Difference between revisions of "Introbot09"

From Chalmers Robotförening
Line 390: Line 390:
*Kondensatorerna (C3-C6): Stabiliserar spänningen. Om spänningen skulle sjunka vid en tillfälligt högre belastning så hjälper dessa till att hålla spänningen jämn.
*Kondensatorerna (C3-C6): Stabiliserar spänningen. Om spänningen skulle sjunka vid en tillfälligt högre belastning så hjälper dessa till att hålla spänningen jämn.
*Lysdioden (LED5): Tänds då ström passerar mellan anoden (+) och katoden (-) och indikerar att spänningsregleringen fungerar.
*Lysdioden (LED5): Tänds då ström passerar mellan anoden (+) och katoden (-) och indikerar att spänningsregleringen fungerar.
=Mikroprocessor=
==Syfte och funktion==
Det är under denna del som kretskortet börjar ”leva”. Lysdioderna och Buzzern (högtalaren) är till för att berätta vad mikroprocessorn ”tänker”. Tryckknapparna är till för att användaren ska kunna ge kommandon till mikroprocessorn. ISP-kontakten (pinnarna) är till för att programmera roboten.
==Montering==
{| class="wikitable"
|-
! Referens
! Komponent
! Typ
! Antal
|-
| C1-C2
| Kondensator
| 100nF
| 2
|-
| C11
| Tantalkondensator
| 33µF
| 1
|-
| R17-R22
| Motstånd
| 330O
| 6
|-
| R15
| Motstånd
| 3k3O
| 1
|-
| R28
| Motstånd
| 4k7O
| 1
|-
| R26-R27
| Motstånd
| 10kO
| 2
|-
| LED1,LED3
| Lysdiod
| Grön, 3mm
| 2
|-
| LED2,LED4
| Lysdiod
| Röd, 3mm
| 2
|-
| L1
| Drossel
| 22uH 10%, 144mA Axiell
| 1
|-
| T3
| Transistor
| NPN/BC548
| 1
|-
| SW1-SW2
| Tryckknapp
| Tact-switch/FKX-101
| 2
|-
| B1
| Buzzer
| 6V magn QMB-06 star
| 1
|-
| ISP
| ISP-anslutning
| 2×3 stiftlist, 2.54mm delning
| 1
|-
| IC1
| IC-sockel
| 28 hål, 0.3”/DIL28
| 1
|-
| IC1
| Mikrokontroller
| ATMega168
| 1
|}
[[File:Byggbeskrivning-Figur 11 Kopplingschema för mikroprocessor (4.2).jpg]]
Bilder på kretskortet med ovanstående komponenter monterade:
[[Image:Byggbeskrivning-Figur 12 Mikroprocessor monterad Top (4.2).jpg|300px]][[Image:Byggbeskrivning-Figur 12 Mikroprocessor monterad 3D (4.2).jpg|300px]]

Revision as of 22:32, 11 October 2013

Introduktion

Introbot09 är en komplett byggsats för att man enkelt ska komma igång med sitt robotbyggande. Den är en uppgradering av Introbot07 och uppfyller kraven för minisumo liksom sina föregångare. Den har följande uppgraderingar jämfört med Introbot07:

  • Två avståndssensorer istället för en
  • Två knappar istället för en
  • Fyra reflexsensorer (där två kan användas som tachometrar) istället för bara två
  • Nya hjul (som passar på växellådans axlar och som har mycket bättre grepp)
  • Stöd för UART
  • Mer genomtänkt kretskort
  • Mer genomtänkt programbibliotek
  • Möjlighet till inkoppling av servos

I och med uppgraderingen har ett par funktioner tagits bort:

  • RS232-interface, då COM-portar är på väg bort i allt större mån. Istället erbjuder CRF en egenutvecklad USB-programmerare (länk).
  • Stöd för LCD, då den tar mycket plats och det är inte så många som använder den. Det går dock givetvis att koppla in en extern modul med display på en av utportarna. Introprogrammet innehåller dock ingen exempelkod för detta.

Vi har även uppdaterat byggbeskrivningen så att den ska bli lättare att följa. Introprogrammet är i större mån uppbyggt som ett bibliotek och är även bättre dokumenterat för ytterligare förståelse. Nedan följer en liten förklaring av de ingående delarna i Introbot09.

