Mechanischer Aufbau

26. August 2007 – 17:50

[singlepic=47,210,140,,right]Um mit dem Aufbau des Roboters zu beginnen, musste ich überlegen, wie groß die Grundplatte werden soll. Dies ist von dem größten Bauteil des Systems abhängig. In meinem Fall, ist dies die Solarzelle. Ich hatte nach meinen ersten Internetrecherchen zuerst eine Solarzelle mit einer Diagonalen von 45 cm im Auge. Diese liefert genug Strom um einen 12 Volt Bleigelakkumulator zu versorgen und aufzuladen. Deshalb wählte ich für die Grundplatte einen Durchmesser von 50 cm.

Die Auswahl der benötigten Spannung für das Umweltbeobachtungsmesssystem war nicht ganz so einfach. Durch meine Internetrecherche([1], [2]) fand ich heraus, dass die Motoren wohl den größten Teil der elektrischen Leistung benötigen würden. Die von den Motoren benötigte Spannung ist aber davon abhängig, wie viel diese leisten müssen.

[singlepic=39,210,140,,left]Um einen Motortyp auszuwählen, musste ich ausrechnen, wie viel Leistung die Motoren aufbringen müssen und welches Drehmoment benötigt wird, um das System zu bewegen. Zum Glück gibt es im Internet viele Anleitungen, in denen erklärt wird, wie man das benötigte Drehmoment berechnet. Dazu benötigt man die maximale Drehzahl des Motors, die Größe der Last und den Durchmesser der Räder. Nun musste ich diese Variablen bestimmen. Ich überschlug, dass mein Roboter etwa 6 kg wiegen würde. Da ich bei einem örtlichen Händler (Staufenbiel Modellbau Hamburg Harburg) schon passende Reifen (Bild 4.1) gefunden hatte, konnte ich auch diese Größe gut abschätzen: Die Reifen hatten einen Durchmesser von 8 cm. Nun fehlte mir zur Berechnung des benötigten Drehmoments nur noch die Drehzahl des Motors. Da war ich ein wenig ratlos und wusste nicht so recht, welchen Wert ich nehmen sollte. Ich wählte 5000 Umdrehungen pro Minute, da ich bei anderen Projekten im Internet gesehen hatte, dass normale Motoren diese Drehzahl liefern können.

Die Gleichung aus dem Internetartikel beruht auf der Annahme, dass der Roboter von zwei Motoren mit einem Stützrad angetrieben wird. Dies entspricht genau meiner Situation.

[singlepic=34,210,140,,right]Das Ergebnis war, dass mein Motor ein Drehmoment von 144 Ncm haben müsste. Solche fand ich bei Conrad Elektronik zusammen mit dem benötigten 1:100 Getriebe (Bild 4.2). Diese Motoren benötigen 12 Volt (Gleichspannung). Das bedeutet, dass auch mein Akku 12 Volt liefern muss. Ich habe einen 12 Volt Bleigelakkumulator mit 2,3 Ah gekauft (Bild 4.3). Passend zu diesem Akku habe ich, die Solarzelle gekauft. Diese liefert eine maximale Leistung von 5 Watt bei einer Spannung von 12 Volt. Dies sollte ausreichen, um meinen Akku über den Tag hinweg aufzuladen. Damit der Akkumulator nicht überladen wird, welches eine Gasbildung und die Zerstörung des Akkus zur Folge hätte, setze ich einen Laderegler ein (Bild 4.4). Dieser ist auch gleichzeitig mit Anschlüssen für die Last versehen, so dass auch eine ebenso schädliche Tiefentladung vermieden wird.

Um die Motoren an der Grundplatte aus PVC zu befestigen habe ich (mit Hilfe meines Vaters) zwei Winkel gebogen und in diese passende Halterungen für die Motoren gebohrt (Bild 4.5).

[singlepic=41,210,140,,left]Ein Antriebsrad mit dem Motor zu verbinden war kompliziert. Jedes Rad hat im Zentrum einen 12 mm Innensechskant, um das Drehmoment zu übertragen sowie noch eine 4 mm Bohrung. Zum Glück fand ich in unserer heimischen Schraubensammlung noch eine passende “Schraube”. Diese hat ein Innengewinde, welches ich bis zu einer festgelegten Tiefe aufgebohrt habe, damit es auf die Getriebestange passt. Auf den Außensechskant wird das Rad aufgesteckt und dann lässt sich das Rad durch das Loch mit dem Rest des Gewindes verschrauben. Mit einer kleinen Klemmstellschraube habe ich die Getriebestange dann noch gesichert, um das Drehmoment vom Getriebe auf das Rad zu übertragen (Bild 4.6).

Das einzelne Stützrad, eine sich frei drehende Möbelrolle, habe ich in einem Baumarkt (OBI Hamburg Harburg) in unserer Nähe passend zu den anderen Rädern gekauft. Da die Stützrolle leider nicht hoch genug ist, habe ich noch einen Klotz aus PVC darunter geschraubt (Bild 4.7)

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