ArduMower: Perimeterschleife

Autoren: Phillip Blunck, Marius Schaffer

Betreuer: Prof. Schneider, Prof. Göbel

Aufgabe

Integration des Leitrahtes und des Leitdrahtempfängers

Einleitung

Eine Perimeterschleife ist wie ein virtueller Zaun, der den Roboter stoppt, sobald er sich asußerhalb der Schleife befindet. Man installiert die Perimterschleife am Rand eines zu mähenden Feldes und sendet mit dem Sender ein Signal hindurch, welches wiederum von dem Empfänger im Roboter erkannt wird. Umso näher der Roboter der Peimterschleife kommt, umso kleiner ist die Entfernung zischen der Perimeterschleife und dem Empfänger. Folglich ist die Signalstärke umso größer, wenn sich der ArduMower nah an der Perimeterschleife befindet. Bei überschreiten der Perimeterschleife ändert sich die Polarität des Signals. Ist der ArduMower innerhalb der Perimterschleife empfängt er ein positives Signal und ist der ArduMower außergalb der Perimeterschleife, so ist das Signal negativ.

Verwendete Bauteile

• Verwendete Bauteile

Funktionsweise

Sender mit Perimterschleife

Allgemein besteht der Aufbau der Permiterschleife aus dem Sender, der direkt mit der eigentlichen Perimerterschleife verbunden ist und der Perimterschleife.

1. Der Sender erzeugt ein Ausgangssignal mithilfe eines Arduino Nano(mit 3kHz)

2. Das Signal wird mithilfe eines Motortreibers verstärkt und und am Ausgang mit der Perimeterschleife verbunden

Empfänger

Als Gegenstück zum Senderaufbau ist ein Empfänger in dem ArduMower untergebracht. Der Sender funktioniert nach einem bestimmten Prinzip:

1. Eine Spule empfängt das Signal

2. Das empfangene Singal wird mit Hilfe eines Operationsverstärkers verstärkt

3. Der Arduino wandelt das Singal mit Hilfe des AD Wandlers in ein digitales Signal

4. Das digitale Signal wird mit einem Digitalfilter gefiltert

5. Der matched Filter gibt den entsprechenden wert aus, ob sich ArduMower innerhalb oder außerhalb befindet

Projektdurchführung / Versuchsaufbau

Zur Intbetribenahme der Perimeterschleife wurde ein Versuchsaufbau aufgestellt. In der Abbildung 1 ist der Testaufbau zu sehen. Als Ersatz für den Akku wird ein Netztgerät verwendet, welches eine Spannung von 24V an die Sendermodul liefert. Am Anschluss an die 24V Spannung befindet sich im Sendermodul ein Stromsensor Borad. Anschließden wird mithilfe eines DC-DC Spannungswandlers die Spanung von 24V auf rund 10V umgewandelt. Ein Arduino Nano erzeugt dann ein festgelegtes Signal, welches von in der Abbildung 3 zu sehen ist. Zuletzt wird das erzeugte Signal mithilfe eines Motortreibers verstärkt und über den Ausgang an die Perimeterschleife weitergegeben.

Meilensteine

Erledigt

- Erstinbetriebnahme des Senders und Empfängers

- Test mit 13,3 Ohm und 10 Ohm Widerständen

- Sichtprüfung der Perimeterschleife

Ausstehend

+ Matlab Simulation

+ Software Umsetzung mit Simulink

+ Perimeterschleife reparieren

+ Perimeterschleife neu verlegen