Modulbaserad robot

För att sprida ut kostnaderna och ge medlemmar större möjlighet att välja vad de vill ha är Introbot09 indelad i olika moduler. Den grundläggande modulen är kretskortet som innehåller motorstyrning, ett antal sensorer, lysdioder samt buzzer. De övriga modulerna är en modul med växellåda och kommande modulkort för specifika funktioner (t.ex. extra sensorer, servostyrning och Analog/Digital-omvandling). För medlemmar har vi även batterier till försäljning.

Etsade mönsterkort

Introbot09 har ett etsat mönsterkort för att det ska bli enklare att löda ihop. För ytterligare enkelhet finns det även tryck på kortet som visar vart de olika komponenterna ska sitta. Kortets storlek är 80×60 mm.

Integrerad H-brygga

Introbot09 har en mycket smidig motorstyrning i form av en IC-krets med en dubbel H-brygga för att man ska kunna styra två motorer både framåt och bakåt oberoende av varandra. H-bryggan är specificerad till att leverera som max 2,5A.

Avståndssensorer

Avståndssensorerna känner av avstånd med hjälp av infrarött ljus (IR-ljus). Sensorn mäter hur stor mängd IR-ljus med en viss modulerings frekvens (pullsning)som kommer in. Desto mer av den frekvensen det är, desto närmare är föremålet. Den modulerings frekvens som sensorn letar mest efter är 37kHz. Genom att ändra pulsningen på IR-lysdioderna kan man ändra avståndet på vilket sensorerna ”ser”.

Reflexsensorer

Reflexsensorerna känner av underlagets nyans i gråskala och ger ut ett analogt värde som man läser in i processorn som ett värde mellan 0 och 255. Kan även användas som tachometrar (alltså en sensor som känner av varvtal på ett hjul). För det krävs dock en kodskiva (skiva med spalter/markeringar) på hjulen, något som tyvärr inte följer med Introbot09. En sådan kan dock enkelt byggas själv av en tunn pappskiva.

Buzzer

Introbot09 är utrustad med en buzzer som kan göra ljud. Introprogrammet är utrustat med druvrutiner för ljud.

I2C

I2C är ett kommunikationsprotokoll som används för att kommunicera mellan olika mikroprocessorer. Det är smidigt att ha om man ska bygga ut Introbot09 med externa enheter, t.ex. extra sensorer.

UART

UART är ett annat kommunikationsprotokoll som används för att kommunicera mellan olika mikroprocessorer. Det är smidigt att ha om man ska bygga ut Introbot09 med externa enheter. De planerade modulkorten kommer att ha UART-kommunikation. UART kan även användas för att kommunicera med en dator via en seriellport.

Växellåda och hjul

Till Introbot09 kan en växellåda med hjul köpas. Växellådan har valbar utväxling på antingen 58:1 eller 203:1. Motorerna är specificerade till 3V.

Batteri

Till medlemmar kan vi även erbjuda ett batteri. Det är av typen Lithium-Polymer (Li-Po) med specifikationerna 7.4V, 900mAh, minst 12C.

Slutligen

Om du stöter på problem eller hittar du något fel på kortet eller instruktionerna så tveka inte att kontakta oss på info@robot.chs.chalmers.se. Givetvis kan ni även titta in på vårt forum, crf.nu/forum och ställe er fråga där. Lycka till med byggandet!

Förberedelser

Komponentlista

Kolla att du har alla enligt listan nedan:

Referens Komponent Typ Antal
C1-C6 Kondensator 100nF 6
C9-C11 Tantalkondensator 33µF 3
C7-C8 Elektrolytkondensator 220µF, 16V 2
R13-R14 Motstånd 47O 2
R6,R8,R10,R12,R23-R24 Motstånd 120O 6
R9,R11,R16-R22 Motstånd 330O 9
R1-R4,R15,R25 Motstånd 3k3O 6
R28 Motstånd 4k7O 1
R26-R27 Motstånd 10kO 2
R5,R7 Motstånd 39kO 2
R29-R30 Trimmotstånd 0-50kO 2
LED1,LED3,LED5 Lysdiod Grön, 3mm 3
LED2,LED4 Lysdiod Röd, 3mm 2
LED6-LED7 IR-lysdiod 5mm/TSUS5400 2
L1 Drossel 22uH 10%, 144mA Axiell 1
D1-D8 Schottkydiod 1N5819 8
T1-T4 Transistor NPN/BC548 4
SW1-SW2 Tryckknapp Tact-switch/FKX-101 2
IRMOT1-IRMOT2 IR-detektor IR-mottagare 3,3V/IRM8601S 2
REF1-REF4 Reflexdetektor/Tacho ITR8307 4
B1 Buzzer 6V magn QMB-06 star 1
M1, M2, VIN Kopplingsplint 2pol, 5,08 delning 3
ISP ISP-anslutning 2×3 stiftlist, 2.54mm delning 1
IC1 IC-sockel 28 hål, 0.3”/DIL28 1
IC1 Microcontroller ATMega168 1
IC2 Spänningsregulator 5V, 1A/LM7805 1
H-bridge H-brygga L298, dubbel H-brygga 1
- Stfitlist 1×40-pol 1
- Hylslist 1×20-pol 1
- Flatkkabel minst 16 pol c:a 15cm 1
- Kretskort By CRF 1

