Motordrehzahl reduzieren, ohne zu blockieren

Also habe ich bisher drei kleine Bots gebaut.

Einer mit einem Himbeer-Pi (6V-Motoren), einer mit einem Arduino (12V-Motoren) und einer mit einem Arduino, aber einem gehackten entfernten Auto (7ish, Volt-Motoren):

Das Problem, das ich bei all diesen habe, ist, dass die Motoren so schnell drehen, dass das Auto in wenigen Sekunden gegen etwas stößt. (Ich habe ein kleines Haus)

Ich habe versucht, die Geschwindigkeit mit PWM zu steuern, aber bei etwas weniger als Vollgas (255) verklemmen sie sich und können das Gewicht, das ich ihnen auferlegt habe, nicht tragen.

Sollte ich eines dieser Chassis kaufen, das den Motor verlangsamt und ihm mit einem Getriebe Drehmoment verleiht, oder kann ich sonst noch etwas tun?

1. Getriebe sind wahrscheinlich die beste Wahl, wenn Sie nie schnell fahren möchten.
2. Möglicherweise können Sie dafür sorgen, dass es besser funktioniert, wenn Sie ihm gepulste Leistung geben (PWM in gewisser Weise, aber mit einer Geschwindigkeit gepulst, die niedrig genug ist, dass der Motor tatsächlich in Gang kommt und dann jedes Mal langsamer wird. Siehe Steuern von Motoren in Gegenwart von Reibung und Spiel für Details zur Technik.
3. Sie können es mit ziemlicher Sicherheit verbessern, wenn Sie die Motoren mit einer Art Drehzahlregelung versehen. Encoder sind am besten geeignet, aber mit der Back-EMF-Geschwindigkeitsmessung können Sie erstaunliche Dinge tun. Für jede dieser Techniken müssen Sie mit einem System arbeiten, das nicht trivial ist, und keines von beiden wird alle Probleme lösen, es sei denn, Sie verwenden ein Getriebe (aber mit der Geschwindigkeitsregelung können Sie ein viel höheres Übersetzungsverhältnis haben von oben nach unten, während die Dinge glatt bleiben).

Wenn Sie die Spannung am Motor PWM, steuern Sie effektiv den Strom zum Motor, der sich auf das Drehmoment (Beschleunigung) bezieht. Das "Verklemmen", das Sie bemerken, ist im Grunde die Unfähigkeit des Motors, Reibung zu überwinden.

Stellen Sie sich die PWM als das Gaspedal in Ihrem Auto vor. Um eine konstante Geschwindigkeit zu erreichen, können Sie sie ganz nach unten drücken, bei Erreichen Ihrer Zielgeschwindigkeit allmählich zurückfahren und sie dann modulieren, um diese Geschwindigkeit beizubehalten.

Ein Gleichstrommotor, der mit einer festen Spannung angetrieben wird, verliert Drehmoment, wenn er schneller und schneller läuft. Deshalb beschleunigt es nicht bis ins Unendliche. Durch Herunterschalten wird die Höchstgeschwindigkeit am Ausgang effektiv begrenzt. Es gibt Ihnen mehr Drehmoment am Ausgang, aber Sie tauschen die Geschwindigkeit aus.

Wie Tim bemerkt, benötigen Sie einen geschlossenen Geschwindigkeitsregelkreis, der über diesen läuft, sodass Sie einen Geschwindigkeitssollwert einstellen und der Regelkreis die PWM sehr schnell auf und ab erhöht, um die Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Dazu benötigen Sie eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit zu messen. Sobald Sie das haben, können Sie möglicherweise mit einem relativ einfachen PI-Regler auskommen.

Sie müssen einen PID-Algorithmus verwenden, um die Drehzahl der Motoren zu steuern. Auf diese Weise können Sie sie so langsam drehen lassen, wie Sie es benötigen, während Sie dennoch das Drehmoment erhalten. Der PID-Algorithmus muss die Drehzahl Ihres Motors irgendwie messen. Der typische Weg besteht darin, einige optische Encoder in den Rädern zu platzieren. Dies ist ein Muss für jeden Rover. Außerdem gibt Ihnen die Drehzahl eine sehr gute Schätzung der Position. Das hilft beim Navigieren und Abbiegen.

Sie können die optischen Codierungen von einer alten Maus stehlen, die mit einer Kugel.