Füvet kell nyírni, és mindig kell füvet nyírni. Na de miért ne lehetne távirányított fűnyírónk? Mi meg csak üldögélnénk egy kempingszékben és messziről, napernyő alatt ücsörögve néznénk, ahogy a fűnyíró dolgozik. Persze mondhatnánk, hogy léteznek már robotfűnyírók és ezek önállóan dolgoznak, egyáltalán nem is kell távirányító, sajnos azonban ezeknek az ára meglehetősen borsos.

Először arra gondoltam, hogy fogok két olcsó akkumulátoros fúró-, vagy csavarozógépet és ezekkel fogom meghajtani a fűnyírót. Az egyikkel a jobb oldali hátsó kereket fogom meghajtani, a másikkal a bal oldalit. Azért kell kettő, mert ha eltérő fordulatszámon üzemelnek, akkor a kanyarodás is meg van oldva. A vezérlést pedig megoldom valamilyen mikrokontrollerrel, a távirányítás lehetne akármilyen szabadon használható kis hatótávolságú rádiós jelátvivő, mondjuk 433MHz-es transceiver, 100 métert simán áthidalok vele nyílt terepen. Az első kerekek pedig bolygókerekek lesznek, így automatikusan majd mindig beállnak megfelelő irányba. Meg is vettem az olcsó csavarozógépeket, de hamar kiderült, hogy ezek nemhogy hosszabb távon, de még rövid távon sem lennének képesek meghajtani a fűnyírót, főleg amiatt, mert ezeknek a gyári akkumulátora olyan gyenge, hogy néhány percnyi folyamatos használat után teljesen lemerülnek. De ezek nem is erre lettek tervezve. A váz egy régi fűnyíró vaslemezből összehegesztett karosszériája volt és elsőre úgy tűnt, hogy ideális választás, hiszen már megvolt a kerekek helye. Csak rá kellett applikálni a csavarozógépeket meg a bolygókerekeket és kész is van. A vezérlő elektronika pedig mehet egy kisebb dobozba. Sajnos azonban mivel a csavarozógépek eredeti akkumulátorai alig bírtak valamit, ezért komolyabb akku kellett a hosszabb üzemeltetéshez. Gondoltam azért legalább fél órát jó lenne ha működne, aztán esetleg töltöm, majd megint fél órát működik, és így tovább.

Csakhogy egy kb. 44 Ah-s ólom-savas akkumulátor amivel először tervezem olyan nehéz, hogy hogy az energia nagy része nem a fűnyírásra ment el, hanem a szerkezet mozgatására. Persze ez sem lett volna olyan nagy gond, ha legalább fél órát azért tud üzemelni. De a bolygókerekek is olyan kicsik voltak, hogy vagy belesüllyedtek a földbe, vagy mindenben elakadtak.

Más megoldás után kellett néznem. A meghajtást lecseréltem ablaktörlő motorokra, azok eleve rendelkeznek egy lassító csigaáttétellel, elég erősek és a csigaáttétel önzáró, így ha megállítom bárhol a fűnyírót, mondjuk egy lejtőn, akkor sem engedi elgurulni. A vázat is lecseréltem, ezúttal zártszelvényből készítettem egy keretet, amiben megvolt a helye az akkumulátornak, a vezérlésnek és a motoroknak. Viszonylag nagy kerekeket tettem rá a meghajtáshoz is és a bolygókerekeket is kicseréltem sokkal nagyobbakra. A hajtómotorok meghajtásához PWM modulokat használtam. A távirányítóba és a vevőbe is egy PIC18F6520 kontrollert tettem, ezek dekódolták a vezérlőjeleket és biztosították a kapcsolatot. Vágómotor gyanánt pedig megvettem a legolcsóbb szegélynyírót amit találtam, ez persze 230V-ról üzemelt, úgyhogy még kellett egy inverter, ami a 12V-ból előállítja a szükséges 230V-ot. Persze nem egy valódi szinuszos invertert vettem, hanem csak egy olcsót, ami előállít valami színusz-jellegű feszültséget, de a motor ezt nem igazán szerette. Az egész szerkezet meglehetősen robusztus lett, akku nélkül is volt vagy 20 kg. A távirányítóba – és a vevőbe is – most már nem a sima rádiós transceiver-t, hanem wifi modult raktam, mert arra gondoltam, később esetleg készítek egy PC- vagy telefonos applikációt a vezérléshez. Természetesen ESP8266-os modulok. Az irányítást egy joystick-kel oldottam meg, gondoltam ez lesz a legegyszerűbb. A joystick két potméteres, szóval a két oldal eltérő vezérlése és az irányváltás is le volt tudva. Az adó és a vevő között folyamatos volt a kapcsolat, biztonsági okokból ha esetleg mégis elveszne a jel, mert mondjuk a távirányító belső akkuja lemerült, akkor a fűnyíró 100 ms múlva magától megállt és lekapcsolta a vágómotort is (első a biztonság ugyebár).

