#

Robot-bil i byggsats

Robot-bil i byggsats

Jag har en plan om att bygga en robot. Det ska bli en ganska smart robot med bildigenkänning med hjälp av AI och machine learning och den ska kunna köra eller gå ute i terrängen.

Men det är en ganska ambitiös plan och jag behöver först lära mig vilka delar och komponenter som behövs och hur de ska vara dimensionerade. Så jag har köpt ett litet leksaks-robot-kit att börja labba med. Det är en ganska simpel, men lite smart, bil.

Robotbilen ska klara av att köra framåt och detektera hinder. Om den upptäcker ett hinder ska den kunna svänga eller backa undan och köra vidare.

Robotens "hjärna" bygger på en Arduino och den styr bilen med hjälp av en motordrivare och en servo-shield. Den har en avståndsmätare monterad på ett servo så att den kan mäta avstånd åt olika håll.

Det finns två enkla DC-motorer med utväxling, som är direkt monterade på hjulen.

Slutligen finns det en batterihållare för 6 st AA-batteriar, dvs totalt 9V.

Visa inlägg
Julpyssel med Arduino

Julpyssel med Arduino

God jul alla läsare!

Här sitter jag och myspysslar lite med en Arduino på juldagen. Hoppas att du också fick några roliga el-prylar i julklapp.

Visa inlägg
Spektrum DX9 Black edition

Spektrum DX9 Black edition

Jag har skaffat en ny radio för att styra mina racingdrönare. Men såklart kan jag styra andra saker också, tex min robot som jag håller på att bygga.

Det blev en Spektrum DX9 Black edition, vilket betyder att den är svart och att den har 9 kanaler. Jag kan alltså styra 9 olika axlar, servon eller motorer samtidigt vilket är rätt coolt.

Visa inlägg
Första fält-testet av LiPo-laddaren med solceller

Första fält-testet av LiPo-laddaren med solceller

Jag har varit ute och flugit drönare och passade på att ta med solcellspanelen och laddaren ut för ett fält-test. Som ni kan se fungerar den fint! Jag laddar inget men laddaren är igång och solcellspanelen levererade bra, runt 40 till 60 W i eftermiddagssolen.

Det är lite svårt att få den vikbara panelen i optimal position. Jag skulle nog behöva någon form av ben eller stativ. Nu lutar jag den bara mot något stort och då viker den sig lite vilket gör att det är svårt att få båda panelhalvorna att vara lika lutade mot solen.

Jag har inte börjat flyga FPV än (med kamera i drönaren och glasögon som visar bilden) men en bra grej vi kom på var att DJIs FPV-glasögon kan drivas från den här anläggningen. Istället för att koppla in en batteriladdare kan vi koppla in glasögonen. Då slipper vi ha med ytterligare ett LiPo-batteri som ska hanteras och laddas. Glasögonen ansluts med en XT60-kontakt och det gör laddaren också, så det var bara att koppla in. Smidigt!

När jag lite senare skulle testa att ladda ett batteri var dock laddaren helt död. Jag funderade på om den fått nån strömspik och gått sönder eller om en säkring gått. Eller om regulatorn inte kunde leverera tillräckligt med ström. När jag provade att koppla in glasögonen fungerade de som vanligt så det verkade inte vara något fel på solcellsregulatorn.

När jag kom hem igen kopplade jag in laddaren i vägguttaget och då fungerade den som vanligt igen. När jag testade att koppla in den i solcellsregulatorn igen fungerade den även där och det gick att ladda med den. Jag misstänker att det var överhettningsskyddet i laddaren som slagit till och stängt av den. I laddarens inställningar kan man se att den ska stänga av över 50 grader och det kan det nog ha blivit i laddaren efter att ha stått i solen några minuter.

Jag får vara noga med att ställa laddaren i skuggan i fortsättningen och se om det hjälper.

Visa inlägg
Säkra spänningsnivåer för ett LiFePO4-batteri

Säkra spänningsnivåer för ett LiFePO4-batteri

Här kommer en komihåg-lapp till mig själv. Kanske kan den hjälpa dig också.

1S 3,3V: 2,5 – 3,6 V

2S 6,6V: 5,0 – 7,2 V

3S 9,9V: 7,5 – 10,8 V

4S 13,2V: 10,0 – 14,4 V

Dessa spänningsintervall får inte understigas/överstigas när man hanterar LiFePO4-batterier. För 12V-system gäller alltså 10,0-14,4V.

Visa inlägg
Solcellsregulator med MPPT

Solcellsregulator med MPPT

Nu har min solcellsregulator kommit. Det är en Epever Triron2210N som ska klara 20A och som har MPPT-teknik för maximal effektivitet.

