Робот пылесос схема электрическая принципиальная

Обновлено: 25.04.2024

Что понадобится для изготовления самодельного устройства

Чтобы сделать робот-пылесос ничуть не хуже (но дешевле) заводского, нужно не так много. Одна из аматорских конструкций пылесоса собрана из упаковочного гофрокартона, который применяется для упаковки грузов. Из него же делают коробки. Но для нормального эстетического впечатления необходимо нечто большее. Это может быть склеенный из пластика корпус пылесоса или готовый элемент, позаимствованный от пришедшего в негодность заводского робота-помощника.

Итак, что будет нужно в первую очередь:

Микроконтроллер Arduino.
Макетная плата.
Дальномеры.
Устройство управления двигателями.
Моторы.
Колеса.
Кулер от компьютера.
Турбина.
Аккумуляторы типоразмера 18650.
Провод.

Это минимальный вариант комплектации пылесоса. В дальнейшем роботокомплекс пылесоса допускается модернизировать, адаптировать под конкретную ситуацию.

Изготавливаем корпус

Если сразу же захотелось сделать все правильно, то без корпуса для нашего пылесоса не обойтись. Для этого нам понадобится пластик – полистирол, поливинилхлорид.

Допускается даже делать листы самостоятельно, пропитывая картон эпоксидным клеем. Фантазия не ограничивает конфигурацию. Главное, чтобы помещались все детали и узлы пылесоса.

Предварительно нужно прикинуть, как начинка разместится внутри корпуса. Если пойти по пути наименьшего сопротивления, то можно взять за основу эргономику любого готового пылесоса. Обычно они дисковой формы, примерно одинаковые по размерам. Значит, понадобится вырезать (изготовить) 2 круга одинакового диаметра и боковую стенку (сплошная полоса) пылесоса.

От правильности расчета, тщательности компоновки деталей зависит, придется в скором времени кардинально переделывать конструкцию пылесоса или ограничиться небольшой модернизацией. Размеры корпуса привязаны к типу микроконтроллера, дополнительных плат.

Поэтому лучше заранее предусмотреть указанные факторы. А уже потом начинать реализацию своей идеи, изготавливать корпус пылесоса. Меньше 30 сантиметров диаметр делать не стоит. Иначе ничего не поместится. Лучше затем использовать свободное пространство для добавления АКБ или расширения пылесборника.

Также конструкция корпуса должна учитывать возможность разборки, ремонта пылесоса. Поэтому рекомендуется сделать съемные крышки или лючки для обеспечения доступа к внутреннему пространству. Это займет чуть больше времени, чем просто изготовление пластиковых деталей. Возможно, даже придется сначала сделать макет пылесоса, нарисовать робота на бумаге.

Зато такой тактический ход избавит от множества проблем, связанных с перекомпоновкой, переделкой пылесоса. Зачастую устранение таких сложностей требует больших усилий, чем первоначальный расчет, размещение узлов с учетом перечисленных требований.

Можно собрать корпус пылесоса даже и из тонкой (до 5 миллиметров) фанеры. Большая толщина приведет к увеличению веса. Меньшая не обеспечит требуемую жесткость. Работа с древесиной не представляется сложным занятием: детали выпиливаются лобзиком, ошкуриваются, подгоняются по размерам и склеиваются.

В этом случае допустимо отступить от дисковой конфигурации и сделать робота-пылесоса квадратным в основании.

И, наконец, вариант для самых ленивых – найти корпус от негодного робота-пылесоса или купить готовый в одном из сетевых магазинов. Но в этом случае следует заранее подобрать комплектующие с учетом габаритов. Иначе придется менять что-то одно: или корпус, или детали.

Сборка робота

Процесс сборки включает не только монтаж, размещение всех деталей на предусмотренных местах, но и прорезку окон, отверстий, формирование боковины корпуса. Листовой полистирол легко гнется, если его нагреть. Можно использовать горячую кастрюлю с водой или фен.

При склеивании детали фиксируются на все время схватывания состава. Более подробная инструкция приводится на тюбиках с клеем. Обычно это 24 часа. Для эпоксидных составов, других марок компонентов время полной готовности может отличаться.

