2. Juni 2015

Projekt B1 (Teil 2) – Die Wahl der richtigen Komponenten

Im zweiten Teil unserer Serie „Projekt B1“ erklärt unser Experte Benoit Vanden Bosch, nach welchen Kriterien er die Komponenten für unseren Roboter ausgewählt hat.

Projekt B1

Projekt B1 © Roboterwelt

Um seinen Roboter zum Leben zu erwecken, benötigt man die richtigen Bauteile. Mitunter kann sich die Suche nach ihnen als langwierig und schwierig herausstellen. Es empfiehlt sich daher, die Suche in drei Arbeitsschritte zu unterteilen:

Arbeitsschritt 1: Auswahl der Komponenten, die meinem Roboter die Fähigkeit geben, sich zu bewegen und die die dafür nötige Energie bereitstellen.

Arbeitsschritt 2: Auswahl der passenden Programmierelemente. Dabei kann sowohl auf bereits vorhandene Programme zurückgegriffen als auch selbst ein Programmcode geschrieben werde

Arbeitsschritt 3: Auswahl der Steuerelemente, die festlegen auf welche Art und Weise man dem Roboter Befehle mitteilt.

Im ersten Arbeitsschritt habe ich versucht einen möglichst kompletten Antrieb zu finden, den ich in meinen Roboter einbauen kann. Nach einiger Suche fiel meine Wahl auf einen Elektroroller, der von einem 23VDC 120W-Motor angetrieben wird. Der große Vorteil bei diesem ist, dass er alle nötigen Komponenten für die Fortbewegung des Roboters an Bord hat. Zudem ist das Verhältnis von Kraft und Geschwindigkeit des Motors sowie die Batterielaufzeit für die Ansprüche unseres Roboters gut geeignet. Ich habe gleich zwei Elektroroller erworben, von denen ich die zwei Motoren und zwei Rollen zur Nutzung für den Roboter sowie vier Batterien (je 12 V 4,5 Ah) ausgebaut habe. Darüber hinaus habe ich den Stecker und den Trafo des Elektrorollers für das Laden der Batterie verwendet.

Ausgebaute Rollen und Motoren von Elektrorollern.

Motoren und Batterien unseres Roboters stammen von einem Elektroroller. © Roboterwelt

Beim Programmierelement habe ich mich für den Mikrocontroller „Bluno“ entschieden. Im Gegensatz zum bekannten „Arduino Uno“-Controller gibt dieser mir die Möglichkeit, den Roboter mithilfe des integrierten Bluetooth Modul (Bluetooth 4.0) zu steuern. Dies erleichtert die Verbindung zwischen Programmier- und Steuerelement.

Die Programmierung von „Bluno“ gleicht der von „Arduino Uno“ und verfügt über die identischen Anschlüsse. Daher funktioniert alles, was mit einem „Arduino“ realisierbar ist, auch mit einem „Bluno“-Mikrocontroller.

Für die Kopplung der Motoren und Batterien (Arbeitsschritt 1) mit dem „Bluno“ (Arbeitsschritt 2) fiel meine Wahl auf den Motorcontroller „Sabertooth 2x12A“. Zum einen weil dieser zwei Motoren bedienen kann und zum anderen weil die Stromstärke passend ist. Um herauszufinden, welche Stromstärke nötig ist, nutze man am besten folgender Formel: I (Stromstärke) = P (Leistung) / U (Spannung). Für unser Projekt müssen die ausgewählten Batterien also mit einer Stromstärker von 10A (120W / 12V) bedient werden. Zwar hat der „Sabertooth 2x12A“, wie der Name bereits verrät, eine Stromstärke von 12 Ampere, dies ist allerdings kein Problem. Wichtig ist, dass man die 12A nicht überschreitet. Würde man dies tun, könnte es passieren, dass der Sabbertooth anfängt zu glühen und zu brennen, da er für diese Amperezahl ungeeignet ist. Deswegen sollte man immer einen Sabbertooht wählen, dessen Amperezahl höher ist, als die die man letztlich benötigt.

Motorcontroller Sabbertooth  2x12A

Beim Motorcontroller haben wir uns für das Sabbertooth 2x12A entschieden. © Roboterwelt

Der Sabertooth hat auch die praktische Eigenschaft, die Batterien zu laden, wenn der Roboter stoppt. Drückt man auf seinem Controller die Stopptaste, hält der Roboter nicht augenblicklich an, sondern braucht noch eine kurze Strecke, um wirklich stehen zu bleiben. In der Zeit, in der der Roboter noch fährt, ohne dass der Motor aktiv ist, findet durch den Sabbertooth eine Rückgewinnung der Energie statt und die Batterie wird geladen. Theoretisch könnte man als die Batterie laden, indem man den Roboter schiebt.

Gesteuert wird der Sabertooth von einem Mikrocontroller und dieser wiederum steuert die Motoren. Der Sabbertooth selbst kann nicht programmiert werden. Dafür kann er einen „Bluno“ mit 5V versorgen.

Zu guter Letzt benötigt man ein Gerät, um den Roboter kontrollieren und dem Roboter Befehle mitteilen zu können (Arbeitsschritt 3). Da unser Mikrocontroller über ein Bluetooth Modul verfügt, kann man problemlos einen PC oder ein Smartphone zur Steuerung nutzen. Für Smartphones stehen eine Reihe von Open-Source-Apps zur Verfügung, die mit „Bluno“ kompatibel sind und auf deren Grundlage sich auch eigene Projekte entwickeln lassen.

Im nächsten Teil dieser Serie werde ich die Verkabelung erläutern und den Schaltplan des Roboters vorstellen.