MPPT, Maximum Power Point Tracker, är en teknik för att öka effektiviteten hos solceller. Om jag har förstått rätt så ser regulatorn till att batterier får optimal spänning för laddning, vilket väl är ca 14V för ett 12V-batteri. Solcellen är på 18V vid full sol och skillnaden mellan 18V och 14V behöver regleras. I en PWM-laddare regleras spänningen ner och den överskjutande spänningen förloras. I en MPPT-laddare kan strömmen i spänningsskillnaden tas tillvara.

Jag ska ha regulatorn till min portabla LiPo-laddstation. Regulatorn var rätt kraftig så jag behöver bygga någon form av ställning, hållare eller låda som jag kan fästa den på. Tillsammans med batteriet och LiPo-laddaren skulle jag vilja få till någon smart portabel lösning som bara är att slänga in i bilen när jag ska iväg och flyga mina drönare.

Uppdatering: Fungerar ej med LiFePo-batterier utan ytterligare moduler

Jag köpte den här regulatorn eftersom den sades stödja LiFePo4-laddning, men när jag hade byggt upp mitt system och kopplat in den här visade det sig att det inte gick att ställa in LiFePo som batterityp. Det finns bara inbyggt stöd för bly-batterier. När man läser manualen står det "att en ingenjör ska ställa in värden" och det trodde jag var lugnt eftersom jag är en ingenjör. Det som inte står i manualen är att man måste köpa ytterligare en modul (antingen en wifi-modul eller en USB-sladd eller en fristående display-modul). USB-sladden kostar några hundralappar och fungerar endast med PC med Windows och wifi-modulen fungerar endast med Android. Ev även iOS, men den appen verkar bara finnas på kinesiska och recensionerna säger att den krashar hela tiden. Enda alternativet för mig är att köpa den fristående displayen för ytterligare ca 500 kr.

Detta stod inte heller på butikens hemsida så jag är lite besviken på informationen även från dem. Har mailat de nu och får se vad de svarar.

Just nu skulle jag verkligen inte rekommendera en Epever-regulator om du vill använda den med LiFePo-batterier.

Uppdatering: Butiken har tagit tillbaka regulatorn och gett mig pengarna tillbaka.

Visa inlägg
Bygga en solcellsladdare för LiPo-batterier

Bygga en solcellsladdare för LiPo-batterier

Jag har börjat bygga och flyga små racing-drönare. Det är små drönare med fyra propellrar (quadcopter), ca 15-40 cm stora. Man kan utrusta drönarna med kamera och ha goggles som man tittar i, då kallas det för FPV (first person view).

Drönare är inte så energieffektiva, allt som håller dem uppe är propellrarnas ständiga snurrande, så det går åt mycket energi när man flyger. I går när vi var ute räckte ett 1S 700 mAh batteri ca 7 minuter på en liten drönare. Så om man vill flyga mer än 7 minuter måste man ha fler fulladdade batterier med sig eller kunna ladda batterierna.

Läs mer om LiPo på min sida om Säker laddning av LiPo-batterier.

Eftersom LiPo-batterier inte ska lagras fulladdade, men måste vara fulladdade för att flyga, har jag ett problem. Om jag vill gå ut och flyga en vacker dag måste jag först ladda upp mina batterier, vilket kan ta ganska lång tid, sedan ta med alla och gå ut och flyga ca 7 minuter per batteri, och sedan gå hem igen och ladda.

Varje batteri tar ett tag att ladda och kräver att det kopplas i och ut ur laddaren så det blir mycket jobb för att ladda, säg, 4 batterier.

Min tanke är därför att jag vill ha en portabel laddstation som jag kan ha med mig ut på fältet. Jag tänker att jag ska ha med mig en LiPo-laddare och en strömkälla så att jag kan ladda ett batteri samtidigt som jag flyger med ett annat. Det går inte lika snabbt att ladda upp ett batteri som det tar att ladda ur det så jag får anpassa mig till laddhastigheten. Jag kan tex ha med mig 2 batterier ut, flyga slut dem och sedan sätta dem på laddning, ett efter ett, medan jag sitter och gottar mig i solen. Eller så kan jag ha med mig fler batterier så att jag kan flyga/ladda en hel dag utan att behöva åka hem. Hur många batterier som krävs för en hel flygdag beror på hur snabbat jag kan ladda upp dem.

