Colegas do fórum

Sou novo por aqui e esse é minha primeira postagem gostaria de ajuda dos senhores com ideias.

Conheci esse fórum faz pouco tempo e gostei pq tem bastante frequência e muitas cabeças pensantes.

É  o seguinte, eu construí um aspirador Robo (85% pronto só faltam alguns detalhes), quero ajuda com as melhorias.

Queria um aspirador Robo que conseguisse fazer a limpeza da minha casa, vi muitos exemplos de aspiradores feitos em casa aqui no Brasil e em outros países e sinceramente eram todos ruins não vi nenhum bom de verdade, pareciam que todos queriam mesmo colocar em prática suas habilidades com Arduino e programação do que fazer algo realmente efetivo. Porem todos foram fontes de ideias. Bom, que queria algo mais pratico mesmo, que fosse adaptado a minha casa e minha necessidade e que limpasse de verdade, não manjava nada de Arduino, mas como fui técnico em eletrônica muitos anos vi que não era nada muito complexo e tinha infinitas possibilidades, era um mundo fantástico.

Pois bem mãos a obra, desenvolvi toda a parte física usando materiais baratos, como vasilhas tupware bacias e cerdas de vassoura motores velhos, para o rolo de cerdas que giram debaixo do robô e o  batedor de borracha usei a versão original do Roomba, depois de tentar fazer alguns, alias meu projeto se inspira nos Roomba série 600 com Aerovac ( aspira sujeira pela mesma entrada que varre os detritos) vi testes e reparei que mesmo aparentemente sendo um contra senso tinha um desempenho superior.

Bom o sistema de limpeza é feito por duas vassourinhas giratórias que varrem os cantos e jogam para o centro do Robô (as duas tem motor com redução, aqueles amarelinhos que o pessoal usa pra rodas) no centro do Robô tem duas escova que giram em direção opostas uma de borracha e outra de cerdas , uma “raspa” o tapete e outra coleta a sujeira levando pra dentro de um recipiente, onde tenho um motor potente ( retirado de um aspirador sem uso) que faz a sucção. Depois de muito trabalho ajustes e de fazer 3 vezes módulos diferentes porque não ficam bons  (nessa parte das escovas giratórias) consegui com que ficasse bom. Realmente ele aspira e raspa e coleta sujeira cabelos e pelos da nossa cachorra muito bem, fiquei impressionado, o compartimento fica repleto de sujeira mesmo aspirando um tapete aparentemente limpo.

Agora estou substituindo os motores das rodas por dois com mais redução e maior torque (2,2kg cada) e instalando uma suspenção com molas que é muito necessário para a subida em tapetes.

Não tenho sensores de escada pq não tem necessidade aqui e quero fazer com que ele retorne a base de carga sozinho futuramente mas ainda não tenho isso muito elaborado ( sei que os robôs comerciais retornam andando a esmo até “enxergarem” o Led infravermelho da base e ai começam as manobras).

Nos testes ele usa 8 baterias 18650 (2200mah samsumg) de células de notebook novas, isso é o que custa mais caro em todo projeto, pq as baterias que vc compra no Mercado livre com 9000 mah tem no max 400mah como pude ter a experiência de bater a cabeça com isso. Agora estou instalando as outras baterias serão no total de 16. Parece muito mas quero que ele funcione por pelo menos uma hora. E o motor de aspiração consome 2,6 amperes o que suga as baterias muito rapidamente, os outros motores são todos com até 300mah conf. datasheets ( no total de 7 motores – duas escovas com redução, um para cada roda, um para o batedor de borracha outro para escova e mais um para o vácuo).

Atualmente ele já esta com 4 programas, andar aleatoriamente ( que é o mais efetivo apesar de meio idiota funciona e a maioria dos robôs comerciais usa com grande êxito), andar pelos cantos, fazer vai e vem e fazer espiral. Tenho, mas ainda não instalei dois módulos de sonar, um será usado para localizar entradas à 90 graus nos cantos e perceber que o robô não se move quando se enrosca e o outro ainda não sei o que faço com ele.

Bom mas ajuda que gostaria aqui com o pessoal é sobre a alimentação.