Bild över alla komponenter som ska vara med i grundpaketet. Notera att de komponenter du har i ditt kit kan se annorlunda ut, beroende på lite vilka komponenter vi fick tag på för stunden.
Byggbeskrivning-Figur 2 Komponenter i grundpaketet (2.1).jpg

Nedan följer alla komponenter som mer tillhör mekaniken. Beroende på om du köpt växellådan och batteriet så ska du ha allt i den här listan:

Komponent Typ Antal
Växellåda Twin motor gearbox/Tamiya 70097 1
Hjul Truck Tire (1 par)/Tamiya 70101 1
Anslutningskablar Till motorerna, 15cm 4
Anslutningskablar Till batterierna, hane 1
Anslutningskablar Till batterierna, hona 1
Strömbrytare Till batteriet 1
Batteri Li-Po 7.4V, 900mAh, 15C 1

Färgkodning motstånd

Kretskort och ritning

Innan du börjar bygga kan det vara bra att skriva ut den kompletta ritning och bilden på det tomma kretskortet.
Byggbeskrivning-Figur 4 Kretskort Top (2.2).jpgByggbeskrivning-Figur 4 Kretskort Bottom (2.2).jpg

De pinnar som olika funktioner är kopplade till:

Nr Port B Port C Port D
0 SW1 Reflex1 RXD
1 Buzzer Reflex2 TXD
2 LED1 Reflex3/Tacho SW2
3 LED2 Reflex4/Tacho IR-LED
4 LED3 ADC4/SDA M1_DIR
5 LED4 ADC5/SCL M1_PWM
6 IR-sensor1 Reset M2_PWM
7 IR-sensor2 Finns ej M2_DIR

Byggbeskrivning-Figur 6 Kopplingschema (2.2).jpg

Verktyg

För att montera Introbot09 krävs följande verktyg

  • Lödkolv och lödtenn
  • Avbitartång

En multimeter rekommenderas även för eventuell felsökning. För programmering krävs även en ISP-programmerare (länk).

Hantering av verktyg och komponenter

Viktiga saker att tänka på:

  • Ta inte i onödan på baksidan av kretskort då detta leder till sämre lödmöjligheter
  • Temperatur på lödstation beror på spetsstorlek och lödtenn men lagom temperatur brukar vara c:a 310 grader
  • Mikroprocessorn bör inte sitta i vid lödning. Övriga komponenter tål hyfsat höga temperaturer
  • Lägg på lagom mycket lödtenn, komponentbenet ska vara runtom i kontakt med omgivande lödö så att inte det är något hål. Men det får inte bli mer lödtenn än vad som får plats så att det inte rinner ut utanför lödön. Det kan leda till kortslutningar.
  • Löd en komponent i taget och efter lödning klipp av onödig benlängd.
  • Här finns en kort video som går igenom lödning (http://www.youtube.com/watch?v=I_NU2ruzyc4)

Spänningsregulator

Syfte och funktion

Spänningsregulatorn tar in spänning mellan 7.2V och 35V och omvandlar detta till en stabil spänning på 5V. Detta behövs då mikrokontrollern och sensorsystemet körs på 5V och dessutom fungerar dessa komponenter mycket bättre när spänningen hålls stabil.