Az első próbák egészen jól sikerültek, végül is vágta a füvet, lehetett használni mondjuk 20 percig, mielőtt az akkut tölteni kellett volna. Sajnos azonban a szegélynyíró megsínylette a rossz minőségű tápellátást és elég hamar megadta magát. További probléma volt, hogy az irányítás elég nehézkes lett, mivel a bolygókerekek az egyenetlen talajon önálló életet éltek, minden kis göröngyön folyton elfordultak, a fűnyíró nem nagyon akart egyenesen menni és folyamatosan korrigálni kellett. És mivel ezek a bolygókerekek elég nagyok voltak, viszonylag hosszú úton kellett manőverezni, mire rendesen irányba álltak, így a telek sarkaiban nem tudtam rendesen lenyírni a füvet, mert túl sok időt elvett, mire odakormányoztam a gépet. Az igaz, hogy olyan volt, mint egy tank. Ha egyszer beindult, mindenen keresztülgázolt. De az látszott, hogy maximum én tudom használni, olyan nehéz volt irányítani.

Más megoldás után kellett néznem. Arra gondoltam, hogy vajon fontos-e, hogy bolygókerekeket használjak, végül is a füvön egy kisebb méretű fix kerék el tud csúszni, szóval nem olyan fontos, hogy kövesse a hajtás irányát, a meghajtómotorok majd erővel úgyis irányba rakják a szerkezetet. Tudom, hogy ez nem a legszebb megoldás, de végül is ez nem golfpálya, itt csak annyi a cél, hogy nagyjából egyenletesen le legyen nyírbálva a fű. Ja, és volt még egy probléma, amikor a fűnyíró már elég messze volt tőlem, egyszerűen nem láttam, hogy mi történik, hogy pontosan merre kellene mennie, vágja-e rendesen a füvet, vagy mi van. Ezért úgy döntöttem, teszek rá egy kamerát is, ami forgatható, hogy lássam mi van előtte, milyen lett a fűnyírás, esetleg milyen akadályok vannak. Ugye akinek gyümölcsfák vannak a kertjében, az tudja, hogy kisebb gallyak bármikor az utunkba akadhatnak. No és aki vakondokat is tart – mint én is – annak külön öröm, hogy vakondtúrások is random felbukkannak, amiket fűnyírás előtt érdemes szétgereblyézni, vagy valamit csinálni velük – már ha észrevesszük őket. Mert akármivel is vágjuk a füvet, késsel vagy damillal, egyiknek sem tesz jót ha földbe vág bele, plusz felhasalhat az egész szerkezet és akkor ott kapar egy helyben. A zártszelvény váz sem volt túl előnyös, annyira nehéz volt, hogy az energia nagy része megint egyszerűen a mozgatásra ment el.

Szóval arra gondoltam, hogy készítek egy lemez vázat, ami sokkal könnyebb, és az akkumulátort is kicserélem Li-ion akkupakkra, ezzel sokat könnyítve az egész szerkezeten. Még azon az áron is, hogy így az akkumulátor összkapacitása jóval kisebb lesz, mert hát azért a Lítium akkumulátorok ára elég magas, szóval abból összerakni egy 44 Ah-ás akkupakkot elég húzós lenne a sima ólom-savas akkuhoz képest. Mindegy, majd legfeljebb sűrűbben kell töltögetni. Illetve nem is biztos, hiszen ugyanakkor könnyebb is lesz. Vágómotor gyanánt pedig egy autó hűtőventilátor motort teszek rá, mert az közvetlenül meghajtható az akkumulátorról, és nem kell semmilyen inverter. Nem annyira a veszteségek miatt, hanem mert az inverter egyrészt plusz súlyt jelent, másrészt egy jó minőségű inverter elég drága.