Чтобы зафиксировать платы, отдельные узлы внутри корпуса пылесоса, допускается применять термопистолет с клеевыми стержнями. Но более надежным и гибким станет крепеж на саморезах. Механическая часть монтажа сложностей не вызывает.

По какому пути двигаться – каждый решает сам. Если есть желание сделать простого домашнего помощника, то можно обойтись минимумом деталей, не перегружая конструкцию.

То же касается увеличения (уменьшения) емкости батареи, замены платы Arduino на более компактную, включение дополнительных датчиков. А базовый вариант пылесоса можно собрать буквально за выходные или 2-3 вечера.

Где взять и как залить прошивку

Программное обеспечение, или прошивка – это то, без чего наш робот-пылесос не сдвинется с места, не будет выполнять свои функции домашнего помощника. Взять ее можно на том же ресурсе, где приобреталась плата Arduino, или на одном из любительских сайтов, где собираются самоделкины.

В одном из решений автор разработки любезно поделился с читателями программой, рассчитанной на самую простую, хаотичную уборку. Вообще Arduino – это платформа, на которой энтузиасты сами создают решения под свои нужды. Поэтому существует 2 пути: писать ПО самостоятельно (если вы умеете программировать) или воспользоваться чьей-то помощью, взять готовое.

Без базовых знаний об Arduino, ПК, принципе их взаимодействия не обойтись. Тем, кто не уверен в собственных силах, лучше не рисковать. Существуют несколько способов синхронизации микроконтроллера Arduino, заливки ПО:

используя среду Arduino IDE;
программатором;
подключением к другой плате Arduino.

Первый способ подразумевает загрузку (или использование онлайн) программной среды Arduino IDE. ПО работает на большинстве современных ОС – Windows, Linux, Mac OS. Перед тем, как начать действовать, очень желательно понимать, что именно предпринимается.

Делать с Arduino что-то вслепую, методом проб и ошибок, настоятельно не рекомендуется. Лучше заказать уже готовую и прошитую плату. Также следует заранее приготовить USB-кабель для подключения. Вся информация о работе с Arduino, ее программной средой есть в сети. Освоить ее несложно, было бы желание.

Интерфейс Arduino IDE достаточно прост, интуитивен. Если что-то не получается, всегда можно обратиться за помощью к специальному разделу Arduino Wiki.

Следующий способ заключается в использовании программатора. Это специальное устройство, приобретаемое отдельно. Зато оно позволяет работать с разными платами Arduino, загружать на них ПО.

Последнее предложение использует одну из Arduino в качестве программатора. Способ ничуть не хуже прочих, достаточно действенный. Чтобы реализовать каждый из предложенных вариантов, не разбирая каждый раз пылесос, следует предусмотреть доступ к разъему платы в корпусе. Это может быть окно, выведенный под крышку пылесоса шнур-удлинитель с коннектором USB или свой собственный способ. Лишь бы было удобно пользоваться.

Тестирование изделия

В базовом режиме пылесос должен хотя бы без проблем передвигаться по помещению, выявляя препятствия. А если он еще и мусор собирает, то значит, задумка удалась на все 100 %.

Варианты модернизации

Совершенству нет предела. Модернизация робота-пылесоса может коснуться как механики (колеса, установка дополнительных вращающихся щеточек), так и электроники (замена платы Arduino, датчики, контроллер заряда и тому подобное).

Для переделки адаптера необходимо поменять всего три детали.

1. Электролитический конденсатор фильтра высоковольтного выпрямителя надо заменить на напряжение 400-450 Вольт, причем емкость конденсатора, указанная на фотографии может быть меньше.

2. Варистор — заменить обязательно. Схема будет работать и без этой детали, но его отсутствие не придаст спокойствия, это важный элемент защиты блока питания, при повышении напряжения варистор резко снижает сопротивление, ток в цепи повышается и сгорает защитный предохранитель.

3. Предохранитель можно временно оставить, но тоже лучше поменять на меньший.

Детали для замены можно купить или поискать на платах, например видеомагнитофонов. Найти что либо полезное в компьютерных блоках питания не удалось (ноутбучные блоки питания не рассматривались — но там все нужное есть!).