É o  problema que me trouxe até aqui, tenho muitas tensões diferentes no projeto.

O motor de aspiração já esta com duas velocidades, comutação automática quando sobe no tapete (mas só na baixa já da conta do recado muito bem) ele usa 3 e 6 volts, as rodas, escovas e o módulo Arduíno 12v, a outra escova de borracha motor de 3v.

As baterias atualmente não estão ligadas todas em um mesmo circuito (tipo em um pack seria bom) mas são 3 conjuntos, dois com baterias em série(4) e um com baterias em paralelo(2) ( sei que não é legal mas ..)  infelizmente ainda tenho que carrega-las de modo individual (tenho vários módulos carregadores) é trabalhoso mas ainda quero trabalhar nesse ponto.

Agora finalmente o que peço ajuda dos senhores, gostaria de trabalhar com todas baterias ligadas ou em série ou em paralelo em um conjunto só pra descarregarem todas de forma igual, não quero o robô andando fingindo que limpa quando a bateria do vácuo já se esgotou e a das rodas estão ali ali sobrando carga.

Uso dois módulos um step-up e outro step-down para acertos de tensões no motores, mas apesar da documentação dizendo que eles fornecem até 2 ou 3 A, percebi que após a conversão de tensão seja aumentando ou diminuindo o motor perde força, sei que se eleva a tensão a custo de corrente e se reduz a custo de dissipação de calor o que prejudica o projeto pois perco torque e queimo energia com calor dissipado  minando as baterias, alguém tem alguma ideia? outro circuito ? divisores resistivos perdem muito em calor, 7806 nem pensar como posso equilibrar isso?

Ainda vou tirar fotos e fazer vídeos melhores  para um futuro tutorial. Segue o link do youtube do ja tenho: https://www.youtube.com/watch?v=_8J0xE1IOxc

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Respostas a este tópico

Parabens, tá bonito. Acredito que o mundo tenha espaço para produtos assim, apesar da china.

Vc já pensou em usar um driver para motor DC com um encoder ?

Digo, fazer um driver PWM para o motor e medir a velocidade, assim vc liga ou desliga a alimentação de forma pulsada para manter a RPM. Isso te dá varias configurações de RPM e ainda compensa a rotação quando ele sobe num tapete. Ainda, permite vc medir a força que ele precisa fazer para aspirar. Indiretamente poderia acusar obstruções e saco cheio.

Algo como o BTS7960:

Link Google Images 

otima ideia !...eu ja uso PWM nos motores das rodas para balencear o giro (por mais que sejam iguais tem rendimentos ligeiramente diferente e faz o robo curvar). Mas não havia pensado em usar outras saidas PWM para equilibrar tensões dos motores que são abaixo de 12 v, ja uso uma ponte H , vou tentar fazer algo com um TIP 122 para controlar os outros motores ao inves de baixar a tensão!!..obrigado

Ops! encontrei mais um interessado... No meu caso não vou construir um outro aspirador. Estou aproveitando este para ser controlado por celular. Ele será parte de estudo. Estou com dificuldade de substiruir os sensores por contatos pois o celular que o controla-la vai acionar os contatos e não os sensores opticos.

qual o modelo do aspirador? os sensores são do tipo micro switch para impacto ou foto sensores?...consegu usar um transistor como chave ou até mesmo um modulo com relé?

Pega o meu tópico assim vc vai entender melhor. Tentei carregar o vídeo mas não funfou. No meu tópico vc vê. É só clicar no meu nome.

Tomás seja bem vindo !

Parabéns pelo seu projeto ! Ficou TOP !
Pode contar com a minha ajuda, se estiver ao meu alcance.

Tenho feito vários estudos sobre baterias de Li-Ion e outras também.

https://jgamblog.wordpress.com/2017/01/05/projeto-carregador-de-bat...
https://jgamblog.wordpress.com/2017/06/18/fonte-step-down-como-func...
https://jgamblog.wordpress.com/2017/01/29/modulo-sensor-de-corrente...

muito bons seus estudos, vou aproveitar no meu projeto !.grande utilidade!!