Montering

Referens Komponent Typ Antal
C3-C4 Kondensator 100nF 2
C7-C8 Elektrolytkondensator 220µF, 16V 2
R16 Motstånd 330O 1
LED5 Lysdiod Grön, 3mm 1
M1, M2, VIN Kopplingsplint 2pol, 5,08 delning 3
IC2 Spänningsregulator 5V, 1A/LM7805 1
- Kretskort By CRF 1

Byggbeskrivning-Figur 8 Kopplingschema för spänningsregulator (3.2).jpg


Kretskort med komponenterna ovan monterade:
Byggbeskrivning-Figur 9 Spänningsregulator monterad Top (3.2).jpgByggbeskrivning-Figur 9 Spänningsregulator monterad 3D (3.2).jpg

  • Montera och löd fast kondensatorerna (C3-C4) och resistorn (R16). Det spelar ingen roll vilket håll de är vända.
  • Montera lysdioden (LED5) så att den är vänd så att anoden (det längre benet) kommer vid 5V markeringen och löd sedan fast den.
  • Sätt ihop kopplingsplintarna (VIN, M1, M2) till en list med hjälp av spaltningarna på sidan (Se bild nedan). Löd sedan fast dem så att kabelanslutningarna pekar ut från kretskortet.
  • Montera spänningsregulatorn (IC2) så att kylflänsen passar mot den vita markeringen på kretskortets komponentavtryck och löd sedan fast den.
  • Montera elektrolytkondensatorerna (C7-C8). Tänk på att dessa komponenter är polkänsliga, så se till att benet på den sidan av kondensatorn med en ljus rand placeras i hålet på minussidan. Löd sedan fast dem.

Testning

  1. Koppla in en strömkälla till VIN-skruvplinten, den som sitter närmast spänningsregulatorn. Anslutningskabeln kan behöva skalas lite innan den kopplas in, annars finns det risk att den inte har kontakt alls. VIKTIGT: Polvänd inte batterikontakten. Pluspolen (vanligtvis röd kabel) ska kopplas till pinnen som är markerad + på undersidan av kortet och minuspolen skall kopplas till den pinnen som är markerad -. Tyvärr är det lite svårt att se trycket till följd av färgen på kretskortet, men pluspolen är den anslutning längst bort från spänningsregulatorn i VIN-plinten. Det finns risk att spänningsregulatorn och andra komponenter går sönder annars.
  2. Lysdioden ska lysa om du har gjort rätt. Om du har en voltmeter ska du kunna mäta upp 5V mellan hålen som ligger ovanför texten 5V. OBS! Var försiktig så att du inte kortsluter mätpinnarna.

Komponentinformation

  • Spänningsregulatorn (IC2): Tar in spänning mellan 7.2V och 35V (då batterier kan ha olika spänning) och omvandlar detta till en stabil 5V. Detta gör den genom att omvandla allt över 5V till värme. Om ditt batteri har en högre spänning än 10V eller om ditt kort förväntas dra mycket ström (mer än 800mA)rekommenderas det att använda en extra kylfläns.
  • Kondensatorerna (C3-C6): Stabiliserar spänningen. Om spänningen skulle sjunka vid en tillfälligt högre belastning så hjälper dessa till att hålla spänningen jämn.
  • Lysdioden (LED5): Tänds då ström passerar mellan anoden (+) och katoden (-) och indikerar att spänningsregleringen fungerar.

Mikroprocessor

Syfte och funktion

Det är under denna del som kretskortet börjar ”leva”. Lysdioderna och Buzzern (högtalaren) är till för att berätta vad mikroprocessorn ”tänker”. Tryckknapparna är till för att användaren ska kunna ge kommandon till mikroprocessorn. ISP-kontakten (pinnarna) är till för att programmera roboten.

Montering

Referens Komponent Typ Antal
C1-C2 Kondensator 100nF 2
C11 Tantalkondensator 33µF 1
R17-R22 Motstånd 330O 6
R15 Motstånd 3k3O 1
R28 Motstånd 4k7O 1
R26-R27 Motstånd 10kO 2
LED1,LED3 Lysdiod Grön, 3mm 2
LED2,LED4 Lysdiod Röd, 3mm 2
L1 Drossel 22uH 10%, 144mA Axiell 1
T3 Transistor NPN/BC548 1
SW1-SW2 Tryckknapp Tact-switch/FKX-101 2
B1 Buzzer 6V magn QMB-06 star 1
ISP ISP-anslutning 2×3 stiftlist, 2.54mm delning 1
IC1 IC-sockel 28 hål, 0.3”/DIL28 1
IC1 Mikrokontroller ATMega168 1

Byggbeskrivning-Figur 11 Kopplingschema för mikroprocessor (4.2).jpg

Bilder på kretskortet med ovanstående komponenter monterade: Byggbeskrivning-Figur 12 Mikroprocessor monterad Top (4.2).jpgByggbeskrivning-Figur 12 Mikroprocessor monterad 3D (4.2).jpg