После решения о переделке адаптера были подобраны компоненты для установки. Из адаптера аккуратно выпаяны детали на замену (запомните полярность подключения электролита!). Аккуратно устанавливаем новые детали. Вместо варистора 14D391 установил варистор на напряжение 471 Вольт (найти на 391 не удалось). Если забыли полярность размещения электролита, то разметку платы можно подсмотреть на втором конденсаторе низковольтного фильтра.

Проверка работы блока на холостом ходу показала наличие штатного напряжения. Пылесос был поставлен на зарядку, контроль работы не выявил ничего криминального, блок питания лишь чуть нагрелся во время зарядки и исправно выполнил свою задачу.
На следующий день подзаряженный пылесос утром вместо будильника начал свою работу.

Могу смело сказать, что робот с поставленной задачей справился. Посетил все комнаты и кухню, без маячков, конечно, было много лишних движений, но робот нигде не застрял и смог найти дорогу к базе. Правда базу он несколько раз протаранил и я ее прикрепил к полу двойным скотчем. Вскрытие пылесборника выявило полностью забитый контейнер, а намотанные на щетки волосы пришлось резать ножницами. Очистка пылесоса после первой уборки заняла минут 10.

В независимости от производителей и типов пылесоса, основное отличие заключается в качестве, мощности и дизайне.

Самым же главным в пылесосе является электродвигатель который и создает вакуум а в результате и всасывает пыль и разные частицы через специальные фильтры сквозь которые проходит лишь воздух.
В разных типах таких устройств эти фильтры разные, и колбы и просто мешки и цыклонного типа пылесосы.

Но наибольшего внимания во всем этом устройстве требует именно двигатель и изредка электронная схема управления мощностью (оборотами).

Ремонт двигателя своими руками не сложно осуществить, если поломка несложная и двигатель еще работает но слышен тяжелый ход мотора (при выключении) или двигатель начал тарахтеть или сильно гудеть, бывает пылесос сильно греется за короткий период времени.

Сердцем пылесоса, как мы уже разобрались, является двигатель и как правило коллекторный.
Что же из себя представляет такой движок?
Двигатель размещен в корпусе где прячутся лопасти крыльчатки вентилятора. Он тангенциального типа, где воздух втягивается по центру и выходит через периферию и через задний фильтр уже выходит наружу.
Щетки в двигателе размещены в специальных шахтах из латуни, как правило это обычный углерод виде графита. Со временем щетки притираются к валику коллектора, их серединка стачивается и они стают слегка полукруглыми за счет чего и увеличивается плосща соприкосновения с площадками коллектора. Щетки в своих шахтах прижаты пружинками, создавая нужное прижатие графита, в процессе роботы, к коллектору. Щетка будет работать до того времени аж пока не сотрется и пружина не сможет должным образом соприкасать графит к коллектору.
Необходимо следить за чистотой самого вала коллектора, чистить от нагара если это необходимо и снимать слой окисла до медного блеска.

Вал крепится к статору на два подшипника разного размера, как правило это сделано для того чтоб было легче разбирать его. Передний как правило большой, а задний поменьше.

Вал осторожно выбивается из статора с помощью любых подходящих инструментов. Дальше смотрим на ход подшипников,из за пыльной роботы они засоряются не смотря на наличие пыльников. При необходимости, пыльники аккуратно снимаются тонкой отверткой или шилом, промываются струей WD-шки после чего шарики необходимо смазать, например смазкой типа Литол-24 или ЕР-2, после чего пыльник ставится на место и защелкивается в свои пазы в самом подшипнике.

Разборка пылесоса

Чтобы начать какой то ремонт или профилактику работы пылесоса, необходимо снять корпус. В каждой модели методы свои.
Прежде всего снимаются все фильтра которые затрудняют доступ к мотору, раскручиваются винты корпуса, в том числе и потайные (под кнопками например). Открутив все винты нужно аккуратно попробовать разобрать корпус, если это не удается присмотритесь где еще могут быть защелки или дополнительные винты, если на это не обратить внимание можно сломать корпус.

Дальше отсоединяется весь электрический монтаж, как правило соединения сделаны на разъемах.
Пластиковый корпус двигателя откручивается от станины, после чего двигатель извлекается из своего пластикового корпуса.
В некоторых моделях проще и сам мотор закреплен в корпусе пылесоса в специальных резиновых пазах-уплотнителях или же прикручен намертво к общему корпусу пылесоса.