Minha análise sobre as suas dúvidas:

" As baterias atualmente não estão ligadas todas em um mesmo circuito (tipo em um pack seria bom) mas são 3 conjuntos, dois com baterias em série(4) e um com baterias em paralelo(2) ( sei que não é legal mas ..)  infelizmente ainda tenho que carrega-las de modo individual (tenho vários módulos carregadores) é trabalhoso mas ainda quero trabalhar nesse ponto." 

Ainda não consegui fazer um carregador balanceado . Tenho estudado muito sobre isso. Veja no meu Blog, o meu objetivo é esse. Veja o circuito carregador de bateria da furadeira Bosch. 

"Agora finalmente o que peço ajuda dos senhores, gostaria de trabalhar com todas baterias ligadas ou em série ou em paralelo em um conjunto só pra descarregarem todas de forma igual, não quero o robô andando fingindo que limpa quando a bateria do vácuo já se esgotou e a das rodas estão ali ali sobrando carga"

Essa é a situação ideal - células de bateria em série (pode até ter uma em paralelo) como são montadas nos packs de bateria de Laptop. 

"Uso dois módulos um step-up e outro step-down para acertos de tensões no motores, mas apesar da documentação dizendo que eles fornecem até 2 ou 3 A, percebi que após a conversão de tensão seja aumentando ou diminuindo o motor perde força, sei que se eleva a tensão a custo de corrente e se reduz a custo de dissipação de calor o que prejudica o projeto pois perco torque e queimo energia com calor dissipado  minando as baterias, alguém tem alguma ideia? outro circuito ? divisores resistivos perdem muito em calor, 7806 nem pensar como posso equilibrar isso?"

Não recomendo de forma alguma que use módulos step-up ou step-down para alimentar motores !

Nem reguladores lineares (situação pior ainda, pois tem baixa eficiência). 

Sugiro que use motores que usem a tensão da bateria para serem acionados. Todos aparelhos que tem motores são assim. Exemplo : se sua bateria é de 12V, todos os motores do seu aspirador devem ser de 12 volts. 

Usar módulos conversores, como você próprio confirmou, são sugadores de energia. 

Otimos estudos Jose Gustavo, estou estudando algumas alterações na disposição das baterias e controlar a tensão  por PWM ao inves de baixar a tensão simplesmente, conforme voce comentou !

obrigado pela força , vou postar mais fotos

Boa idéia em usar PWM .

Depois informe suas alterações. 

Caramba...não deu certo!!

Depois de conseguir fazer duas caixas com suspensão de molas para as rodas para subir em tapetes o que funcionou beleza, mas levou muito tempo pra ajustar..O controle de tensão po PWM não funcionou, usei tip 122 com na porta PWM, medindo a tensão dá pra regular direitinho com os valores de 0 a 255 mas quando ligo o motor em 255(tensão total) funciona bem mas quando menor a potencia ele até gira poram faz um barulho estranho e começa a SAIR FUMAÇA!!!..testei vários motores...não sei se o tip 122 sendo usado como um chaveamento rápido em pulsos de alta frequencia é o transistor ideal....pela ponte H funciona bem mas com o tip só se for led ou outro dispositivo que não seja motor...sabe algo sobre isso?

Jose Gustavo, conforme sugerido por vc e seus estudos decidi utilizar uma placa carregadora 4A-5A 4S com Proteção  para carga e monitoramento de descarga das baterias do meu projeto. Dessa forma o sistema de carga fica ideal, comprei 4 placas para carga de 4 baterias cada, como estao ligadas em série (pack de 4 baterias, são 16 no total) já fica fixo e não tenho mais que ficar desmontando o pack toda vez que quero carregar...o preço delas é baixo (U$1,79  com frete gratis pelo Ebay).  Agora estou estudando um display para monitorar o nivel de carga do conjunto para ficar ligado no robo. Infelizmente ainda tenho que usar step-down para controlar tensão de 3 motores que são de 6 volts, ainda não consegui uma forma melhor. Controlando a tesão por PWM o motor vibra faz "ziiiiiiii" e frita só com tensão baixa (metada da nominal), tentei também controlar a tesão sem pulso modulado apenas ajustando a resistência na base de um Tip122 até obter metade da tesão....porem o TIP também esquenta muito desperdiçando energia  demais.

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