Effektåtgång

Jag har precis köpte en ny laddare till mina LiPo-batterier, den kan leverera 2 * 100W. Den har alltså 2 separata laddare på 100W vardera och kan totalt leverera 200W. Antagligen kommer jag inte ladda med så stor effekt, inte ens mina 4S klarar att ladda med så stor effekt. Så vi kan räkna på 200W som max-effekt.

Solceller som strömkälla till laddaren

Som strömkälla har jag tänkt att ha solceller. Jag gillar ju att vara ute och flyga när det är sol och att sitta i solen när jag inte flyger så det känns som en bra kombination.

Solceller levererar inte exakt den spänning man vill ha, de kan variera rätt kraftigt beroende på hur mycket ljus de får. 1 solcell ger max 0,5V och man kopplar ihop dem i serie, vanligtvis 36 stycken, vilket då blir 18V. Dessa 18V ska sedan justeras ner till 12V med hjälp av en spänningsregulator så att ett batteri kan laddas och hjälpa till att jämna ut spänningen.

Ett solcellssystem har oftast en speciell spänningsregulator som kallas för solcellsregulator eftersom den ska förstår sig på solcellen, förstå hur man laddar batteriet och växla mellan dessa för att leverera ström till behovet.

För att ladda mina LiPo-batterier behöver jag alltså ett system med:

  • Solceller, 18V
  • Solcellsregulator
  • Batteri för att lagra ström och jämna ut spänning från solcellen
  • LiPo-laddare

Det kanske hade gått att koppla solcellerna direkt till LiPo-laddaren (utan ett mellanlagringsbatteri och ytterligare en laddare) men jag tror att det är bättre för laddaren om den får en jämn och stabil spänning. Dessutom kan jag ladda min batterier från mellanlagringsbatteriet, om jag har ett sådant, om solen är i moln eller om jag inte orkar fälla upp solcellerna.

Dimensionera systemet

Nu när jag vet vilka komponenter jag behöver är det dags att dimensionera upp systemet. Som jag skrev ovan vet jag att min laddare drar max 200 W (kanske lite mer eftersom detta är uteffekten, men vi kan räkna med den eftersom jag inte tror att jag har något behov av att maxa uteffekten).

Nu kan man ju enkelt tänka sig att om jag vill plocka ut 200W i ena ändan av systemet så behöver jag stoppa in 200W i andra ändan. Och så är det ju, men det finns några ytterligare faktorer som påverkar beräkningen, framförallt tid.

En solcellspanel har en angiven uteffekt, tex 35W, 50W, 180W. Eftersom jag vet att jag vill kunna slänga in min panel i bilen och lätt kunna bära den några meter och fälla upp den på en gräsmatta är jag ganska begränsad av den fysiska dimensionen och vikten på panelen. En 180W-panel tror jag är i största laget (150 x 70 cm, 11,2 kg) om jag ska orka ta med den varje gång.

En 180W-panel levererar max 180W. Om panelen skuggas eller om de infallande strålarna inte är i optimal vinkel minskar uteffekten. Så jag vet redan nu att jag inte kommer att kunna levererar de 200W som behövs för laddaren. Men eftersom faktorn tid spelar in kanske den effekt som solpanel levererar kan räcka ändå, om jag inte laddar 100% av tiden.

Exempel 1, mini-drönare

Låt oss göra ett realistiskt exempel. Säg att jag har en mini-drönare som går på 1-cellsbatteri och att jag har 3 stycken 1-cells-batterier på 700 mAh och att varje flygning drar 500 mAh (innan drönaren blir för seg och tråkig att flyga) och att varje flygning varar 5 minuter. Mellan varje flygning behöver jag 5 minuter för att byta batteri, sätta det gamla på laddning, ställa in radion osv.

Ett 1-cellsbatteri laddas med 3,7V och jag vågar ladda med 2C, alltså 1,4A (0,7 Ah 2C), då blir effekten P = U I = 3,7V * 1,4A = 5W. Om jag laddar två batterier samtidigt blir effekten 10W. Det tar dock längre tid att ladda ett batteri än att flyga slut på det. Ett sådant här batteri tar ca 30 minuter att ladda fullt (denna siffra behöver verifieras) då laddaren laddar snabbt i början men långsammare mot slutet.

Om vi återgår till mina 3 batterier så innebär detta att jag kan flyga 5 minuter med första batteriet och måste sedan vänta 30 minuter innan det är fulladdat och jag kan använda det igen. Under tiden kan jag börja använda batteri nummer 2 och sedan sätta det på laddning. När jag även har flugit klart med det tredje batteriet borde det ha gått 25 minuter från att jag började flyga. Batteri 1 är fortfarande på laddning och behöver 10 minuter till så om jag vill fortsätta flyga räcker inte 3 batterier. Allt detta är begränsningar i laddaren så än så länge behöver inte ta med solcellerna i dimensioneringen.

