Projekt 78b: ArduMower Ladestation

Autoren: Bröer, Adrovic
Betreuer: Prof. Schneider

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Aufgabe

Realisieren Sie eine Ladestation für den Ardumower

Erwartungen an die Projektlösung

Recherche zu Ladestationen kommerzieller Hersteller
Festlegung der Randbedingungen
Konstruktion der Ladestation in Solid-Works
Fertigung der Ladestation
Anschluss und Test der Ladestation
Wiss. Dokumentation der Lösung und Funktionsnachweis
Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Hinweis: Beachten Sie, dass der ArduMower die Station autonom anfahren soll.

Einleitung

Der ArduMower ist ein DIY-Projekt (Do-It-Yourself-Projekt) zum bau eines eigenen Rasenmähroboters. Eine grundlegende Hard- und auch Software (Freeware) können hierbei im Internet erworben, und dann nach belieben weiterentwickelt werden.

In diesem Projekt soll eine Ladestation für den ArduMower entwickelt werden, welche dieser autonom anfahren kann und den Roboter automatisch auflädt.

In einem ersten Schritt sollen bereits vorhandene Lösungen etablierter Hersteller recherchiert werden, um daraus eine eigene Lösung entwickeln zu können. Die Ladestation soll im zweiten Schritt in Einzelteilen mit SolidWorks, einem CAD-Programm, gezeichnet und danach als Baugruppe virtuell zusammengebaut werden. Die einzelnem Bauteilzeichnungen können dabei aus den 3D-Zeichnungen der Einzelteile abgeleitet werden. Im dritten Schritt soll die Ladestation gebaut werden. Der letzte Schritt besteht aus einem Funktionstest und der Fertigstellung der Dokumentation sowie der Vorbereitung und Durchführung einer Präsentation an der HSHL am 18.01.2019.

Projekt

Projektplan

Gantt-Chart

Gantt-Chart zur Erstellung der Ladestation

Erstellungstool für das Gantt-Chart: [1]

V-Modell

V-Modell zur Erstellung der Ladestation

Erstellt mit Microsoft Visio

Projektdurchführung

Allgemeine Lösungen

Als Projektplan wurde ein Gantt-Chart mit der Software GanttProject (Freeware) erstellt (siehe Anhang). Anschließend wurde der ArduMower mit einem Maßband vermessen um daraus die grundlegenden Abmessungen für die Ladestation ableiten zu können. Durch die Recherche zu bereits existierenden Lösungen ist als allgemeines Design ein einfacher Unterstand ausgewählt worden, welcher den Roboter während des Ladens vor Feuchtigkeit schützt. Die Einzelteil- und Baugruppenzeichnungen werden in SolidWorks erstellt und anschließend zur Dokumentation im Wiki-Artikel hinterlegt.

Mechanische Lösung

Als allgemeines Design ist ein einfacher Unterstand ausgewählt worden, welcher den Roboter während des Ladens vor Feuchtigkeit schützt. Der Unterstand wird mit Aussparungen sowie Führungsblöcken versehen, um dem Roboter zentriert an die Ladeanschlüsse fahren lassen zu können. Die Einfahrt zur Ladestation wird offen gelassen, damit der ArduMower die Ladestation autonom anfahren kann. Als Hauptmaterial der Ladestation wird Sperrholz genutzt, da dieses einfach und schnell zu bearbeiten und günstig und leicht zu beschaffen ist. Das Sperrholz wird mit einer Holzschutzlasur versehen um Feuchtigkeit standhalten zu können und ein aufquellen des Holzes zu verhindern. Die Ladeanschlüsse werden im oberen Bereich der Ladestation als Metallstreifen an einem Querbalken befestigt, da die Ladeanschlüsse am ArduMower als Metallstreifen unter der oberen Abdeckung realisiert sind und so über einen einfachen Kontakt der Ladeanschlüsse mit den Ladestreifen der Roboter geladen werden kann. Der Spannungstransformator wird an der Rückseite der Ladestation angebracht. Eine Steckdose wird an der Rückwand angebracht, um den Trafo mit Spannung versorgen zu können. Das Dach der Station wird mit zwei Scharnieren an der Rückwand befestigt. Somit ist ein öffnen des Daches der Station möglich um Wartungs- und Montagearbeiten zu vereinfachen. Eine Stütze für das Dach wird an der Seitenwand vorgesehen. Die Station wird mit Holzschrauben verschraubt.

