Motorcontroller
From Nibo
Die Fortbewegung des Roboters erfolgt mit zwei Motoren, die die Räder über eine 25:1 Untersetzung antreiben. Die Motoren werden von einer H-Brücke mit einem 31 kHz PWM Signal angesteuert. Das PWM Signal kann mit Hilfe der Odometriesensoren geregelt werden, dadurch ist es möglich, mit konstanter Geschwindigkeit zu fahren.
Contents |
Mikrocontroller
Als Controller wird ein vorprogrammierter Atmel ATtiny44 eingesetzt. Der Controller kommuniziert als Slave mit der I2C-Bus ID 44 (siehe iodefs.h) über das TWI mit dem Hauptprozessor.
Motortreiber
Zur Motoransteuerung wird die L293D H-Brücke verwendet.
Gleichstrommotoren
| Nennspannung | 12 V |
|---|---|
| Arbeitsspannung | 3-15 V |
| Leerlaufdrehzahl | 12600 U/min |
| Leerlaufstrom | 100 mA |
| Drehzahl bei Pmax | 9400 U/min |
| Strom bei Pmax | 290 mA |
| Abgabeleistung Pmax | 1,5 W |
| Drehmoment bei Pmax | 0,15 Ncm |
| Eff | 40% |
| Gewicht | 40g |
Getriebe
Die 25:1 Untersetzung besteht aus einem Motorritzel mit 10 Zähnen, dem mittleren Zahnrad mit 50 und 10 Zähnen und dem Antriebszahnrad mit 50 Zähnen. Die Übersetzung errechnet sich somit folgendermaßen: (10/50)*(10/50) = (1/25)
Odometrie
Zur Bestimmung der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit des mittleren Zahnrades kommen vier Fototransistoren und zwei IR-LEDs zum Einsatz.
Räder
Die Räder des Roboter sind zwei Gummiräder mit einem Durchmesser von 36 mm, die auch für ferngesteuerte Truck-Modelle eingesetzt werden.
H-Brücke mit PWM
Die H-Brücke (Vierquadrantensteller) kann beim Nibo genau 3 Zustände annehmen. In einem Zustand ist die Versorgungsspannung in einer Richtung angeschlossen, im zweiten Zustand in der umgekehrten Richtung. Im dritten Zustand sind die beide Motoranschlüsse kurzgeschlossen. Dies wird Freilauf genannt, da der Strom weiter fliessen kann (was er aufgrund der Induktivität der Motorwicklung auch tut). Manche Quellen sprechen hierbei vom Bremsbetrieb, da der Motor ein Drehmoment an der Achse aufnimmt und die Energie durch seinen Innenwiderstand in Wärme umwandelt.
Der Freilaufbetrieb ist besonders wichtig, wenn bei der PWM mit einem geringen Prozentsatz betreibt: Mit Freilaufdiode ist das Drehmoment proportional zum Prozentsatz, ohne bricht das Drehmoment auf nahezu Null zusammen, da der Strom aufgrund der Induktivität nicht mehr durch den Motor fliessen kann.
Folgende Zustände kann die H-Brücke einnehmen:
| DIRA | PWMA | 1A | 2A | 1Y | 2Y | Funktion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| L | L | L | L | 0V | 0V | Freilauf (0V) |
| L | H | H | L | 9V | 0V | Vorwärts (+9V) |
| o.c. | L | L | L | 0V | 0V | Freilauf (0V) |
| o.c. | H | L | H | 0V | 9V | Rückwärts (-9V) |