Så för att flyga konstant behöver jag 4 batterier och kommer att dra ca 10W från laddaren hela tiden. I det här fallet kanske en solcellspanel på 20W skulle räcka?

Exempel 2, racing-drönare med 4S-batteri

Ett annat realistiskt exempel är att testa med min racingdrönare som går på 4 celler (4S). För att vara snäll mot batterier vill jag ladda med max 3C. Mina batterier i det här exemplet är på 1550 mAh styck och 3C blir då 4,7A eller 44W. Om jag laddar 2 sådana är jag uppe i 88W och då börjar solcellspanelen bli begränsningen.

Jag behöver flyga lite mer för att se hur mycket batterierna kan leverera innan de är för svaga för att vara roliga att flyga med. Och därefter testa hur snabbt det går att ladda dem, innan jag kan fortsätta räkna på detta.

Fortsättning följer...

Visa inlägg
Säker laddning av LiPo-batterier

Säker laddning av LiPo-batterier

Racing-drönare

Jag har börjat bygga och flyga små racing-drönare. Det är små drönare med fyra propellrar (quadcopter), ca 15-40 cm stora. Man kan utrusta drönarna med kamera och ha goggles som man tittar i, då kallas det för FPV (first person view).

Drönare är inte så energieffektiva, allt som håller dem uppe är propellrarnas ständiga snurrande, så det går åt mycket energi när man flyger. Eftersom man vill kunna flyga med snabba accelerationer och tvära vändningar krävs en strömkälla som kan leverera mycket ström snabbt. LiPo, litium-polymer, är en batterityp som klarar detta och är därför den klart vanligaste batteritypen vid RC-flyg. En liten drönare brukar ha ett en-cells-batteri och en större drönare fyra-cells eller sex-cells-batteri, dessa benämns 1S, 4S respektive 6S. En LiPo-cell är på 3,7 V och har ett batteri fler celler seriekopplas dem till högre spänningar.

  • 1S = 3,7V
  • 4S = 14,8V
  • 6S = 22,2V

På den drönaren jag har byggt har jag ett 4S-batteri och därmed 14,8V. Det är en trevlig spänning eftersom den enkelt går att omvandla till 12V som är en vanlig spänning för olika utrustningar, som tex 12V-motorer.

Som jag skrev ovan så drar drönarna ganska mycket ström vilket gör att varje batteri bara ger några minuters flygtid. I går när vi var ute räckte ett 1S 700 mAh batteri ca 7 minuter på en liten drönare. Så om man vill flyga mer än 7 minuter måste man ha fler fulladdade batterier med sig eller kunna ladda batterierna.

Laddning av LiPo-batterier

För att ladda ett LiPo-batteri är det väldigt viktigt att man har en bra laddare, cellerna är nämligen mycket känsliga för överladdning, urladdning, fel spänning, omvänd polaritet och fel temperatur! Man måste ha en laddare som klarar av LiPo-batterier och om man ska ladda mer än 1S (en cell) krävs dessutom en balanseringskabel så att laddaren kan ladda varje cell specifikt för att se till att alla celler alltid ligger på samma nivå.

En LiPo-cell får (lite beroende på märke och material) inte understiga ca 3 V och inte överstiga 4,2 V. Om detta inte respekteras finns stor risk för att batteriet skadas och kan börja brinna. Använd därför aldrig något annat än en bra LiPo-laddare till dina LiPo-batterier.

Att ladda upp ett LiPo-batteri är som sagt en känslig process. För att inte förstöra batteriet kan man ladda det med samma strömstyrka (ampere-tal) som batteriet har kapacitet, ett 1500 mAh-batteri kan man alltså ladda med 1,5A. Detta kallas 1C. Vissa batterier går att ladda med högre ström än 1C, tex 2C (vilket då skulle bli 3 A i vårt exempel, 2 * 1,5A). Kontrollera just dina batterier för att ta reda på hur stark laddström de klarar av.

På mitt senaste batteri (ett 4S, 1550 mAh) står det "Never charge above 5C" vilket skulle innebära att det klarar av att laddas med 5 * 1,550A = 7,75A.

Risk för explosion och brand

Om du laddar ett LiPo-batteri på fel sätt, tex anger fel antal celler i laddaren när du påbörjar laddningen kan det börja brinna explosionsartat! Var mycket noggrann när du ställer in laddningen och se till att balanseringskabeln är ansluten till laddaren om du laddar batterier med mer än 1S (en cell).

