ArduMower: Notaus des Mähantriebs

Autoren: Phillip Blunck, Tom Niehaus

Betreuer: Prof. Schneider, Prof. Göbel

Termine

• Analyse des bestehenden Sytems - Optimierungskonzept erstellen
• Vorstellung der Ergebnisse bis 30.06.2017
• Optimierung umsetzen und Vorstellung bis 21.07.2017

Aufgabe

1. Beschaffen Sie den Motortrteiber für den Mähmotor.
2. Nehmen Sie den Mähmotor OHNE KLINGEN in Betrieb.
3. Fragestellung: Wie lange benötigt der Motor vom digitalen Stopp-Signal bis zum tatsächlichen Stopp?
4. Messen Sie die Zeit in verschiedenen versuchen mit Motor auf maximaler Umdrehungszahl (Worst Case)
5. bewerten Sie diese Zeit mit Sicht auf Sicherheitsaspekte.
6. Entwickeln Sie Konzepte zur Optimierung der Stopp-Zeit (Bremsung).
7. Setzen Sie das Konzept praktisch um.
8. Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse fortlaufend im Wiki.

Einleitung

Für den ArduMower muss ein Notaus entwickelt werden, sodass vom Mähwerk keine Gefahr für den nutzer oder Lebewesen auf der Rasenfläche ausgeht. Bei Betätigung soll das Mähwerk seine Funktion innerhalb von 0,5 s einstellen und wenn der Mäher im Betrieb angehoben wird oder fällt, ist der Notaus auszulösen.

Vorgehensweise

Zur Bewertung der Sicherheit und Konzeptentwicklung ist zunächst der Mähmotor in Betrieb genommen worden. Hierfür wurden die passenden Treiber bestellt. Für die Inbetriebnahme ist ein anderer Treiber verwendet worden, da der vorgesehene Treiber zwar bestellt aber noch nicht geliefert worden ist. Für die erste Inbetriebnahme ist dieses jedoch nicht weiter schlimm. Über den Motortreiber konnte der Motor angesteuert werden, um einen Test durchzuführen und die Stoppzeit des Motors zu messen. Aufgrund dieses Tests ist eine Bewertung mit Hinsicht auf die Sicherheit erstellt worden. Aufgrund der Bewertung ist ein Konzept entwickelt worden um den Motor innerhalb einer kurzen Zeit zu stoppen. Außerdem ist ein Schalter eingebaut worden um die Antriebe vom Strom zu trennen.

Der Mähmotor

Abb. 1 Mähmotor

• 3150 Umdrehungen pro Minute
• 140 mNm / 46 W
• 24V ~ 1.0 A

Beurteilung der Sicherheit

Der Mähmotor benötigt bei maximaler Drehzahl (3150 U/min) bis zum tatsächlichen Stopp 30s. Die Zeit von 30 Sekunden ist aufgrund von Sicherheitsaspekten nicht akzeptabel.

Konzeptentwicklung

Hardware Notaus

Ein 24 Volt Relay wird über den Notausknopf des Ardumower angesteuert. Der Notaus schaltet den Kanal um, wodurch der Motor vom Protectorboard getrennt wird und dann kurzgeschlossen wird. Die Energie die dabei erzeugt wird, da der Motor nun als Generator funktioniert wird über einen Widerstand in Wärme umgewandelt.

Software Notaus

Abb. 2 5V Relay

Ein Relay wird über einen Digitalpin geschaltet. Dadurch wird der Motor vom Protectorboard getrennt und die Energie, die der Motor erzeugt über einen Widerstand in Wärmeenergie umgewandelt.