ElektorWheelie

ZZZZOOM - die Elektronik des Elektro-Zweirads der besonderen Art

Im ersten Artikel über den Selbstbau des sich selbst balancierenden einachsigen Elektro-Rollers stellen wir die kompakte Elektronik-Baugruppe vor. Ein ATmega32 verarbeitet die Steuer- und Sensordaten und regelt über die Leistungsstufen der beiden Motore die Fahrtrichtung, die Fahrgeschwindigkeit und die Balance des elektrischen Stehrollers - vom Stillstand bis zu einer Geschwindigkeit von 18 km/h. Die Elektronik des ElektorWheelie verarbeitet die Signale eines Steuerpotis, eines Beschleunigungssensors und eines Winkelsensors und steuert abhängig davon mittels PWM und MOSFETs die Drehrichtung und das Drehmoment der beiden Motoren.

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Was ist Elektor-Exklusiv?

Material

080718-PCB.pdf

080718-11.zip

Extra-Info / Update

Eigenschaften
- 2 x 500-W-DC-Getriebemotoren
- 2 x 12-V-Blei-Vlies-Akkus (AGM) mit 9 Ah
- 2 x 14 Zoll luftbereifte Kunststoffräder
- H-Brücken-PWM-Motorsteuerung mit bis zu 25 A
- Automatische Abschaltung beim Absteigen
- Fail-safe-Notabschaltung
- Akku-Ladestandsanzeige
- Max. Geschwindigkeit 18 km/h
- Reichweite: ca. 8 km
- Gewicht ca. 35 kg

Sensoren:
Gyroskop Invensense IDG300 (IDG500)
Beschleuningungssensor Analog Devices ADXL 320
Stromsensor Allegro ACS 755-SCB 100

Mikrocontroller:
ATmega16 (Motorsteuerung)
ATtiny25 (Stromüberwachung)

Compiler:
BASCOM-AVR (Basic-Compiler)

Korrektur:
Im Schaltplan ist R6 versehentlich noch mit 4k7 angegeben. Um die angegebene Spannung von 15 V am Ausgang von IC11 zu erreichen, muss R6 aber mit 2k2 dimensioniert werden (oder alternativ R5 mit 4k7 statt 6k8).

Stückliste

Hauptplatine
Widerstände:
R1,R6,R13,R14,R18…R22 = 4k7
R2 = 100 k
R3,R11,R15 = 10 k
R4 = 2k2
R5 = 6k8
R7…R9 = 240 ?
R10 = 68 k
R12 = 15 ?
R16 = 150 ? (2 W)
R17 = 1 k
R23…R30 = 4,7 ?
Kondensatoren:
C1…C3 = 470 µ/ 63 V
C4...C9,C25 = 4µ7/100 V
C10,C21 = 47 µ/63 V
C11...C17,C20,C22,C24,C26..C34,C36 = 100 n
C18,C19 = 25 p
C23 = 1 µ/63 V
C35,C37 = 470 n
Halbleiter:
D1…D4 = 1N4936
IC1...IC4 = IR2184 (International Rectifier)
T1…T8 = IRF1405 (International Rectifier)
IC5 = ACS755 SCB-100 (Allegro Microsystems)
IC6 = 7805
IC7 = ATMEGA32 PDIP (Atmel)
IC8,IC9 = 4001N
IC10 = ATTINY25-PDIP (Atmel)
IC11 = MIC2941 (Micrel)
LED1 = LED, 3mm, grün
LED2 = LED, 3mm, gelb
LED3 = LED, 3mm, rot
Außerdem:
X1 = 16-MHz-Quarz
K1,K2 = Buchsenleiste, 5-mm-hoch, 2,54-mm-Raster
K3 = Stiftleiste 5 pol., 2,54-mm-Raster
K4 = Stiftleiste 2x5 pol., 2,54-mm-Raster
MA,MB = Anschlussklemme 2 pol., 6,35-mm-Raster

Sensorplatine
Widerstände:
R3,R4 = 75 ?, SMD 1206
Kondensatoren:
C1 = 2µ2/16 V, SMD 3216
C16 = 4µ7/6 V, SMD 3216
C2,C9 = 220 n, SMD 0603
C11,C12 = 1 µ, SMD 0603
C3,C4 = 2n2, SMD 1206
C10 = 100 n, SMD 1206
C14,C15 = 100 n, SMD 1206
Halbleiter:
IC1 = IDG-300 QFN40 (Invensense)
IC2 = ADXL320 (Analog Devices)
IC3 = LP2980 (National Semiconductor)
Außerdem:
K1,K2 = Stiftleiste 10 pol., 2,54-mm-Raster
Potentiometer 5 k lin, Cermet, 6-mm-Achse