Ställ in laddaren på "LiPo balance", inte "LiPo charge", för att aktivera balanseringsfunktionen.

Se till att batteriet inte är skadat på något sätt. Ett LiPo-batteri är optimerat för att väga så lite som möjligt och därför har det oftast inga skyddshöljen mer än ett tunt plastlager. Om batteriet utsätts för vassa föremål, stötar, krasher eller sammanpressning kan cellerna skadas. När det händer kan motståndet i batterit öka vilket kan resultera i brand. Använd aldrig ett skadat LiPo-batteri! Se till att det laddas ur på ett säkert sätt och därefter lämnas till återvinning.

Lagring av laddade LiPo-batterier

LiPo-batterier är känsliga för att lagras med hög spänning. Lagra aldrig fulladdade LiPo-batterier! Se till att de laddas ur (eller upp) till lagringsspänning (3,8V). En bra laddare kan ladda upp/ur ett LiPo-batteri till rätt spänning för lagring.

Läs mer om LiPo-laddning på www.propwashed.com/lipo-battery-charging-basics

Visa inlägg
Test av HiFiBerry DAC+ Light

Test av HiFiBerry DAC+ Light

HiFiBerry DAC+ Light är ett litet ljudkort, specialgjort för en Raspberry Pi.

Kortet passar fint ovanpå en Raspberry och ger en ljudutgång som du kan koppla in i en förstärkare.

Jag har fått ljud i kortet med lite olika mjukvaror, men jag tror att jag har problem med strömförsörjningen. När jag bara körde Raspberryn har strömmen räckt, men ljudkortet tar ström via pinnarna, från Raspberryn, så jag tror att jag måste hitta ett bättre nätaggregat för att strömmen ska räcka även till min WiFi-dongle som sitter i ett av USB-uttagen. Jag är inte helt säker ännu, men allt verkar lite instabilt så strömmen är min misstanke.

Återkommer när jag vet mer.

Visa inlägg
Arduino Pro mini-klon från Kina

Arduino Pro mini-klon från Kina

Jag beställde hem några olika Arduino-kloner från AliExpress, bland annat den här "Pro mini".

När man ska bygga in Arduinon i små projekt är det trevligt att ha dessa små kort. Tänkt dock på att du får fixa USB-interfacet och strömförsörjningen på egen hand. Jag brukar använda min "stora" Arduino (Uno) för att programmera dessa små.

Det är rätt imponerande att ha 14 digitala in/utgångar och 4 analoga på detta lilla kort!

Visa inlägg
ESP8266 för trådlös uppkoppling av bevattningssystemet

ESP8266 för trådlös uppkoppling av bevattningssystemet

ESP8266 är ett WiFi-kort med inbyggd processor och minne för enklare applikationer. Att ha en mikrodator med trådlös uppkoppling är fantastiskt för små roliga projekt i hemmet.

Här håller jag på med mitt tomat-bevattningssystem som ska kunna rapportera fuktighetsnivå och ta emot kommandon från en server.

ESP8266-kortet sitter på ett TinyMCU-kort som gör montering och lödning lite enklare. Det finns även ett USB-interface och spänningsomvandling färdigt på det här kortet.

Tyvärr finns det bara en enda analog ingång så jag har fått lägga till en krets som gör att jag kan switch mellan mina två fuktsensorer och läsa av bara en i taget.

Visa inlägg
ESP8266 på ett NodeMCU

ESP8266 på ett NodeMCU

Det här är ett litet härligt kort, ett NodeMCU. Det har både USB-interface, spänningsomvandling och ett ESP8266 för trådlös uppkoppling via WiFi.

Kortet är perfekt för IoT-projekt i hemmet eller där det finns WiFi och du behöver kommunicera med en server. Planen är att detta ska bli hjärnan i mitt tomat-bevattningsprojekt. För det projektet behöver jag kunna rapportera fuktighetsnivåerna i jorden till en server. Jag vill även ha möjlighet att justera bevattningsintervallen och nivåerna via en webbsida.

Visa inlägg
Prototyp av bevattningssystemet med Arduino och pumpar

Prototyp av bevattningssystemet med Arduino och pumpar

Jag hittade en gammal digital-tv-box som får fungera som housing till mitt tomatbevattningsprojekt. I lådan har jag installerat två pumpar (en av dem syns överst i bild), en arduino, en display samt anslutningar för strömförsörjning och sensorerna som ska mäta fuktnivåerna i jorden.

Här testkör jag hela systemet innan sista monteringen.

Visa inlägg