Nem árt, ha kicsit számolgatunk, hogy mennyi energia is kell majd ehhez az egészhez, azaz mekkora kapacitású akkumulátorra lesz szükség.

A hajtó ablaktörlőmotorok 12V-on 2,5 – 4A között vesznek fel, terheléstől és fordulatszámtól függően, szóval mondjuk oldalanként 5A-rel számolhatunk. A vágómotor 60W-os névleges teljesítményű, tehát 5A-t vesz fel folyamatosan. Emellett maga a vezérlő elektronika is fogyaszt, bár ezekhez képest nem sokat, de 1A-t számolhatunk rá a biztonság kedvéért. Ezek szerint 16A-es fogyasztással kéne számolnunk, ami azt jelenti, hogy ha 16Ah-s akkumulátorunk van, az egy órán keresztül tudja ellátni energiával a berendezést, miközben koppanásig lemerül. Éppen ezért sem szerencsés ilyen alkalmazáshoz ólom-savas akkumulátort választani, mert egy ilyen energiatárolót egyszer lehet teljesen lemeríteni és azzal a lendülettel tönkre is megy. No de nem is erre lettek kitalálva. Többet bírnak az úgynevezett munkaakkumulátorok, vagy mondjuk a napelem-rendszerekhez fejlesztett típusok, ezek azonban sokkal drágábbak is. Megfelelő védelemre tehát mindenképpen szükség van, akármilyen típusú akkumulátort is akarunk használni, nehogy túlmerítsük őket és minden fűnyíráshoz új akkupakkot kelljen vásárolni.

Li-ion akkumulátorokhoz lehet kapni megfelelő töltő-kisütő védőáramkört, amely nem engedi a cellákat sem túlmeríteni, sem túltölteni.

Ugye ha csak a kapacitást néznénk, akkor azt mondhatnánk, hogy veszünk mondjuk 10 db 2 Ah-s akkumulátort, ez összesen 20 Ah, szépen bekötjük mindet párhuzamosan és meg is vagyunk. Csakhogy a Li-ion akkumulátorok kapocsfeszültsége jellemzően 3,7V és erről a feszültségről elég gyatrán muzsikálnának a 12V-os motorjaink. Jól van, akkor kössünk sorba 4-et, akkor lesz 14,8V névleges feszültségünk, azt még simán bírják a motorok (habár a töltő elektronika általában 4,2V-ra tölti fel az akkumulátorokat, tehát teljesen feltöltve már 16,8V-unk lesz). De ezzel meg az a baj, hogy a kapacitás így nem adódik össze, ezért a feszültségünk meglesz, de csak 2 Ah kapacitással, mert ekkora egy cella. Akkor ebből a négyes csomagból kéne 10 db, ami máris 40 db akkumulátort jelent.

A másik megoldás, hogy mégis simán párhuzamosan kötünk 10 db akkumulátort, a kimenetre pedig teszünk egy DC/DC konvertert, ami majd szépen feltranszformálja a feszültséget 12V-ra. Ezzel meg az a gond, hogy a kivett teljesítmény nem lehet kisebb, mint a betáplált, vagyis ha nekünk 12V-on kell 16A ami 192W, akkor 3,7V-on 192/3,7 = 51,891…A, kb 52A-re lesz szükség. És persze a DC/DC konverter hatásfoka nem 100%-os, tehát valójában még ennél is többre lenne szükség. Szóval cellánként 5-6A lesz a terhelés. Vannak viszonylag nagy terhelő áramot is elbíró akkumulátorok, de ha folyamatosan ennyire terheljük őket, akkor sokkal hamarabb lemerülnek és nem is tesz jót hosszú távon maguknak az akkumulátoroknak sem, mivel melegedni fognak. Ja, és hát persze a 20 Ah-s akkupakkot több mint 50A-rel terhelve még fél órát sem fog bírni az egész.

Na jó, hát akkor mégiscsak az lenne a megoldás, hogy sorba kötünk 4 cellát és az ilyen módon elkészített csomagokat párhuzamosan kapcsoljuk. Ennek a megoldásnak az is az előnye, hogy ha később növelni szeretnénk az akkupakk kapacitását, azt bármikor megtehetjük, hiszen csak egy újabb 4-es csomagot kell hozzákötnünk párhuzamosan.