Разборка электродвигателя пылесоса

Чтобы разобрать двигатель и снять крыльчатку вентилятора прежде всего будем снимать переднюю часть кожуха (над крыльчаткой). Берем тонкий металлический предмет, можно отвертку и аккуратно отгибаем с боку кожуха чтоб отвертка прошла немного в середину, дальше аккуратным движением выдвигаем верхнюю часть кожуха в результате чего нам стает доступна вся крыльчатка.

Гайка на крыльчатке как правило имеет левую резьбу (но бывают исключения) Пробуем открутить ее придерживая рукой крыльчатку, если она прокручивается и таким способом не получается открутить гайку, есть один отличный способ
Итак.. берем хороший многожильный проводок сечением больше 1.5мм в плотной резиновой изоляции (чтоб предотвратить скольжение). Просовываем такой проводок и обматываем вал коллектора 2-3 раза, виток к витку и растягиваем в разные стороны тем самым фиксируя вал неподвижно.

Удобней всего делать это вдвоем, один человек фиксирует коллектор с помощью растянутых в стороны концов провода, а второй откручивает гайку на диске вентилятора.
Способ очень удобен и безопасен для фиксации якоря. Таким же способом при обратной сборке и затягиваем гайку.

После снятия крыльчатки вентилятора откручиваем винты корпуса, к этому моменту щетки уже должны быть сняты.

Дальше аккуратно вытягиваем якорь, при необходимости немного страгивая покручивая верхнюю часть.

При необходимости подшипники снимаются с помощью доступного инструмента или специальных резьбовых съемников. В особо тяжелых случаях, бывает подшипник "прикипает" намертво с втулкой, применяют специальный гидравлический пресс для снятия подшипников.

Основные причины поломок пылесоса

подшипники
щетки
предохранитель
сетевой провод
не контакт в выключателе
обмотки двигателя, обрыв или перегорание обмотки (статора или ротора)
выход из строя конденсатора
поломка электронной схемы регулятора мощности

Падение мощности и силы всасывания.
Чаще всего причиной бывает или забитые фильтра или неисправность подшипников.
Фильтра необходимо почистить и проверить работу снова, проверить также работу (тягу) пылесоса без фильтров, так как бывает что обычная чистка фильтра не помогает и его уже нужно заменить.
Если же тяга без фильтров не дает прежней рабочей тяги, придется разбирать пылесос, крыльчатка на нем должна легко провернутся пальцем без особых усилий. Дополнительно снимаем и осматриваем щетки и чистим коллектор от нагара, с помощью наждачки нулевки или кусочком обычной ткани.

В некоторых случаях нарушается герметичность шланга, это может быть как нарушение целостности самого шланга так и соединительных патрубков на концах шланга, попросту шланг немного выскальзывает из них.

Пылесос не включается.
Если с напряжением в розетке все нормально, разбираем пылесос и в первую очередь осматриваем предохранитель и сетевой шнур, особенно в самом конце шнура на намоточном барабане в местах пайки.
Если есть тестер - прозваниваем на наличие контакта.
Могла сломаться кнопка включения или в ней просто нарушен контакт, бывает засоряется, опять же с помощью тестера убеждаемся в исправности кнопки.
Если все элементы были прозвонены тестером и напряжение без проблем приходит на щетки двигателя, а сами щетки при этом не стертые то скорее всего вам предстоит дорогостоящий ремонт двигателя или попросту его замена так как в большинстве случаев целесообразней поставить новый мотор чем чинить подуставшый старый делая перемотку.

Если пылесос долго работал и не включается то вполне возможно что сработало защитное термореле на самом двигателе в результате перегрева - в этом случае ремонтировать нечего не надо, достаточно будет оставить пылесос для остывания двигателя.

Не регулируются обороты двигателя пылесоса.
Самой частой причиной такой неисправности есть пробой симистора при котором напряжение через него не регулируется а свободно проходит сквозь него без всякого управления. Возможно выход из строя данного элемента а возможно и потеря контакта на одной из ножек этого элемента на плате.
Немного придавив ручку регулятора оборотов можно убедится исправен ли сам регулятор или может в нем нарушен контакт и ползунок регулятора не контачит к своей площадке.

