełnic w krótkim czasie.

    Cytat:


    Jak to rozwiązanie się sprawdzi, to będę chciał przerobić konstrukcję na takie, jakie są w Riderach z Husqvarny.

    Myślę że od tego należałoby zacząc projekt; i zamiast przekładni łańcuchowych zastosowac napęd bezpośredni koła jezdnego z wewnętrznym wieńcem zębatym pędzonym zębnikiem z przekładni planetarnej.


    e marcus
  • Poziom 21  
    emarcus napisał:
    (...) O praktycznej regulacji obrotów można mówic o zakresie powyżej jakieś 30 / 40%. - dla silników szczotkowych. Większe pole manewru prędkoścą uzyskasz stosując 3-fazowe silniki DC (servo napędy) (...)


    3-fazowe silniki DC to silniki o prawie identycznych właściwościach regulacyjnych jak klasyczne silniki DC, tylko zastosowano w nich "elektroniczny komutator"
  • Poziom 10  
    Cytat:
    Myślę że od tego należałoby zacząc projekt; i zamiast przekładni łańcuchowych zastosowac napęd bezpośredni koła jezdnego z wewnętrznym wieńcem zębatym pędzonym zębnikiem z przekładni planetarnej.


    Szukałem silników zasilanych napięciem 24VDC z przekładnią planetarną o obrotach po przekładni na poziomie max 100 obrotów. Ciężko znaleźć coś sensownego w dobrej cenie. Jeśli znasz jakiś model, to podaj proszę linka do sklepu/opisu.

    W kolejnym "pojeździe" jaki zamierzam zrobić koła będą o średnicy 450mm (w tym mają 330mm).
    Przy takich średnicach jeden obrót koła daje duże odległości do przebycia.
    330mm średnicy = 103cm obwodu
    450mm średnicy = 141cm obwodu

    Przy maksymalnej prędkości silnika np. 100 obrotów/min daje to odpowiednio:
    103m/min = 6,18km/h
    141m/min = 8,46km/h
    Są to zbyt duże prędkości dla kosiarki, bo gdy zejdę silnikiem do 40% prędkości, to nadal daje 2,47km/h i odpowiednio 3,38km/h.
    Powyższe prędkości nie nadają się do koszenia, bo piechur pchający kosiarkę ręczną może kosić z prędkością bliską zeru i dlatego chcę osiągnąć jak najniższy wynik.

    Stąd takie przełożenia, bo nie znalazłem odpowiednich silników.
    68 obrotów na kole daje 70m/min = 4,2km/h maksymalnej prędkości
    4,2km * 40% = 1,68km/h i to jest już jakiś wynik w miarę niski.

    Rozważałem użycie wariatora żeby jeszcze bardziej zejść z prędkością w dół, ale na razie nie biorę się za to. Muszę zrobić kosiarkę dla teścia do końca marca.
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    Teddy47 napisał:
    Sprawdzone na kostce i trawniku - skręca.

    Przy docelowym obciążeniu podwozia, czy bez?

    Teddy47 napisał:
    Jak to rozwiązanie się sprawdzi, to będę chciał przerobić konstrukcję na takie, jakie są w Riderach z Husqvarny.

    Od razu to zrób, bo brniesz w złą stronę.
  • Poziom 10  
    Cytat:
    Przy docelowym obciążeniu podwozia, czy bez?


    Przy dwóch dorosłych facetach na konstrukcji, razem około 190kg.

    Cytat:
    Od razu to zrób, bo brniesz w złą stronę.


    Nie mam już na to czasu ani sił roboczych.
    To może być w wersji nr 2.
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    OK, jak będziesz mógł, to pokaż filmik jak skręca po trawie ze 190kg na pokładzie.
  • Poziom 10  
    Cytat:
    OK, jak będziesz mógł, to pokaż filmik jak skręca po trawie ze 190kg na pokładzie.

    Postaram się w we wtorek albo środę, jak będzie jeden silnik zamontowany.