Kurze Einführung:
Die meisten Versionen meiner Nachbrenner können den Motor im Stillstand nicht bremsen.
Das ist in bestimmten Situationen oder bei bestimmten Roboter-Konstruktionen unpraktisch.
Auf dieser Seite sollen verschiedene Lösungen für Motorbremsen vorgestellt werden.
Wirkungsprinzip:
Einen Gleichtrommotor kann man "bremsen", indem man die beiden elektrischen Anschlüsse
direkt miteinander verbindet. Das ist ein elektrischer Kurzschluss – man muss also dafür
sorgen, dass die Spannungsversorgung (in unserem Fall also der Motor-Ausgang des Nachbrenners) nicht
gleichzeitig auch kurzgeschlossen wird!
Wenn man jetzt versucht den Motor zu drehen, verhält er sich wie ein Generator (Dynamo), der
einen zu großen Verbraucher angeschlossen bekommen hat. Es ist noch möglich, den Motor zu
drehen, aber es kostet größere Kraft als bei einem Motor im Leerlauf.
Elektronische Bremse:
Man kann diesen Kurzschluss erreichen, indem man in der Motor-Ansteuerung beide Seiten des Motors
mit demselben Batteriepol verbindet. Das macht zum Beispiel der RCX, wenn man die Ausgänge
auf OUT_OFF schaltet.
Das Bobby-Board kennt keine solche Betriebsart. Mann könnte aber so etwas durch Erweiterung
der qfix-Programmbibliotheken erreichen.
Mein Nachbrenner Version 2x verwendet dieses Verfahren. Er braucht allerdings zusätzlich
eine Verbindung zum Akku des Controller-Boards, damit er funktionieren kann. Das ist zum Beispiel
beim RCX nur schwer möglich, wenn man nicht in seinem Batteriefach herumlöten will.
Elektromechanische Bremse:
Was auf jeden Fall immer geht: Man kann zwischen Motor-Ansteuerung und Motor ein Umschaltrelais
einfügen, das zum Bremsen den Motor von der Ansteuerung abtrennt und stattdessen die beiden
Motorpole direkt miteinander verbindet. Das Prinzip wird in der Grafik rechts erklärt.
Leider braucht man zur Ansteuerung des Relais einen zusätzlichen freien Schaltausgang. Das
kann beim Bobby-Board zum Beispiel einer der Sensor-Eingänge sein, bei denen man die 5 Volt
Betriebsspannung per Software schalten kann. Aber aufpassen: Diese Ausgänge sind nicht
für das Schalten von induktiven Lasten (= Spulen) vorgesehen und müssen vor den
Spannungsspitzen beim Ausschalten geschützt werden! Dazu schaltet man eine kräftige
und schnelle Diode in Sperrrichtung parallel zur Spule. Außerdem darf die Relaisspule
maximal 100 mA Strom ziehen (noch weniger ist natürlich besser). Versucht ein Relais mit
möglichst hohem Spulenwiderstand zu bekommen.
Wer seinen Roboter schon mit Nachbrennern ausgestattet hat oder mit der existierenden Ansteuerung
zufrieden ist, kann eine zusätzliche Relais-Schaltung
(ich habe sie Nachbremser genannt) dahinter hängen.
Wer ohnehin einen Nachbrenner neu einsetzen will, der bekommt mit dem Nachbrenner Version 2r
eine Kombination aus Nachbrenner Version 2 + Nachbremser in einer Schaltung.
Platinen:
Ich habe die Leiterplatte der Version 2x und des Nachbremsers so entworfen, dass sie auch
auf einer einseitig kaschierten (= mit Kupfer beschichteten) Platine mit Lötbrücken
aufgebaut werden kann. Die Version 2r ist so aufwändig in der Verdrahtung, dass
man unbedingt eine doppelseitige Platine nehmen muss.
Wenn möglich sollte man die Kupferschicht 70 μm dick wählen (Standard = 35 μm).
Damit können die Leiterbahnen höhere Ströme verkraften (siehe
Nachbrenner-Seite –> "Belastbarkeit").
Im Gegensatz zu den älteren Nachbrenner-Versionen habe ich mich für die Anschlüsse
zum Akku / zum Motor und für die Sicherung auf eine bestimmte Bauform festgelegt, damit
noch alle Bauteile auf dieselbe Platinengröße passen.
Bilder:
Wie sieht denn so eine Nachbrenner- / Nachbremser-Schaltung überhaupt aus?
So sieht der Nachbremser (Relais-Bremse zum Nachrüsten) aus:
So sieht Version 2r (mit elektromechanisch geschalteter Bremse) aus:
So sieht Version 2x (mit elektronischer Bremse) aus:
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