Пылесос испускает посторонний запах и горячий воздух.
Прежде всего нужно убедится не забит ли всасывающий вход, осмотрите шланг, проверьте силу втягивания на входе и меняет ли звук работы двигателя при затыкание входа ладошкой. В случае удовлетворительной работы со стороны всасывающей системы, можем предположить о неисправности двигателя а скорее всего щеток.

Пылесос гудит и тарахтит - причиной сего действа двигатель, а в частности его подшипники. Скорее всего они нуждаются в дополнительной смазке или при наличии большого шата вокруг своей оси, замене на новые.

Шнур не затягивается при нажатии на кнопку или постоянно затягивается во время работы - нарушение работы смоточного барабана, возможно лопнула пружина, ослабла или наоборот чересчур натянута.
Осматриваем прижимной ролик кнопки и при необходимости, сняв барабан, подматываем или отматываем провод на барабане - меняя натяжение самого барабана на нужное нам.

Электрическая схема пылесоса

Как правило она не бывает сложной и в большинстве моделей довольно стандартная.

Если ваш робот-пылесос быстро разряжается, плохо собирает мусор, перемещается не по программе, не реагирует на пульт, не заезжает на базу, пищит или еще как-то неправильно себя ведет, читайте эту статью. Расскажем об основных видах неполадок в большинстве моделей и как устранить большинство проблем своими руками.

Инструкция подойдет для всем марок и моделей: Irobot Scooba, Philips, Kitfort , Xiaomi, Polaris, Samsung, Clatronic bsr, Clever, Deebot, Dolphin, Foxcleaner, Frezerr, Genio profi, Panda, LG, Iclebo smart, Ilife, Redmond, Irobot Roomba, Rovus, Seebest , Smart cleaner и др.

Как устроены роботы пылесосы

Умная техника для дома основана на применении искусственного интеллекта. Компьютерная начинка роботов пылесосов позволяет выполнять уборку по расписанию, не сталкиваться с препятствиями (мебелью, человеком, домашними животными). В дорогих устройствах, карта помещения записывается в память, поэтому не топчется на месте, а четко следует плану уборки.

Как и в обычном пылесосе, здесь есть щетки, контейнер для сбора мусора, всасывающий механизм. На круглом корпусе робота расположены ЖК дисплей, пульт управления, инфракрасные и ультразвуковые датчики, позволяющие определять расстояние и не допускающие столкновений с подвижными или статичными объектами.

Управлять таким пылесосом можно с панели на корпусе, пульта ДУ или специального приложения, установленного в смартфоне. Как настроить эту функцию читайте здесь.

Современные модели предназначены не только для сухой, но и для влажной уборки. Это значительно облегчает жизнь аллергикам и владельцам домашних животных.

Виды неисправностей и что с ними делать

Как и любая техника, роботы-пылесосы могут выходить из строя. Некоторые неисправности вполне можно устранить самостоятельно. Для серьезных поломок существуют гарантийный срок, сервисные центры или ремонтные мастерские.

Не включается

Это наиболее частая проблема, с которой сталкиваются владельцы роботов-пылесосов.

Разрядился и застыл посреди комнаты. Установите аппарат на док-станцию.
Мигает красным или загорается значок аккумулятора, но пылесос не включается. Вероятен выход из строя батареи. Придется купить другую.
Перегорел термопредохранитель. Необходима замена.
Не работает выключатель. Требуется починить или приобрести новый.
Аккумулятор выработал ресурс и требует замены.

Пылесос не заряжается

Если робот после возвращения на базу не получает питания, проблема может крыться в подключении док-станции к сети.

Необходимо проверить соединение сетевого шнура и штекера с розеткой — убедиться в наличии напряжения.
Проверить контактную площадку, возможно попала грязь или комок пыли.
Если робот старый (3-5 лет), аккумулятор выработал ресурс в 200-600 циклов, пора покупать новый.

Не выполняет программу, путается

Аккуратно протрите чувствительные элементы салфеткой или ватой, смоченной в спирте.

Еще проблема может быть в поломке лазерных дальномеров (лидар) или камер в дорогих моделях. В домашних условиях это не починить – несите в сервисный центр.