Elektrische Lösung

Ein bereits existierendes Ladegerät für den ArduMower wird als Kaufteil eingekauft. Ein Transformator von 230 V auf 24 V ist in das Ladegerät integriert und muss nicht einzeln realisiert werden. Die Ladeanschlüsse werden über Aderleitungen mit Spannung versorgt, welche mittels Kabelschuhes und Schraube hinter den Metallanschlüssen befestigt werden. Die Aderleitungen werden am Ladegerät angeschlossen und zu den Ladeanschlüssen geführt. Das Ladegerät wird von einer an Rückwand befindlichen Schukoteckdose mit Spannung versorgt. Von der Steckdose führt eine fünf Meter lange NYM-J 3x1,5 Leitung zu einem Stecker. Dieser kann an eine gewöhnliche Steckdose angeschlossen und so die Ladestation mit Spannung versorgt werden.

Sonstige Lösungen

Die Funktion der Ladestation wird mittels Multimeter nachgewiesen. Das Video wird mithilfe einer Videokamera aufgenommen und mit dem Programm „MovieMaker“ von Microsoft bearbeitet. Die Aufsteller für die Live- Vorführung auf der Messe am 18.01.2019 werden mittels Microsoft Word erstellt und gedruckt.

Ergebnis

Zusammenfassung

Lessons Learned

es ist sinnvoll das Projekt im voraus zu strukturieren:
- so entstehen weniger Probleme während des Projekts
- ein klarer Leitfaden für das Projekt entsteht
- Aufgaben lassen sich aufteilen
das Projekt kann im voraus nur schwer bis ins Detail geplant werden, da z.B. geplante Bauteile nicht vorhanden sind und ersetzt werden müssen
die Zeitplanung basiert oft auf Erfahrungswerten, die in diesem Fall nicht vorhanden waren ==> Zeitplanung musste geändert werden
SolidWorks wurde nicht als ideales CAD-Programm empfunden ==> Inventor einfacher im Bezug auf das Erstellen und Ableiten von Einzelteil- und Baugruppenzeichnungen
Auf Verpolung der Anschlüsse des Ladegeräts ist zu achten; sonst Zerstörung des Geräts möglich
evtl. Sicherung vorsehen
Verfügbarkeit von Ersatzgeräten sollte geprüft werden

Projektunterlagen

YouTube Video

Um das Video auf YouTube zu sehen einfach hier klicken

Oder den QR-Code scannen:

Weblinks

Erstellungstool für das Gantt-Chart: https://www.ganttproject.biz
SolidWorks: https://www.solidworks.com/de
Wikipediaartikel zu CAD: https://de.wikipedia.org/wiki/CAD
Wikipediaartikel zu Microsoft Visio: https://de.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visio
Link zum YouTube-Video: https://www.youtube.com/watch?v=dXb-uPqyxnU&feature=youtu.be
QR-Code generiert mit: https://www.qrcode-generator.de/
Daten des Ladegeräts: https://www.marotronics.de/Ladegeraete-fuer-den-Ardumower-Akkus-24V-mit-Status-LED-auch-fuer-Li-Ion-Akkus
Datenblatt Stecker: https://www.schaecke.at/aus/Kategorien/Installation/Steckvorrichtungen/SCHUKO-Stecker/Stecker-mit-Abzug-grau/p/2485087

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Literatur