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30A Stromsensor

Stromsensoren für die Motoren

 

Da der Sabertooth Motorcontroller mit 100 Euro so ziemlich das teuerste an der Bastelei ist, wollte ich eine Sicherheitsschaltung bauen die verhindert das der Controller überlastet wird. Sollte ein Rad blockieren können schnell Ströme entstehen die die angegebenen 25 Ampere locker übersteigen – Im schlimmsten Fall entsteht “Magic Smoke” und das Teil ist für die Tonne.

Die Überlegung: Beide Motoren bekommen Stromsensoren. Wenn einer der Sensoren über x Sekunden einen Strom über 25 Ampere misst, werden die Motoren sofort abgeschaltet.

 

ACS714 Stromsensor (-+30A)

Die Wahl fiel auf den ACS714 Stromsensor (Watterott). Das Modul kann Ströme bis 30 Ampere in beide Richtungen messen und den Messwert als analoge Spannung ausgeben. Die Versorgungsspannung beträgt 5V. Es gibt als Signal bei 0 Ampere eine Spannung von 2,5 Volt aus. Der Grund dafür liegt an der bidirektionalen Messung: Bei +30 Ampere werden 5V ausgegeben, bei -30 Ampere sind es 0V. Dieses ist wichtig da die Motoren auch als Generator funktionieren wenn diese manuell bewegt werden. Das Modul hat eine Auflösung von 66mV/A

Anschluss an den Arduino

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Sabertooth Motorcontroller

Für die Regelung der Rollstuhlmotoren musste eine Lösung gefunden werden. Eigentlich hatte ich überlegt das original Steuergerät vom Rolli zu nutzen – allerdings war im Netz nichts über das System zu finden. Klar war, das es einen CAN-Bus zur Kommunikation mit dem Joystick nutzt. Da der Joystick aber (neben den Batterien) nicht mehr vorhanden war, musste eine andere Lösung her.

Die Mindestanforderungen: Regelung über PWM, Ansteuerung mit Signalen zwischen 3,3 und 5V vom Mikrokontroller, Ausgang mindestens 20A pro Motor bei 24V.

Eine Option war der selbstbau zwei H-Brücken (Vierquadrantensteller) mit MosFET-Transistoren. Theoretisch eine recht simple Schaltung – Praktisch hat das ganze allerings einige (EINIGE!!!) Fallstricke, angefangen bei der Auswahl der richtigen FETs bis zur richtigen Abschirmung gegen EM-Störungen. Ausserdem verzeihen die Ströme bei der Leistung der Motoren keine Fehler (Stichwort: Magic Smoke) 😉 Da ich ausserdem keine Möglichkeit habe Platinen selber herzustellen blieb nur die Lösung das ganze auf Lochrasterplatinen aufzubauen. – Ne, lieber nicht…

Also Plan B: Fertig kaufen…

Einige Abende wurde dann Google, iihBay etc. befragt welche Motorregler für meinen Anwendungsfall geeignet sind. Schwieriger als gedacht… Entweder die Regler waren viel zu unterdimensioniert (5A, max. 12V) oder hatten nicht die Möglichkeit per PWM von einem Mikrokontroller angesteuert zu werden.

Ich bin dann allerdings über einige Blogposts von Roboterbauern gestolper die immer wieder den selben Regler eigesetzt haben: Den “Sabertooth 25A Dual Motor Driver” von Dimension Engineering.

Das Teil ist die Eierlegende Wollmilchsau unter den Reglern!

Der Sabertooth ist ein Dual-Regler, kann also zwi Motoren unabhängig von einander ansteuern. Er hat einen großen Spannungsbereich von 6-30Volt und verträgt 25A Dauerstrom pro Motor! Das Highlight ist allerdings die Vielseitigkeit: Der Regler hat einen eigenen Mikrokontroller der verschiedene Steuermöglichkeiten zulässt: Steuerung per Analogsignal (0-5V),  über einen normalen Modellbauempfänger, per PWM Signal und (sehr genial) per seriellen Kommandos (TTL UART). Mit der Funktion einen normalen Modellempfänger anschliessen zu können habe ich meine ersten Runden gedreht.

Er wird ausserdem als “regenerativ” beworben. Das bedeutet: Wenn der Rollstuhl bremst wird die gewonnene Energie aus den Motoren wieder in die Akkus zurückgeführt statt einfach in den Motorwicklungen verheizt zu werden.

Also ein super Teil – mit einem Makel: Dat Mopped kost schlanke 100 Euronen… :-/

Sabertooth 2x25A Motorcontroller

Der Rollstuhl ist da, los gehts!

 

Als Basis habe ich mir einen “Invacare Eurostorm” organisiert. Das ganze Gerät gabs für 45 Euro, allerdings ohne Akkus und ohne Steuerjoystick. Trotzdem ein super Schnäppchen. Allein die Motoren gehen bei ihBay nicht unter 100 Euro weg.

450 Watt Motoren auf 24 Volt. Genug Leistung also :)

Ersteinmal auseinandernehmen. Sitz – weg, Stützen – weg, Lichtanlage – bleibt noch.