Если робот не едет вперед или при движении назад останавливается и отключается, возможно, требуется снять и прочистить переднее колесо. На ось могут наматываться волосы, нитки, пыль.

Крутится на месте

Такая дисфункция возникает при поломке боковых датчиков. Пылесос начинает видеть препятствия, которых нет. Неисправные элементы надо заменить. Вручную это сделать можно, смотрите видео внизу статьи.

Не функционирует щетка

Чаще всего причиной такой неисправности становятся мотки волос и шерсти, скопившиеся на осях или слишком много застрявшего мусора в щетинках. Необходимо периодически очищать подвижные части – турбощетки и колеса аппарата.

Если после устранения загрязнений метелка по-прежнему не крутится, вероятно, сломался двигатель или редуктор. Отремонтировать пылесос в этом случае рекомендуем в мастерской.

Не всасывает мусор

Этому есть несколько причин:

Переполненный пылесборник. Такая ситуация может привести к перегреву аппарата и полной потере функциональности. Контейнер для мусора желательно очищать после каждой уборки. Своевременная чистка робота-пылесоса предохранит технику от неисправностей и не даст появиться грибкам, плесени, неприятным запахам и вредоносным микроорганизмам.
Загрязнение щеток. Надо их просто почистить.
Механическая поломка одной или нескольких щеток. Необходима замена, качественно склеить не получится.
Неисправность двигателя (сгорел). Проблема довольно редкая, но возможная. Устранять в домашних условиях не рекомендуется. Лучше доверить эту работу специалистам.

Не может найти зарядную станцию

Пылесос не возвращается на базу, если:

Не снята защитная пленка с инфракрасных панелей базы или робота. В результате пылесос просто не видит маяк на станции.
Механические повреждения. Устройство необходимо отнести в мастерскую для починки или замены сломанных элементов.
Если старт уборки начался не от док-станции, программа не может вернуть пылесос на место. Переставьте его вручную.
Неправильная установка зарядной станции. Для корректной работы, необходимо минимум 0,5 м свободного пространства с каждой стороны.

Не подключается к телефону

Такая проблема бывает при раздаче wi-fi за пределами дома. Попробуйте перезагрузить телефон. Если после перезагрузки связь не восстановлена, может потребоваться обновление или переустановка приложения. Подробнее здесь.

Скрипит и шумит

Большинство причин вызваны небрежностью владельцев. При правильном уходе гул во время работы устройства практически не заметен.

Пылесос шумит, если:

контейнер переполнен;
загрязнены фильтры, из-за чего агрегат плохо всасывает мусор, мотор работает с напряжением;
попал слишком крупный или необычной формы предмет;
турбощетка намотала клок волос, необходимо снять и очистить;
проникла пыль в моторный отсек. Движущиеся части из-за этого изнашиваются, что приводит к увеличению уровня шума и в дальнейшем к поломке механизма.

Скрип может быть вызван как необходимостью чистки и смазывания колес, так и проблемами с двигателем. Если барахлит мотор, рекомендуем обратиться к специалистам.

Однако сначала можно попробовать избавиться от скрипа самостоятельно. Колеса и щетки нужно снять, очистить от намотавшихся волос или ниток, затем смазать.

В большинстве случаев проблема решается на этом этапе.

Пищит

Возможно, пылесос запутался в проводах или застрял из-за крупных посторонних предметов на ковре. Просто помогите ему выбраться.
Вышел из строя аккумулятор или проблемы в навигационном блоке. Обратитесь в сервисный центр.

Дисплей или светодиод сообщает о системной ошибке

В каких случаях надо нести робот-пылесос в мастерскую

При сбоях программного обеспечения или автоматики устройство необходимо перепрограммировать или перепрошить. Это могут сделать только специалисты. Сгоревший двигатель, неработающая батарея, сломанные детали — все это поводы обратиться в сервисный центр. Особенно, когда пылесос на гарантии.

Заключение

Прежде чем пользоваться роботом-пылесосом, внимательно прочитайте инструкцию. В подавляющем большинстве неисправностей умной бытовой техники виноваты сами хозяева. Если правильно ухаживать за аппаратом и вовремя чистить, он не причиняет хлопот своим владельцам. Но уж если поломка произошла, то доверьте ремонт специалистам.

Читайте также: