💒 🎫 ⬛️ Robotika - membuat platform dasar untuk robot masa depan 😫 🤓 🐒

Semangat / baik hati (garis bawahi perlu) waktu hari dan suasana hati yang baik! Saya ingin memberi tahu dan menunjukkan prosesnya, karena saya datang dengan (mendesain) dan membuat sasis dasar untuk robot roda empat.

Orang-orang yang tidak asing lagi menoleh ke saya dengan permintaan untuk membantu membuat robot “lebih serius”. Kali ini diputuskan untuk tidak membuat robot lengkap, tetapi semacam platform dasar yang akan memungkinkannya untuk membangun fungsionalitas robot lebih lanjut, mungkin dengan variasi, tanpa terganggu oleh pertanyaan tentang sasis, mesin, sistem tenaga, dan, idealnya, tentang sistem lokal atau jarak jauh manajemen.

Tujuan dari posting ini adalah untuk menunjukkan proses pengembangan dan pembuatan platform semacam itu. Biasanya dalam artikel tentang robotika, perangkat siap pakai ditampilkan, menunjukkan apa yang telah dilakukan dan bagaimana cara kerjanya. Ini menarik, tentu saja. Tetapi dengan kesenangan yang lebih besar, saya membaca artikel yang secara bertahap menunjukkan bagaimana hal itu dilakukan, mengapa dan deskripsi poin atau pemikiran tertentu. Saya akan mencoba menjelaskan secara terperinci bagaimana platform yang bergerak bergerak di rumah. Artikel ini adalah bacaan profil untuk relaksasi. Saya mungkin menyiapkan artikel itu sendiri lebih dari tiga kali lebih banyak waktu daripada yang saya lakukan menjahit. Saya tidak berpura-pura menjadi deskripsi lengkap, teknologi tinggi, sains intensif, inovatif dan bebas kesalahan ... Tapi saya berharap bahwa bagi seseorang itu akan membantu untuk mengambil beberapa langkah pertama dan menunjukkan bahwa elektronik modular modern sama sekali tidak sulit,meskipun tidak sesederhana kelihatannya. "Paman bermain mobil lagi daripada melakukan bisnis yang serius." Tetapi Anda perlu melakukan sesuatu untuk mereka yang tidak bisa tumbuh dewasa. Perhatian - di bawah potongan akan banyak teks dan gambar tidak senonoh banyak.

Kata Pengantar

Saya sudah melakukannya, atau tepatnya dirakit, robot RASH1. Robot ini hampir tidak bisa disebut buatan tangan, karena platform benar-benar dirakit pada komponen jadi. Yang menarik adalah sistem kontrol untuk platform seperti itu, dibangun atas dasar router kecil dengan sistem cyberWRT, yang memungkinkan Anda untuk mengontrol robot dari perangkat apa pun melalui browser. Saya mengakui bahwa tujuan dari pekerjaan ini lebih untuk menunjukkan proses pengembangan itu sendiri dalam hal metodologi dan dokumentasi daripada dalam pembuatan langsung. Artikel yang hampir konseptual diajukan tentang Haber, dengan itikad baik saya, karena saya pikir karena saya mencoba menggambarkan pengembangan, saya akan melakukannya untuk semua orang, terutama karena startup awalnya ditujukan untuk open source dan orang-orang tidak menentang inisiatif seperti itu. .

Jika Anda menonton video, maka pastikan bahwa motor China untuk 300 rubel sangat berbeda dan terkadang tidak mudah untuk memilihnya sama, terutama jika tidak ada yang lain. Dan, jika mereka berputar secara berbeda, maka robot tidak akan mengemudi secara langsung. Meskipun, dengan keinginannya untuk menarik dirinya ke kiri sekali lagi, ia tidak meninggalkan rumah tangga yang acuh, efek seperti itu jelas tidak diinginkan. Anda dapat mengatur pembuat enkode dan secara program menyesuaikan putaran roda. Jika tidak ada encoder, maka Anda dapat secara empiris menghitung berapa banyak yang Anda butuhkan untuk memperlambat (menurunkan level tegangan) motor yang lebih cepat sehingga robot berjalan lurus dan lancar. Namun, ketika baterai / akumulator melepaskan, karakteristik "titik operasi" yang dipasang akan berubah dan pada tegangan yang berbeda motor akan berperilaku sangat berbeda - robot akan kembali mulai "mengambil" di beberapa arah. Selain itu,mengendalikan robot melalui cyberWRT masih belum sempurna - koneksi terputus, terkadang gambarnya hilang, saya tidak ingat persis, sepertinya kontrol tombol sentuh tidak berfungsi sama sekali di Firefox. Setelah menyambung kembali ke robot, semuanya dipulihkan, yaitu, ia diperbaiki tanpa me-reboot router, mungkin ada semacam kemurungan dalam koneksi antara komputer / telepon-router-router_on_work. Perlu dicatat bahwa cyberWRT secara sederhana menyelesaikan masalah pengelolaan organisasi, sehingga memungkinkan untuk menulis modul Anda sendiri dan mengonversi, secara kasar, WEB di satu sisi ke UART di sisi lain. Ada cukup informasi berbahasa Rusia di Internet, dan ada juga yang cukup aktifSetelah menyambung kembali ke robot, semuanya dipulihkan, yaitu, ia diperbaiki tanpa me-reboot router, mungkin ada semacam kemurungan dalam koneksi antara komputer / telepon-router-router_on_work. Perlu dicatat bahwa cyberWRT secara sederhana menyelesaikan masalah pengelolaan organisasi, sehingga memungkinkan untuk menulis modul Anda sendiri dan mengonversi, secara kasar, WEB di satu sisi ke UART di sisi lain. Ada cukup informasi berbahasa Rusia di Internet, dan ada juga yang cukup aktifSetelah menyambung kembali ke robot, semuanya dipulihkan, yaitu, ia diperbaiki tanpa me-reboot router, mungkin ada semacam kemurungan dalam koneksi antara komputer / telepon-router-router_on_work. Perlu dicatat bahwa cyberWRT secara sederhana menyelesaikan masalah pengelolaan organisasi, sehingga memungkinkan untuk menulis modul Anda sendiri dan mengonversi, secara kasar, WEB di satu sisi ke UART di sisi lain. Ada cukup informasi berbahasa Rusia di Internet, dan ada juga yang cukup aktifWEB di satu sisi di UART di sisi lain. Ada cukup informasi berbahasa Rusia di Internet, dan ada juga yang cukup aktifWEB di satu sisi di UART di sisi lain. Ada cukup informasi berbahasa Rusia di Internet, dan ada juga yang cukup aktifsebuah komunitas yang dapat membantu menyelesaikan masalah. Nah, robot itu ternyata lebih untuk demonstrasi dan belajar daripada untuk penggunaan praktis semata. Dia mengemudikan banyak kesenangan dan cerdas tanpa lantai dua, tetapi terasa sedih ketika router dengan hub USB kecil dan kamera video ditambahkan.

Dengan sendirinya, merakit robot RASH1 sepenuhnya memungkinkan pemula dalam robotika untuk mengambil langkah pertama mereka tanpa berfokus pada pengembangan elektronik, menempatkan upaya minimum dengan besi solder di tangan mereka (ada papan kabel yang sudah jadi yang mudah disolder), tetapi, bagaimanapun, ternyata Do-it-yourself robot - Saya yakin bahwa seorang insinyur robot robot biasa tidak akan dapat tumbuh hanya pada beberapa desainer elektronik yang mirip kaki. Pada prinsipnya, ini sudah cukup: robot yang dihasilkan, dan tanpa kontrol melalui cyberWRT, memungkinkan Anda untuk memprogram perilaku Anda. Cukup memahami Arduino ( sirkuit dan pemrograman ), untuk menguasai konsep modulasi lebar-pulsa ( tautan 1 , tautan 2) dan di Internet mencari contoh penggunaan sensor tertentu.

Sebagai contoh, firmware dasar memiliki mode otonom, yang diaktifkan dengan menekan tombol pada robot dan memungkinkan robot untuk melakukan perjalanan di dalam ruangan, idealnya, tanpa tabrakan dengan benda - sonar (sensor ultrasonik) terus-menerus memantau situasi di depan robot dan, ketika rintangan terdeteksi, robot berhenti bergerak dan mulai sedikit suka Algoritma U-turn, intinya adalah untuk mendapatkan belokan acak untuk meninggalkan jebakan dari furnitur yang diatur secara licik oleh orang-orang. Anda dapat menambahkan sonar lain, meningkatkan "visi" robot. Anda dapat menghubungkan sensor cahaya dan, sesuai dengan nilainya, menghidupkan atau mematikan "lampu" robot, sehingga lebih terlihat di semua sudut gelap di bawah meja dan kursi. Atau sambungkan sensor gerak, misalnya, HC-SR501 yang murah (berdasarkan chip BISS0001) untuk mengajari robot bersembunyi dari orang.Secara umum - ruang terbuka yang cukup untuk kreativitas, hiburan dan pengetahuan tentang bagaimana elektronik bekerja pada level "rendah".

Setelah RASH1 menjadi menarik bagi saya dan saya membuat robot RASH2. Robot ini sudah dapat diklasifikasikan sebagai buatan tangan. Platform yang dibeli diambil sebagai pangkalan - pangkalan fiberglass atas dan bawah, rak, motor - ini semua adalah satu set, dibeli di "Internet Cina yang luar biasa."

Robot ini sudah memiliki elektronik yang dikembangkan sendiri, yang dibuat di atas papan tempat memotong roti, di mana konektor disolder, dan kabel melakukan peran trek. Daya disuplai, bukan dari baterai AA / akumulator, tetapi dari empat baterai lithium-ion berukuran 18650. Servo drive dipasang yang memungkinkan "kepala" robot berputar di dua pesawat. Kamera video dan sonar dipasang di "kepala" robot. Dalam mode otomatis, robot tidak lagi perlu berputar sepenuhnya - cukup "lihat-lihat" dengan sonar. Robot memiliki mesin "kuning" yang sama dengan yang sebelumnya, dan pada awalnya dikandung sebagai penggerak roda depan, tetapi kemudian harus dikonversi ke penggerak semua roda karena sama sekali tidak ada dinamika karena bobot yang layak. Encoder sudah diinstal, tetapi mereka tidak masuk akal,karena robotnya cukup berat dan roda yang berdekatan di satu sisi akan saling rem sendiri. Sistem kontrol juga dibangun di atas router TL-MR3020 dengan firmware cyberWRT.

Desain robot semacam itu sangat cocok bagi mereka yang ingin mendapatkan pengalaman dalam pengembangan awal dan melanjutkan pengembangan elektronik yang independen, menyolder lengkap sesuai dengan konsepnya sendiri, merancang dan merakit sendiri, memahami kontrol servo ( artikel dari Amperka ). Di Internet, Anda dapat menemukan paus yang hampir siap, yang mencakup komponen yang diperlukan - Saya membuatnya dan merakitnya dari tongkat dan ... secara umum, dari apa yang ada di tangan, secara berkala mengebor, menggiling, mengelem, mengacaukan, bahkan pita scotch digunakan - dimana tanpa dia.

Pikiran tentang robot baru

Dan sekarang, sekarang robot baru. Apa yang kita inginkan darinya?

Kami ingin platform menjadi kuat, dapat mengangkat beban, dengan pembersihan lintas dan tanah yang baik. Kami ingin mendapatkan landasan universal, agar tidak membuat yang baru setiap saat - praktik kehidupan, bagaimanapun, biasanya membuktikan sebaliknya - tetapi seiring perkembangan yang dimulai, ini adalah keinginan yang normal dan sehat. Apa citra platform universal berdasarkan persyaratan yang diuraikan di atas? Ini mungkin sasis logam, empat mesin dengan tenaga bagus dan roda besar. Jelas, lebih baik untuk menutup mesin di kompartemen tertutup yang terpisah. Akan menyenangkan untuk menghapus driver untuk mesin, baterai daya dan beberapa jenis elektronik daya ke dalam kompartemen mesin ini. Misalnya, konverter tegangan DC / DC yang sama, jika ada. Saya tidak ingin mengganti baterai, sama sepertisama seperti saya tidak ingin mengeluarkan baterai untuk diisi ulang - semuanya ada di dalam platform dan biarkan baterai dapat diisi ulang sendiri. Untuk peralatan tambahan, akan dimungkinkan untuk memasang rak logam dan mengatur "lantai dua" pada platform.

Pertama-tama, saya membagi proses membuat robot lengkap menjadi dua bagian - menciptakan semacam platform universal dan membuat robot berdasarkan platform universal ini. Ini memungkinkan Anda untuk tidak memikirkan robot secara keseluruhan, hanya memikirkan persimpangan dari dua bagian ini. Selanjutnya kita akan berbicara tentang platform saja.

Poin penting kedua adalah pembagian platform menjadi dua bagian. Bagian pertama telah dijelaskan - mesin dan tenaga. Tetapi mesin perlu dikontrol. Perangkat kontrol, tentu saja, akan didasarkan pada semacam mikrokontroler - haruskah itu dilepas di dalam kompartemen mesin atau tidak? Godaannya adalah membuat platform mandiri yang sepenuhnya siap pakai. Tetapi rasionalitas menunjukkan bahwa mikrokontroler adalah murni hanya untuk mengendalikan mesin, ditambah beberapa jenis antarmuka untuk menerima perintah adalah pemborosan sumber daya komputasi. Karena itu, lebih baik mengisolasi bagian ini dari kompartemen tenaga motor.

Sebagai hasil dari refleksi, ide itu sendiri terbentuk sebagai berikut. Ada platform tertutup, di dalamnya ada mesin, driver untuk mesin dan sumber daya dengan elektronika daya yang diperlukan. Jelas, lebih baik memiliki semacam papan tambalan pusat tempat semua komponen ini akan terhubung. Juga, papan ini akan memiliki elektronik yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan yang tepat. Kami menyebut papan ini papan daya. Pada platform ada papan dengan mikrokontroler, yang terhubung ke papan daya, menerima daya darinya dan mengeluarkan perintah untuk itu untuk mesin. Papan mikrokontroler juga dapat mengontrol peralatan robot lainnya. Papan ini akan disebut papan kendali.

Dengan demikian, proses pengembangan seluruh robot secara kondisional "digergaji" menjadi dua (tiga) bagian: penciptaan platform (dan manajemennya) dan kami menggambar burung hantu untuk membuat sisa "body kit", yang mengubah platform kami menjadi robot yang lengkap. Poin penting: ketika mengerjakan setiap tahap, Anda tidak harus memikirkan yang lain terutama - pikirkan "sambungan" antara bagian-bagian ini dengan cukup baik.

Mesin dan Tenaga

Setelah semua pemikiran ini, pemilihan komponen untuk platform telah dimulai.
Setelah mempelajari proposal, saya memilih mesin keluarga JGA25-370.

Dilihat oleh deskripsi untuk seri mesin ini, mereka memiliki kisaran tegangan operasi 3-36 V, tegangan pengenal 6-24 V. Mesin ini tersedia dengan kecepatan yang berbeda, gearbox dan, karenanya, memiliki torsi yang berbeda (0,1-10 kg * cm ) Ukuran dan lokasi pemasangan seluruh seri adalah sama, jadi kami mendapatkan solusi universal yang baik dalam hal modifikasi di masa mendatang - untuk platform yang lebih berat dan torsi tinggi, misalnya, Anda dapat menempatkan mesin dengan kecepatan lebih rendah, tetapi lebih banyak torsi. Tegangan pengenal tipikal untuk motor 6, 12 dan 24 V. Pertanyaan penting - peringkat mana yang harus dipilih?

Sehubungan dengan pilihan tenaga mesin, muncul pertanyaan untuk mengatur catu daya otonom untuk seluruh platform kami. Saya tidak ingin menggunakan baterai dan baterai isi ulang ukuran standar AA atau AAA. Saya ingin menggunakan baterai yang sangat luas. Saya memilih baterai lithium-ion ukuran 18650, yang kapasitasnya bervariasi dari 1000 mAh hingga 3500 mAh. Saya sudah memiliki pengalaman positif bekerja dengan mereka, perangkat yang baik untuk pengisian daya, dan baterai itu sendiri secara aktif digunakan dalam kehidupan sehari-hari, yaitu, bagi saya ini bukan hal yang baru.

Baterai lithium-ion memiliki jumlah siklus pengisian / pengosongan yang cukup besar, waktu pengisian yang cepat dengan arus yang relatif tinggi, tidak ada efek memori (walaupun menurut beberapa laporan itu, meskipun tidak signifikan, adalah), tingkat self-discharge yang rendah, bobot yang lebih rendah dibandingkan dengan asam atau alkali baterai, kapasitas lebih tinggi dibandingkan dengan baterai NiMH. Namun, harus diingat bahwa baterai tersebut tidak menyukai panas yang berlebihan (kemungkinan ledakan) atau pendinginan yang berlebihan (penurunan kapasitas). Baterai tidak dapat habis, terisi sangat cepat, atau sangat cepat habis (kami tidak akan mempertimbangkan baterai yang berarus tinggi). Jika baterai sangat habis, mungkin akan gagal dengan kemungkinan depresurisasi saat mencoba mengisi ulang. Jika baterai bocor,kemudian pada arus yang kuat ada kemungkinan penyalaan lithium, tetapi tidak akan mungkin untuk memadamkan baterai dengan air - lithium bereaksi dengan air, membentuk alkali dan hidrogen. Kenapa semua ketakutan ini? Apa yang perlu Anda pahami: penggunaan baterai seperti itu adalah masalah serius (ingat tentang berkalaPengalaman Samsung ).

Tegangan pengenal satu sel 18650-ion lithium adalah 3,6-3,7 V. Sel yang terisi penuh menghasilkan 4,1-4,2 V. Tetapi dengan tegangan minimum lebih sulit - tegangan keluaran akhir tergantung pada jenis baterai dan angka ini dapat berfluktuasi dalam kisaran 2.6-3.2 V. Adalah mungkin untuk melepaskan lebih rendah, tetapi ini adalah cara yang tepat untuk degradasi baterai yang cepat. Saya memutuskan untuk kasar penilaian tegangan yang dikeluarkan oleh baterai dalam kisaran nominal-maksimum. Kemudian ternyata rakitan dua, tiga dan empat baterai berturut-turut memberi kita kisaran 7,2-8,4 V, 10,8-12,6 V, 14,4-16,8 V. Dari perakitan ini kita perlu mendapatkan dua voltase - beberapa voltase untuk memberi daya pada motor dan 5 V untuk memberi daya pada elektronik. Perakitan dua baterai dapat memberi daya pada motor 6 V menggunakan konverter step-down DC / DC,tetapi perbedaan antara nilai tegangan minimum (ketika baterai habis ke nominal itu akan menjadi 7,2 V) dan 6 V akan berada di urutan 1,2 V, yang mungkin tidak cukup untuk operasi yang stabil dari konverter reduksi DC / DC - untuk menghindari masalah, perlu untuk memiliki perbedaan tegangan antara input dan outputnya minimal 2 V (pada kenyataannya, mungkin ada lebih sedikit untuk konverter putus sekolah yang rendah, tetapi kami tidak akan fokus pada mereka). Perakitan tiga elemen cukup cocok untuk kita, kita akan mendapatkan voltase yang diperlukan dengan menggunakan konverter step-down DC / DC. Mesin juga bisa ditenagai dengan 9 V, maka dalam kasus terburuk kita mendapatkan perbedaan 1,8 V, yang seharusnya cukup. Perakitan empat elemen juga cocok, tetapi Anda perlu memahami bahwa baterai tambahan berat dan ruang ekstra, meskipun konsumsi energi seluruh baterai tinggi.

Cara kedua untuk mengatur catu daya adalah dengan menggunakan koneksi paralel dari baterai yang sama dan konverter DC / DC boost. Kemudian dari 3,6-4,2 V tegangan dapat ditingkatkan hingga 5 V untuk elektronik dan hingga 6-9 V untuk motor. Tampaknya kapasitas perakitan baterai seperti itu mudah bervariasi dengan menambahkan elemen baru, tetapi jangan lupa bahwa baterai yang digunakan harus memiliki kapasitas dan ketahanan internal yang serupa.

Ada papan pengontrol khusus untuk pengisian / pemakaian seri atau baterai paralel. Pengontrol perlindungan melindungi unit baterai dari pengisian atau pengosongan yang berlebihan (kontrol tegangan), korsleting, melebihi arus keluaran yang diizinkan. Saat menggunakan kartu sederhana seperti itu, diperlukan catu daya eksternal dengan batasan arus pengisian daya. Pengontrol pengisian / pengosongan dapat secara mandiri mengisi baterai sesuai dengan metode cc / cv dengan arus pengisian terbatas. Kontroler canggih untuk koneksi seri baterai juga dapat memberikan pengisian daya individual untuk setiap baterai - menyeimbangkan elemen baterai.

Saya memilih koneksi baterai seri menggunakan papan perlindungan dan pengisi daya eksternal. Di masa depan, papan kendali sederhana seperti itu dapat diganti dengan pengontrol muatan berimbang. Meskipun penyeimbangan tidak diperlukan dengan koneksi paralel, harus dipertimbangkan bahwa dengan keausan yang kuat pada satu baterai, pengontrol tidak akan dapat mendeteksi ini dan ini mungkin penuh dengan sesuatu. Perlu juga mempertimbangkan fakta bahwa mode operasi masing-masing baterai akan berbeda. Misalnya, saat melepaskan daya yang sama, baterai dengan koneksi paralel harus memberikan arus lebih banyak daripada dengan koneksi paralel.

Oleh karena itu, mesin dengan tegangan pengenal 6 V dan kisaran operasi 3-9 V cocok. Saya memilih mesin dengan kecepatan 281 rpm dan konsumsi 80 mA dalam mode siaga. Di bawah beban, kecepatan turun menjadi 238 rpm, arus naik ke 380 mA, sementara mesin menghasilkan tenaga 2 watt dan mengembangkan torsi 0,5 kg * cm. Ketika mesin berhenti, torsi meningkat menjadi 4 kg * cm, dan arus menjadi 900 mA. Semua karakteristik ini diambil dari piring yang dipasang di situs web salah satu penjual barang, karena saya tidak dapat menemukan "lembar data" yang normal.

Sasis dan rakitan sasis

Mesin yang saya pesan adalah sebagai berikut.

Jika Anda melihat foto, Anda dapat melihat slot pada poros yang menonjol dari mesin. Satu set kopling dan roda ditemukan untuk mesin ini.

Roda dengan diameter 80 mm, karet lunak, bertabur.

Fondasi yang akan saya buat dari sudut aluminium lebar (atau sesuatu yang serupa yang dapat ditemukan di toko-toko konstruksi) dengan bantuan yang saya dapat membuat bingkai "on-board", yang dapat ditutup dengan beberapa pelat logam ringan, kuat, dan logam. Lubang dibor di tempat yang tepat dan benang dipotong sesuai kebutuhan. Namun, pada awalnya saya memutuskan untuk mencari apa yang ditawarkan industri Cina. Dan saya menemukan paus - kit sasis untuk membuat robot, yang berisi tubuh itu sendiri, mesin, kopling dan roda yang disebutkan di atas, serta kompartemen baterai AA, sakelar daya, soket daya, dan pengencang. Kasing itu sendiri memiliki banyak lubang, yang secara logis membuatnya lebih mudah dan kehadiran mereka harus meminimalkan jumlah pekerjaan tukang kunci.

Setelah memperkirakan ukuran dan volume ruang internal (secara paralel, elektronik dipilih untuk platform, yang seharusnya sesuai dalam hal ini), saya memesan kit ini. Pada mesin yang masuk, seperti dapat dilihat di atas, untuk beberapa alasan, katanya JGA25-370-9v-281rpm. Mengapa tepatnya 9v, ketika nilai nominal subkelompok ini adalah 6 V, saya tidak mengerti, tetapi mungkin orang Cina lebih tahu apa yang harus ditulis untuk menjual lebih baik.

Kasingnya sendiri beratnya hampir 400 gram. Terbuat dari bahan apa, saya merasa sulit untuk menjawab, tetapi tidak terlihat seperti aluminium murni.

Lepaskan penutup dan pasang mesin. Lubang untuk mesin memiliki diameter hanya untuk sekrup M3, tidak ada margin yang tersisa untuk menyesuaikan posisi, tetapi kita harus membayar upeti, ini tidak menyebabkan masalah - lubang jelas bertepatan dengan benang pada selubung mesin.

Kami memasang kopling.

Dan kencangkan rodanya.

Hasilnya adalah platform jadi dengan ground clearance sekitar 23 mm.

Berat sasis "kosong" sedikit lebih dari satu kilogram. Ingat gambar dengan pengukuran massa bagian individu? 393+ (58 + 85 + 20) * 4 = 1045 gram. Semuanya dalam koleksi memiliki berat 1057 gram. 12 gram ditambahkan 16 baut.

Inilah platform yang cukup bagus.

Sirkuit listrik

Di sini perlu dijelaskan poin penting mengapa paus khusus ini. Faktanya adalah bahwa jika kita membuat kasus sendiri, maka volume internalnya dapat dibuat sewenang-wenang. Kasing yang dibeli memberi kami volume yang sangat ketat di mana semuanya harus sesuai. Idealnya, ada juga margin untuk menginap. Ini harus dipertimbangkan pada awalnya dan dipahami: apakah pengisian yang diperlukan akan cocok dalam kasus khusus ini atau tidak dan apakah perlu untuk mengubah elektronik atau memilih yang lain. Di dalam kasing akan dipasang: motor, baterai, driver untuk mesin, papan daya, di mana beberapa jenis elektronik juga akan terletak - konverter tegangan yang sama.
Tampak jelas apa sebenarnya yang akan kita miliki di dalam. Tapi bagaimana semua itu bisa bersatu? Jika Anda memiliki ide, tetapi Anda tidak dapat membuat gambarnya, Anda tidak tahu. Dalam elektronik, ternyata harus ada dua gambar - yang visual, yang sudah cukup representabel, dan yang listrik (sebenarnya, ada juga yang algoritmik - ketika perilaku perangkat ditentukan oleh kemampuan perangkat keras dan / atau perangkat lunak (firmware fungsional)).

Saya menghabiskan banyak waktu untuk bekerja. Secara umum, dengan pendekatan yang tepat, jalan panjang dapat diubah menjadi nilai tambah dengan membaca buku, menonton / mendengarkan program sains populer atau buku audio yang tidak akan pernah saya baca, dengar, atau tonton. Berkat kondisi ini, saya menjadi penggemar dan mendengarkan semua kisah Model perakitan (sehingga tidak ada pertanyaan dalam komentar - artikel Wikipedia ). Percabulan robot tidak terkecuali, dan saya berpikir dan menggambar diagram sirkuit platform di jalan di tablet .

Diagram ini diambil di OneNote. Gambar bisa diklik. Ya, saya malu - diagram sirkuit terlihat tidak berprinsip. Tiga minggu terakhir saya tidak dapat meluangkan waktu untuk menyelesaikan artikel, dan pertanyaan telah muncul - untuk menerbitkan sesuatu atau menunda untuk nanti. Saya memutuskan untuk menerbitkannya seperti ini, kalau tidak "untuk nanti" mungkin penuh. Saya akan menggambar sirkuit normal - Saya akan mengganti gambar. Di sisi lain, desain ini terlihat dalam gaya DIY asli. Di tempat kerja atau di rumah, ketika beberapa ide terbentuk, selembar kertas biasa dan pensil biasa diambil terlebih dahulu ...

Mari kita lihat konsep apa dan apa yang akan kita hubungkan. Tiga baterai format 18650 terhubung ke pengontrol baterai lithium-ion D1. Seluruh rangkaian memiliki "landasan bersama", yang terhubung dengan output P-pengontrol D1. Keluaran P +, melalui sekering FU1 dan sakelar SW, dihubungkan ke input DC / DC dari konverter D3 dan D4. Konverter D3 menghasilkan tegangan untuk motor, D4 - untuk menyalakan semua elektronik. Output dari konverter ini terhubung ke driver motor D5, dimana motor terhubung. Mesin sisi kiri ML1, ML2 terhubung ke saluran MA, dan mesin kanan MR1, MR2 terhubung ke MB. Pengemudi adalah dua saluran, ini berarti bahwa akan dimungkinkan untuk mengendalikan dua kelompok mesin (saluran A dan B), tetapi tidak secara individual oleh setiap mesin. Untuk mengontrol kecepatan dan arah putaran mesin, port ENA, ENB,IN1-IN4. Sirkuit resistif yang membentuk tegangan Vbat 'dipilih sehingga dapat membentuk tegangan telemetri Vbat dari kemasan baterai dalam kisaran 0 ... 5 V. Jika Vbat = 13 V (yang seharusnya tidak, karena paket baterai dapat memberikan maksimum 12,6 V, tetapi saya sedikit aman), maka Vbat '= 3,94 V (yaitu, nilai dijamin tidak melampaui 5 V). Arus yang mengalir melalui rangkaian resistif pada 12 V akan menjadi 3,6 mA, dan saya menganggap kerugian ini dapat diterima (sekitar 0,1% pada kapasitas baterai 3000 mAh). Ke input controller D1, soket untuk memasok daya eksternal terhubung. Tapi, kita lihat dari diagram bahwa terhubung melalui relai D2.karena baterai dapat menghasilkan maksimum 12.6V, tapi saya punya sedikit reasuransi), maka Vbat '= 3.94 V (artinya, nilai dijamin tidak melampaui 5 V). Arus yang mengalir melalui rangkaian resistif pada 12 V akan menjadi 3,6 mA, dan saya menganggap kerugian ini dapat diterima (sekitar 0,1% pada kapasitas baterai 3000 mAh). Ke input controller D1, soket untuk memasok daya eksternal terhubung. Tapi, kita lihat dari diagram bahwa terhubung melalui relai D2.karena baterai dapat menghasilkan maksimum 12.6V, tapi saya punya sedikit reasuransi), maka Vbat '= 3.94 V (artinya, nilai dijamin tidak melampaui 5 V). Arus yang mengalir melalui rangkaian resistif pada 12 V akan menjadi 3,6 mA, dan saya menganggap kerugian ini dapat diterima (sekitar 0,1% pada kapasitas baterai 3000 mAh). Ke input controller D1, soket untuk memasok daya eksternal terhubung. Tapi, kita lihat dari diagram bahwa terhubung melalui relai D2.Ke input controller D1, soket untuk memasok daya eksternal terhubung. Tapi, kita lihat dari diagram bahwa terhubung melalui relai D2.Ke input controller D1, soket untuk memasok daya eksternal terhubung. Tapi, kita lihat dari diagram bahwa terhubung melalui relai D2.

Pertama, saya ingin menjelaskan keberadaan resistor 10 kOhm, menarik salah satu terminal di konektor daya ke tegangan 5 V. Kami memiliki konektor daya dengan tiga output. Sepasang output mentransmisikan tegangan dari sumber daya. Pintu keluar ketiga adalah informasi. Ini disingkat menjadi output negatif (terhubung ke tanah dengan kami) jika tidak ada steker di soket dan terbuka jika steker dimasukkan ke dalam soket. Dengan demikian, kita mendapatkan sinyal telemetri Vinon tentang menghubungkan sumber daya: jika Vinon '= 0 tegangan, maka daya eksternal tidak terhubung, jika Vinon' = 5 V - terhubung. Sebuah resistor 10 kOhm menarik output ini ke 5 V. Ketika sebuah plug terhubung, arus 0,5 mA akan mengalir melalui resistor, yang cukup dapat diterima.

Saat Anda menghubungkan sumber eksternal melalui relai D2 yang biasanya tertutup dan sekering FU1, baterai akan mulai terisi daya. Relai yang biasanya tertutup berarti bahwa terminalnya selalu tertutup dan terbuka hanya ketika tegangan diberikan ke kontak kontrol. Mengapa menyampaikan D2? Misalkan kita tidak memiliki relay ini. Jika catu daya terhubung ke platform, tetapi lupa mencolokkannya ke stopkontak - bagaimana papan mikrokontroler tahu jika baterai sedang diisi sekarang atau tidak? Dan jika sumber listrik dicolokkan tetapi tidak memberikan tegangan? Atau apakah semuanya berfungsi, tetapi sumber daya hanya menghasilkan 10V bukannya 12V? Dan, jika saya menghubungkan sumber seperti itu (yang hanya menghasilkan 10 V) ke baterai, yang belum sepenuhnya habis dan menghasilkan 11 V,lalu bagaimana cara mencari tahu - 11 V ini dibentuk oleh baterai (yang sebenarnya tidak menghasilkan lebih tinggi dari 10 V) atau sumber eksternal? Untuk situasi seperti itu, sebuah algoritma dikembangkan yang memerlukan relay. Kita belajar tentang menghubungkan sumber daya eksternal melalui telemetri Vinon. Matikan relay dan lihat telemetri Vin. Jika cocok dan tegangan ini berada dalam kisaran yang diharapkan, maka hidupkan relai dan beri sinyal proses pengisian. Jika tidak sesuai dengan Anda, jangan nyalakan relay dan memberi sinyal kerusakan. Biarkan papan kontrol onboard dan bukan platform berurusan dengan proses analisis dan indikasi. Untuk melakukan ini, kami akan memberinya semua voltase yang diperlukan dan sinyal kontrol untuk relay Vinoff. Input kontrol dari modul relai melalui resistor 10 k pulled ditarik ke 5 V, memberikan relai konstan. Saat menerapkan 0 V ke input ini, relai akan mati.

Tetapi mengapa, tepatnya, relai mekanis kuno? Lagi pula, Anda dapat menempatkan transistor MOSFET. Ada ide seperti itu, tetapi saya harus meninggalkannya. Transistor MOS modern memiliki resistansi rendah (puluhan miliohm) di keadaan terbuka dan dengan aliran arus 2-5 A tidak akan ada penurunan tegangan yang sangat signifikan dan, akibatnya, pemanasan - kasing transistor itu sendiri dapat menghilangkan daya kecil bahkan tanpa radiator. Tetapi semua ini menyangkut skema di mana kunci digital semacam itu akan mengontrol koneksi sumber daya ke beban pasif. Kami menempatkan transistor antara dua sumber, sebagai akibatnya perbedaan tegangan antara tiriskan dan sumber dapat signifikan, yang akan menyebabkan peningkatan generasi panas dan transistor akan sangat panas. JugaUntuk membuka atau menutup transistor, Anda perlu membuat rangkaian kontrol (driver), karena level tegangan kontrol dari papan mikrokontroler adalah 5 V, yang tidak cukup untuk membuat perbedaan tegangan gerbang-sumber untuk mengendalikan transistor (untuk mengendalikan transistor, misalnya, IRFZ44N kita harus menerapkannya 8-12 V shutter untuk membukanya). Apakah itu modul relai yang sudah jadi, yang hanya perlu Anda sambungkan dan yang, jika sudah ditutup, dijamin untuk menghubungkan output ke input tanpa masalah.yang Anda hanya perlu terhubung dan yang, jika sudah ditutup, dijamin untuk menghubungkan output ke input tanpa masalah.yang Anda hanya perlu terhubung dan yang, jika sudah ditutup, dijamin untuk menghubungkan output ke input tanpa masalah.

Dengan demikian, kami mendapat tidak hanya papan switching, tetapi papan daya penuh. Papan ini dilengkapi dengan konverter DC / DC, sirkuit resistif, sekering dan banyak konektor untuk menghubungkan elektronik. Secara struktural, dua konektor dapat dibedakan. Konektor CON1, tempat unit baterai, tombol sakelar / daya, konektor daya, modul relai, motor, papan driver mesin akan terhubung - semua periferal di dalam platform. Dan konektor CON2, yang tujuannya adalah untuk terhubung ke papan kontrol. Sinyal telemetri dan kontrol dari tegangan 5 V adalah output ke konektor ini, dan juga berguna untuk "mematikan" tegangan dari paket baterai Vbat - kami memberikan kesempatan untuk "mengatur level yang lebih tinggi" pada saluran listrik kami dengan berbagai voltase, misalnya, 6 V untuk menyalakan servo.

Elektronik Sasis

Elektronik dipilih secara paralel dengan pengembangan sirkuit listrik perangkat.

Soket daya dengan sakelar sakelar mulai beroperasi dari kit sasis yang diterima. Kami memilih dan membeli driver untuk mesin berbasis pada sirkuit mikro L298N, XL4005 DC / DC converter board, modul relay anonim, kompartemen baterai dan pelat pemasangan berukuran 50x70 mm dan pitch hole 2,54 mm.

Selain itu, kita masih membutuhkan bahan-bahan berikut.

Di bagian atas foto Anda dapat melihat beberapa konektor pin panjang dengan pitch 2,54 mm, serta soket, kontak logam di bawah kabel, ke soket kiri untuk mereka, ke sekrup kanan, mur dan mesin cuci M2. Konektor pada papan dan kabel di toko yang berbeda disebut secara berbeda. Untuk alasan historis, saya memanggil konektor pin untuk kartu PLS, slot pada kartu - PBS, konektor pada kabel - BLS. Di Internet di situs asing, konektor semacam itu dicari berdasarkan permintaan dari bentuk "konektor 2,54mm" atau "konektor dupont". Selain itu, Anda akan memerlukan berbagai bahan habis pakai - solder, fluks, kabel, dan sebagainya, serta seperangkat alat tangan - jepit, pinset, obeng, dll. - semua yang melakukan DIY setidaknya memiliki sesuatu untuk dilakukan ( Lakukan Sendiri - lakukan sendiri).

Sebelum memesan barang elektronik dan kasing, saya menemukan bahwa barang elektronik yang dipilih harus sesuai dengan ruang interior tanpa masalah. Waktunya telah tiba untuk memeriksanya: kami mengatur barang elektronik dan menandai kursi di masa depan.

Sekarang kita akan mulai menyiapkan papan.

Saya mulai dengan baterai. Pengontrol baterai lithium-ion "ditanam" pada perekat lelehan panas dan terminal kontak disolder sesuai dengan diagram sirkuit. Saya pikir pembaca akan tertarik pada apa dan alat apa yang dilakukan, jadi pada akhir artikel, di bawah spoiler, saya memposting gambar beberapa peralatan bekas dengan komentar singkat saya. Perekat meleleh panas diaplikasikan menggunakan senapan panas. Namun, sebelum itu saya harus mengerjakan, jadi bisa dikatakan, meningkatkan keandalan kompartemen ini. Saya akan memperingatkan semua orang yang akan melakukan sesuatu - lebih baik tidak membuat kesalahan dan mengambil tempat baterai yang lebih tahan lama. Pada suatu waktu, saya tidak dapat menemukan kompartemen seperti itu di ritel, dan ketika saya melakukannya, saya mencetak banyak dari mereka untuk kesenangan kesederhanaan jiwa saya. Dan bersama mereka semuanya tidak begitu sederhana. Karena baterai di kompartemen ini datar,situs-situs plus yang tidak menonjol sama sekali tidak menjangkau kontak. Selain itu, semua kontak pegas berputar, kontaknya buruk. Karena itu, saya harus memasang baut M2, menggigit kelebihannya, mengencangkan mur dan mengencangkannya untuk meningkatkan kontak. Tetapi bagi saya itu tampaknya tidak cukup, dan saya juga sepenuhnya menyolder semua koneksi. Karena, jika sesuatu dilakukan, maka itu harus dapat diandalkan, sehingga di masa depan itu tidak menimbulkan masalah dan kemudian tidak kembali ke ini lagi.sehingga di masa depan itu tidak menimbulkan masalah dan kemudian tidak kembali lagi ke sini.sehingga di masa depan itu tidak menimbulkan masalah dan kemudian tidak kembali lagi ke sini.

Perlu dicatat bahwa untuk baterai lithium-ion, digunakan pengontrol konvensional tanpa penyeimbang. Ini berarti bahwa ketika Anda mengisi daya salah satu dari tiga baterai, pengontrol mungkin akan mengganggu pengisian semua baterai. Bahkan, itu hanya papan perlindungan terhadap debit rendah dan baterai terlalu mahal dan kontrol debit saat ini. Karena itu, disarankan untuk menggunakan baterai dengan kapasitas nyata yang sama. Jika Anda menggunakan pengontrol dengan penyeimbang, maka pemilihan berdasarkan kapasitas kurang kritis dan baterai akan digunakan lebih efisien, tetapi pengontrol seperti itu lebih mahal dan memakan lebih banyak ruang. Bagaimana cara memilih baterai dengan kapasitas nyata yang sama? Lagi pula, membeli baterai yang sama dari seri yang sama bahkan dari merek, kapasitasnya dapat bervariasi 5-10%, dan baterai Cina dengan tulisan 6000-8000 mAh,pada umumnya, mereka adalah baterai dengan kapasitas yang tidak diketahui. Untuk mengukur kapasitas nyata, saya menggunakan pengisi daya OPUS BT-C3100, cukup populer di lingkungan saya. Menggunakannya, 12 baterai yang dibeli diperiksa dan tiga dipilih, dispersi kapasitasnya minimal dan tidak melebihi beberapa persen. Kapasitas baterai LG LGABC21865 dideklarasikan pada 2800 mAh, tetapi pada kenyataannya itu berkisar di kisaran 2400-2500 mAh (diuji pada arus 700 mA).tetapi pada kenyataannya itu berkisar di kisaran 2400-2500 mAh (diuji pada arus 700 mA).tetapi pada kenyataannya itu berkisar di kisaran 2400-2500 mAh (diuji pada arus 700 mA).

Penyimpangan kecil dalam bentuk refleksi. Pengisi daya menganggap kami kapasitas baterainya, dengan mempertimbangkan muatannya hingga 4,2 V dan pengosongan, jika saya tidak salah dengan OPUS BT-C3100, hingga 2,8 V. Dalam kasus kami, baterai tidak boleh habis kurang dari nilai nominal 3,5-3, 7 V. Artinya, kapasitas baterai kami jauh lebih rendah dari yang diukur. Ini harus diperhitungkan. Mungkin di masa depan, ada baiknya memikirkan baterai empat baterai. Apakah mungkin mengganti baterai dan catu daya untuk mengisi daya saja? Mari kita perkirakan. Kami mendapatkan kisaran tegangan 14,4-16,8 V. Konverter tegangan berfungsi dengan tegangan input hingga 32 V. Pembagi resistif akan memberi kami kisaran tegangan sinyal telemetri 4,3-5,1 V, yang sedikit melampaui kisaran atas 0-5 V. Tetapi ini dapat dilawan pada level papan kontrol - jika tegangan telemetri 5 V,maka baterai akan hampir terisi setelah beberapa saat. Di sisi lain, jika Anda menurunkan tegangan pada motor menjadi 6-7 V, Anda dapat mengeluarkan paket baterai yang ada lebih kuat dan menggunakan baterai lebih efisien - dalam hal ini Anda hanya perlu menyesuaikan satu konverter tegangan. Pada pandangan pertama, ada ruang untuk penelitian di masa depan tanpa mengubah perangkat keras sama sekali, dan bagaimana tepatnya menginterpretasikan sinyal telemetri tergantung pada baterai yang terpasang dapat diputuskan pada tingkat papan kontrol, yaitu, sampai Anda dapat memikirkannya.Anda dapat mengeluarkan paket baterai yang ada lebih kuat dan menggunakan baterai lebih efisien - dalam hal ini, Anda hanya perlu menyesuaikan satu konverter tegangan. Pada pandangan pertama, ada ruang untuk penelitian di masa depan tanpa mengubah perangkat keras sama sekali, dan bagaimana tepatnya menafsirkan sinyal telemetri tergantung pada paket baterai yang terpasang dapat diputuskan pada tingkat papan kontrol, yaitu, sampai Anda dapat memikirkannya.Anda dapat mengeluarkan paket baterai yang ada lebih kuat dan menggunakan baterai lebih efisien - dalam hal ini, Anda hanya perlu menyesuaikan satu konverter tegangan. Pada pandangan pertama, ada ruang untuk penelitian di masa depan tanpa mengubah perangkat keras sama sekali, dan bagaimana tepatnya menafsirkan sinyal telemetri tergantung pada paket baterai yang terpasang dapat diputuskan pada tingkat papan kontrol, yaitu, sampai Anda dapat memikirkannya.

Saya membersihkan kabel keluaran dari paket baterai yang dihasilkan dengan tang khusus (stripper) dan mengerutkannya ke dalam kontak logam menggunakan tang crimping (crimper), untuk keandalan saya menyolder dan meletakkan kotak plastik di atasnya, setelah menerima konektor BLS. Ketika menyolder, stasiun solder digunakan, POS-61 tanpa rosin digunakan sebagai solder, dan FluxPlus NC-D500 digunakan sebagai fluks.

Setelah memasang baterai dan memasang baterai di dalamnya, itu tidak akan memberikan apa pun. Ini adalah berapa banyak pengontrol baterai lithium-ion yang diatur - mereka menghilangkan energi beban selama hubungan pendek, debit yang kuat, kelebihan arus pengeluaran. Untuk "mengatur ulang" perlindungan dan membawa paket baterai ke dalam bentuk yang berfungsi, perlu untuk menerapkan 12-12.6 V ke kontak + P / -P. Hal yang sama harus dilakukan setelah koneksi pertama baterai ke controller. Setelah itu, Anda dapat memastikan bahwa unit mengeluarkan tegangan jika baterai terhubung dengan benar ke pengontrol.

Untuk mengisi daya rakitan baterai tersebut, ada catu daya dengan tegangan output 12,6 V (3x4.2 V). Dengan catu daya seperti itu, baterai akan digunakan lebih efisien, meskipun Anda dapat menggunakan catu daya dengan nilai nominal 12 V. Saya sudah memiliki catu daya dengan output 12,6 V dan arus 5 A. Jika sumber tersebut dibeli, Anda harus memastikan bahwa itu cocok. dia mengklaim karakteristik. Tes paling sederhana adalah tes beban. Untuk ini, saya menggunakan resistor keramik dengan nilai nominal 1 ohm 10 watt dan 4,7 ohm 10 watt. Setelah memasang rakitan dengan hambatan 2,5 Ohm dari resistor tersebut, saya menghubungkan catu daya ke sana dan mengukur tegangan pada outputnya. Dengan nilai arus 12,6 / 2,5 = 5 A, catu daya saya menghasilkan 12,6 V - ini adalah hasil yang sangat baik. Catu daya Tiongkok tempat penulisan sesuatu, seperti - 12V3A,seringkali mereka mulai “melorot” sebesar 10-20% dengan beban hanya sekitar 1 A.

Dengan analogi, sakelar dan soket daya disiapkan.

Blok terminal telah dihapus dari modul relay dengan pengering rambut dan kontak PLS disolder. Untuk menghubungkan modul ini ke papan daya, saya membuat kabel - melucuti, mengerutkan dan menyolder kabel daya (di mana konektor daya dan baterai akan terhubung) dengan bagian 18-20 AWG. Dan untuk kontrol, saya menggunakan kabel yang saya miliki, dengan core lebih tipis yang mudah dicari dengan nama "Dupont".

Hal yang sama dilakukan dengan pengemudi mesin.

Pada DC / DC konverter disolder "kaki". Perlu disebutkan bahwa kontak ini terbuat dari logam yang disolder dengan baik hanya dengan fluks aktif. Kemudian alih-alih FluxPlus saya menggunakan LTI-120 diikuti dengan menyeka titik-titik penyolderan dengan kain yang dilembabkan dengan isopropanol untuk menghilangkan residu fluks.

Sekarang kami membuat papan sirkuit kami dengan elektronik. Sebagai permulaan, senang membayangkan secara umum bagaimana dan apa yang akan dihubungkan di papan tulis. Artinya, cobalah menggambar papan sirkuit.

[Papan daya]

Tebak di mana saya datang dan “menjilat” papan ini? Kami melihat dua konektor di papan tulis, dua konverter tegangan. Ada jumper tambahan (removable jumper), yang dapat diinstal dengan mengecualikan sekering dari sirkuit - saya melakukan ini secara khusus karena kurangnya sekering dangkal pada saat pembuatan papan.

Wiring the board - pekerjaannya cukup membosankan dan melelahkan. Untuk daya saya menggunakan kabel dengan penampang 18-20 AWG, untuk sisa sinyal - 26-30 AWG. Mengapa tepatnya papan tempat memotong roti dan masalah dengan kabel? Karena kita hanya punya prototipe pertama. Sesuatu dapat berubah, jadi kabel solder lebih mudah daripada memotong trek dan menyolder semua jenis jumper pada papan sirkuit cetak yang sudah jadi. Dibutuhkan waktu untuk membuat papan sirkuit tercetak - membaginya, membuat topeng, menggoresnya, mengebornya, menimbunnya, dan menyoldernya - sepertinya tidak akan memakan waktu lebih sedikit daripada membuat papan sirkuit dengan "kabel". Meskipun papan sirkuit tercetak akan lebih dapat diandalkan, itu akan terlihat lebih profesional.

Untuk alasan yang sama, modul konverter DC / DC tidak menyolder di papan, tetapi diimplementasikan sebagai modul yang dapat dilepas, idealnya, setelah debugging awal, mereka harus diikat dengan konektor, misalnya, dengan menjatuhkan lem panas. Lumayan dengan cara yang sama meningkatkan keandalan koneksi semua konektor. Tetapi, sementara kami memiliki prototipe, lebih mudah bagi kami untuk melakukan segalanya yang dapat dilepas, sehingga dalam proses debugging mendatang kami memiliki akses gratis ke setiap simpul penting dan memfasilitasi penggantiannya jika perlu.

Setelah membuat papan, perlu untuk memeriksa yang diterima sesuai dengan diagram sirkuit dan kabel. Dengan menggunakan multimeter, saya memeriksa input dan output untuk hubung singkat (lebih baik tidak "membunyikan" kontak, tetapi untuk mengukur resistansi mereka, karena dalam kasus pembuatan atau desain yang salah, misalnya, resistensi seratus ohm pada input mungkin muncul, yang mungkin tidak berdering) ", Tetapi kehadirannya akan menjadi kesalahan di sirkuit dan dapat menyebabkan masalah besar), dan juga memastikan bahwa semuanya terhubung sesuai kebutuhan di dalam papan.

Setelah memeriksa, sebelum pemasangan, pastikan bahwa papan akan bekerja secara normal saat menghubungkan semua periferal. Untuk melakukan ini, pertama-tama hubungkan baterai, sakelar daya dan klik sakelar. LED pada konverter tegangan harus menyala dan tidak membakar apa pun. Sementara tidak ada yang terhubung, perlu untuk mengatur tegangan output dari konverter. Kemudian daya dimatikan, modul relai terhubung dan daya diterapkan kembali. Dengan demikian, seluruh perangkat terhubung secara bertahap dan terkendali.

Instalasi dan koneksi elektronik platform

Elektronik sudah siap. Sekarang Anda perlu menginstalnya. Ingat jejak kaki papan elektronik? Dengan obeng nirkabel, lubang dibor di tempat yang tepat. Kemudian mereka digiling dengan bor mini dengan nosel gerinda. Sekrup M2 disekrup ke dalam lubang. Cincin harus diletakkan di bawah sekrup dan mur. Selain itu, saya mengacaukan mur kedua - mur pengunci akan memberikan koneksi berulir yang lebih andal dan mengurangi kemungkinan tidak diputar. Kami melakukan mesin.

Saya perhatikan bahwa jarak antara dua mesin yang berdekatan cukup besar. Ini adalah poin penting untuk diperhatikan karena alasan berikut. Faktanya adalah bahwa mesin yang dipilih tanpa umpan balik. Kami cukup menerapkan level tegangan tertentu untuk mereka dan mereka berputar pada kecepatan tertentu. Tetapi karakteristik mesin dapat bervariasi, yang tentunya akan menyebabkan masalah dengan gerakan bujursangkar. Jika dispersi mesin kecil dan robot hanya akan dikendalikan oleh operator yang selalu dapat memperbaiki pergerakan, maka ini bisa menjadi masalah yang tidak signifikan. Tetapi jika penyebarannya signifikan atau robot harus melakukan perjalanan jarak jauh "dalam garis lurus" dalam mode otomatis, maka umpan balik harus diberikan. Ada serangkaian mesin identik dengan desain GM25-370, di mana sensor Hall sudah terpasang.Apa ini Di sisi belakang mesin, pada poros memanjang, disk dipasang dengan magnet yang diletakkan di atasnya, yang akan mempengaruhi sensor Hall. Setelah setiap putaran penuh disk, kami mendapatkan sinyal pulsa, pemrosesan yang Anda dapat mengatur jumlah putaran per menit. Dengan demikian, landasan yang agak serius untuk masa depan diletakkan di platform kami: adalah mungkin untuk memasang motor dengan umpan balik, menghubungkannya ke papan daya yang memberi daya pada sensor, dan mengirimkan sinyal telemetri ke papan kontrol - sistem kontrol dapat secara otomatis menyamakan kecepatan mesin.pemrosesan yang Anda dapat mengatur jumlah putaran per menit. Dengan demikian, landasan yang agak serius untuk masa depan diletakkan di platform kami: adalah mungkin untuk memasang motor dengan umpan balik, menghubungkannya ke papan daya yang memberi daya pada sensor, dan mengirimkan sinyal telemetri ke papan kontrol - sistem kontrol dapat secara otomatis menyamakan kecepatan mesin.pemrosesan yang Anda dapat mengatur jumlah putaran per menit. Dengan demikian, landasan yang agak serius untuk masa depan diletakkan di platform kami: adalah mungkin untuk memasang motor dengan umpan balik, menghubungkannya ke papan daya yang memberi daya pada sensor, dan mengirimkan sinyal telemetri ke papan kontrol - sistem kontrol dapat secara otomatis menyamakan kecepatan mesin.

Saya menyolder kabel ke mesin sesuai dengan tanda pada mereka - pada setiap mesin titik merah diterapkan pada salah satu dari dua kontak. Setelah menerima mesin, saya memeriksanya, tetapi tidak memperhatikan kebenaran tanda ini. Salah satu mesin, omong-omong, datang dengan pernikahan dan tidak berputar sama sekali, penjual ramah mengirimi saya pengganti yang sampai setidaknya selama sebulan. Selanjutnya, ternyata pelabelan salah satu mesin bingung, tetapi ini tidak masalah - hanya mengubah polaritas koneksi mesin ini ke papan daya. Ke depan, saya akan mengatakan bahwa situasi yang sama terjadi dengan koneksi "sisi" - ketika memberikan perintah "maju", roda di sisi kanan berputar ke depan, di sisi kiri - ke belakang. Ini juga dikoreksi dengan mengubah polaritas koneksi saluran yang diinginkan driver motor ke papan daya.Ubah polaritas koneksi - tidak perlu menyolder atau mengulang apa pun, Anda hanya perlu menukar kabel.

Untuk mengecualikan kontak listrik papan elektronik dengan kasing, saya memotong pelat plastik dari kemasan blister ke bagian bawah platform.

Pasang paket baterai. Plastik sangat lembut dan melorot di bawah kepala sekrup, bahkan mesin cuci tidak menghemat, jadi saya harus menggunakan pelat logam panjang.

Semua baut dan mur kami dari bawah sedikit mengurangi ground clearance dan terlihat cukup estetis.

Kami mengisolasi bagian bawah di tempat pemasangan papan elektronik. Kami juga memotong dan meletakkan strip plastik di atas pelat logam dalam kemasan baterai untuk mencegah goresan baterai pada kepala sekrup, lithium - ini serius!

Kami memasang dan mengencangkan papan sirkuit elektronik dan konektor daya.

Mimpi buruk, berapa banyak kabel ... Kami menghubungkan periferal ke papan daya.

Kontrol elektronik platform

Seperti yang Anda pahami, pada prinsipnya, tugas itu selesai. Platform diterima, semuanya ternyata cukup baik. Untuk mengontrol platform, Anda dapat menggunakan mikrokontroler, FPGA, Arduino, Intel Galileo, dan lainnya.

Saya memilih papan Arduino Nano, menemukan kartu ekspansi yang murah dan nyaman untuk menghubungkan periferal dan modul bluetooth ke dalamnya. Ide dasarnya adalah untuk mengontrol platform kami dari smartphone melalui bluetooth. Papan ekspansi, dengan banyaknya kontak untuk menghubungkan perangkat eksternal, akan memungkinkan di masa depan untuk menghubungkan perangkat robot di masa depan.

Sekarang kita perlu mengembangkan dan membuat papan sirkuit untuk elektronik ini. Kami akan membuat "sandwich": papan sirkuit di mana modul bluetooth dipasang dan kartu ekspansi, di mana, pada gilirannya, papan sirkuit dengan mikrokontroler dipasang.

Dibandingkan dengan papan daya, papan ini hampir sepenuhnya beralih. Di tengah, kabel loop dihubungkan ke konektor tiga baris 18-pin, yang menghubungkan papan kontrol ini ke papan daya. Dari konektor ini, sinyal dialihkan ke kontak yang diperlukan dari kartu ekspansi, yang kemudian sampai ke kontak mikrokontroler yang diperlukan dan dipilih sebelumnya. Juga, tegangan 5 V dan Vbat adalah output untuk setiap kontak di papan tulis. Papan ini ditenagai oleh modul bluetooth, input Rx / Tx-nya terhubung ke input Rx / Tx dari papan Arduino Nano melalui papan ekspansi. Di papan adalah LED bipolar yang dapat dilepas, yang tujuannya adalah untuk menunjukkan semua proses yang berkaitan dengan daya. LED dapat membentuk cahaya konstan hijau dan merah, berkedip pada frekuensi tertentu - ini sudah cukup untuk menunjukkan tegangan normal paket baterai,pelepasannya, indikasi proses pengisian dan pesan kesehatan dari sumber daya yang terhubung.
Agar tidak bingung tentang apa dan di mana menghubungkan, saya secara skematis menggambar papan Arduino Nano dan mendistribusikan sinyal untuk itu.

Port Rx / Tx ditempati oleh modul bluetooth, yang berfungsi melalui protokol UART. Jika memungkinkan, sinyal IN1-IN4 terhubung ke port digital - polaritas dari sinyal ini akan menentukan arah rotasi motor, dan ENA / ENB ke port yang memungkinkan sinyal PWM menjadi output - sinyal ini akan mengatur kecepatan rotasi motor. Nilai-nilai sinyal telemetri platform akan didigitalkan oleh input analog A0-A3 dari papan Arduino Nano. LED menempati port A4 dan A5, dan terhubung melalui jumper. Faktanya adalah bahwa kedua port ini diperlukan untuk pengorganisasian sederhana protokol I2C dan, jika kita membutuhkannya, kita cukup menghapus jumper. LED dapat "dilempar" ke porta bebas lainnya atau terhubung ke porta yang dilepaskan modul ekspansi port A4 dan A5 (misalnya,berdasarkan pada chip PCF8574T - ini akan memberikan tambahan delapan input / output port digital, modul dikontrol oleh protokol I2C), dimana pasangan LED terhubung. Sebagai hasil dari distribusi koneksi ini, kemungkinan koneksi mulus perangkat SPI, digitalisasi dua sinyal analog lagi, dan penerbitan hingga empat sinyal PWM (misalnya, untuk mengendalikan drive servo) dipertahankan. Secara umum, saya ingin lebih banyak sinyal gratis, tetapi jumlahnya dapat ditingkatkan menggunakan PCF8574T. Pada akhirnya, Anda dapat menggunakan Arduino Nano lain atau menggantinya dengan platform yang lebih cocok untuk tugas-tugas yang diperlukan - solusi ini memberikan minimum tertentu.Sebagai hasil dari distribusi koneksi ini, kemungkinan koneksi mulus perangkat SPI, digitalisasi dua sinyal analog lagi, dan penerbitan hingga empat sinyal PWM (misalnya, untuk mengendalikan drive servo) dipertahankan. Secara umum, saya ingin lebih banyak sinyal gratis, tetapi jumlahnya dapat ditingkatkan menggunakan PCF8574T. Pada akhirnya, Anda dapat menggunakan Arduino Nano lain atau menggantinya dengan platform yang lebih cocok untuk tugas-tugas yang diperlukan - solusi ini memberikan minimum tertentu.Sebagai hasil dari distribusi koneksi ini, kemungkinan koneksi mulus perangkat SPI, digitalisasi dua sinyal analog lagi, dan penerbitan hingga empat sinyal PWM (misalnya, untuk mengendalikan drive servo) dipertahankan. Secara umum, saya ingin lebih banyak sinyal gratis, tetapi jumlahnya dapat ditingkatkan menggunakan PCF8574T. Pada akhirnya, Anda dapat menggunakan Arduino Nano lain atau menggantinya dengan platform yang lebih cocok untuk tugas-tugas yang diperlukan - solusi ini memberikan minimum tertentu.Anda dapat menggunakan Arduino Nano lain atau menggantinya dengan platform yang lebih cocok untuk tugas-tugas yang diperlukan - solusi ini memberikan minimum tertentu.Anda dapat menggunakan Arduino Nano lain atau menggantinya dengan platform yang lebih cocok untuk tugas-tugas yang diperlukan - solusi ini memberikan minimum tertentu.

Papan kami juga menyediakan koneksi daya yang sederhana: ada kontak daya 5 V dan tegangan dari paket baterai (hingga 12,6 V).

Perlu dicatat satu nuansa kartu ekspansi yang digunakan untuk Arduino Nano. Pada prinsipnya, papan ekspansi memungkinkan Anda untuk mendapatkan Vbat di atasnya. Konverter tegangan dipasang pada papan ekspansi, yang menurunkan tegangan input hingga 5 V dan memasoknya ke papan Arduino Nano, konverter yang menurunkannya menjadi 3,3 V, dan tegangan ini sudah dilepas dari papan Arduino Nano dan dialihkan ke kontak yang sesuai pada papan ekspansi. Namun, saya tidak mulai melakukan ini dan membawa 5 V ke kontak kartu ekspansi yang sesuai. Selain itu, LED kontrol pada papan ekspansi tidak menyala sama sekali jika papan Arduino Nano tidak dipasang, yaitu, papan ekspansi tanpa Arduino Nano ini tampaknya tidak beroperasi. Saya tidak mengerti alasannya, tetapi momen ini dicatat.

Kami membuat papan kontrol ini.

Kami memasang papan elektronik di atasnya.

Kami menyiapkan kursi untuk papan kami. Pada saat yang sama kami mengatur sakelar.

Dan kami mengumpulkan semuanya.

Sekarang Anda perlu membuat kabel untuk menghubungkan dua papan. Konektor daya juga disolder untuk keandalan. Benar dan hati-hati memeriksa semuanya. 12 V harus datang ke 12 V, dan 5 V - ke 5 V. Gambar-gambar dari papan sirkuit daya dan kontrol menunjukkan "tampilan atas", yaitu, jika Anda membalik papan, kemudian dari bawah, decoupling, sisi-sisi papan, kontak berpindah tempat - ini diperlukan untuk mempertimbangkan saat membuat kabel dan meneruskan kabel yang sesuai di dalamnya. Saya membuat konektor secara sederhana: pada awalnya saya memutar sejumlah kabel dengan konektor BLS dan membungkusnya 2 kali dengan pita perekat. Lalu semua dua / tiga baris berkumpul bersama dan sekali lagi dibungkus rapat dengan selotip. Ternyata konektor keseluruhan dan monolitik. Kontak konektor yang tidak digunakan cukup pas dengan konektor BLS plastik tanpa kontak.

Setelah membuat kabel, semua papan elektronik dilepas dari papan kontrol, dan diperiksa dengan multimeter dengan cara yang sama seperti papan daya. Kami menghubungkan papan kontrol ke papan daya dan menerapkan daya. Dengan bantuan multimeter, kami dengan cermat memeriksa kontak daya semua modul, kami ingin tahu tentang tegangan sinyal telemetri - sekali lagi kami yakin bahwa semuanya terhubung dengan benar. Anda tidak dapat melakukan ini, dengan penuh percaya diri mengumpulkan semuanya, menerapkan daya dan mengetahui bahwa dengan cara yang misterius, kabel 5 V dan Vbat tercampur dan modul Arduino dan modul bluetooth kami terbakar. Tetapi lebih baik tidak mengulangi kesalahan orang lain.

Dalam foto Anda dapat melihat bahwa salah satu kabel daya merah berwarna perak. Ini adalah penunjukan konduktor yang mentransfer tegangan Vbat. Saat perangkat terpasang, ada baiknya membuat "kunci" untuk koneksi. Misalnya, jangan secara khusus menyolder satu kontak PLS pada konektor, dan merusak soket respons di kabel atau menancapkannya dengan sepotong isolasi - dalam hal ini, "perlindungan terhadap orang bodoh" diterapkan, karena kabel di konektor yang sesuai pada papan dapat dipasang hanya dengan benar karena itu tidak akan ditetapkan sebaliknya (metode ini tidak memberikan jaminan 100% - Internet penuh dengan gambar ketika individu yang gigih masih entah bagaimana berhasil mengelak dari perlindungan tersebut dengan menerapkan kegigihan yang membuat iri dan kekuatan luar biasa mereka). Saya biasanya mewarnai pin yang sesuai pada konektor.Akan bermanfaat untuk menunjuk konektor input dari konverter DC / DC pada papan daya dan rona soket yang sesuai pada papan. Ini akan menghilangkan pemasangan konverter yang tidak tepat, dan jika beberapa warna digunakan, ini akan menghilangkan kebingungan papan konverter, yang membentuk 5 V dan 9 V. Untuk peruntukan, Anda dapat menggunakan cat kuku wanita yang cerah. Aturan kecil ini sangat membantu dengan seringnya perakitan / pembongkaran perangkat yang sedang dikembangkan pada tahap debugging dan pengujian.Aturan kecil ini sangat membantu dengan seringnya perakitan / pembongkaran perangkat yang sedang dikembangkan pada tahap debugging dan pengujian.Aturan kecil ini sangat membantu dengan seringnya perakitan / pembongkaran perangkat yang sedang dikembangkan pada tahap debugging dan pengujian.

Kami menghubungkan kabel ke papan daya.

Dan ke papan mikrokontroler.

Sebelum merakit semuanya - lagi kita periksa operabilitas - kita klik sakelar. Dan pastikan semuanya bekerja.
Dua konverter tegangan berfungsi.

Pengemudi mesin bekerja.

Daya disuplai ke modul relai.

Anehnya, semuanya bekerja. Menyatukan semuanya!

Kami memeriksa bahwa setelah perakitan lengkap semuanya juga fungsional.

Di sini kita memiliki pria yang cantik. Tirai bayi yang baru lahir.

Punya 1,4 kg.

Biasanya, setelah menyelesaikan beberapa pekerjaan, orang yang melakukannya memahami bagaimana hal itu dapat dilakukan dengan lebih baik. Jangan langsung terburu-buru untuk mengulang semuanya, mengingat pada waktunya bahwa yang terbaik adalah musuh yang baik. Tapi jangan berhenti di situ. Hampir setiap pekerjaan adalah 20 persen kreativitas dan 80 persen rutin yang perlu dilakukan untuk mendapatkan produk jadi tenaga kerja. Ini adalah rutinitas yang membunuh minat, keinginan, kreativitas. Karena itu, jika Anda tidak segera membuat kembali sesuatu, maka Anda harus berpikir: apa yang bisa diperbaiki di masa depan?

Saya ingin kembali secara singkat ke awal artikel, ke saat ketika kami membagi platform menjadi dua bagian dan melepaskan papan kontrol "secara terpisah". Pada saat itu, ini tampak seperti solusi yang sangat seimbang. Namun, melihat bidang kontak yang berlimpah di papan ekspansi untuk Arduino, kami memahami bahwa separuh dari kontak ini tidak dapat digunakan dalam implementasi platform saat ini - kami mengambil hampir setengah dari konektor input / output pada papan Arduino. Dan mikrokontroler itu sendiri “memutar” bukan hanya program untuk mengeluarkan sepasang sinyal PWM ke motor, tetapi memberikan kontrol penuh atas catu daya internal dan eksternal dari seluruh platform. Perlu dipertimbangkan - mungkin mikrokontroler harus dimasukkan dalam kompartemen engine platform kami? Bluetooth "berikan" ke "platform" elektronik yang akan mengontrol perangkat robot,dan memikirkan antarmuka bersama dengannya. Anda dapat mengatur protokol UART (itu akan mengambil dua pin mikrokontroler) di mana paket data akan dikirim yang berisi arah dan kecepatan putaran mesin, serta kondisi umum platform ... Dan Anda perlu berpikir hati-hati tentang desain, karena kami tidak memiliki banyak ruang di kompartemen mesin ... Meskipun ... Jika Anda menggunakan dan memindahkan relai ...

Nah, itu mengakhiri kisah panjang dan di beberapa tempat saya membosankan. Hanya perangkat keras yang dikembangkan, diproduksi, dan dirakit - perangkat keras platform. Bagian selanjutnya dari pekerjaan ini adalah perangkat lunak. Tetapi ini tidak berarti bahwa hanya seorang programmer yang perlu bekerja lebih jauh. Dalam proses membuat firmware untuk mikrokontroler dan men-debug-nya, Anda terkadang harus mengambil multimeter, atau bahkan osiloskop, dan mencari tahu sinyal mana, di mana dan dalam bentuk apa ia datang. Biasanya, pada tahap awal ini, pada tingkat yang lebih besar, kesalahan dan pengawasan tahap desain perangkat keras muncul. Perangkat kami sangat sederhana, jadi jika sesuatu tidak berfungsi, maka kesalahan akan segera ditemukan. Bisakah Anda bayangkan bekerja dengan sirkuit yang sangat kompleks? Di sana Anda harus lebih berhati-hati dan akurat.Ini juga akan diperlukan untuk mengatur antarmuka kontrol melalui bluetooth dengan smartphone - buatlah semacam protokol untuk interaksi informasi robot dengan ponsel. Dan untuk mengembangkan perangkat lunak yang nyaman dan nyaman untuk mengendalikan robot. Tetapi semua ini adalah kisah lain yang terpisah.

Beberapa alat dan peralatan bekas

BOSCH GluePen. . Bosch – . . 18650, , . (15 ) , – . . – : 7 , 150…170 ( DREMEL GG01 GG03).

GROSS 17718. (). KBT WS-04A, 1--1.

HT-202A. ().

Solomon SL-30. . 24. . .

SAIKE 8858. Element 8032. Yihua 8858. ZHaoxin 858DH. , , . , , . , : (!) , , , 8. , – , , . , . , , .

Metabo BZ 12SP. . . , , . .

Velleman VTHD02. . – ( , ). - , , . , . , - . , , , 18650 . . .

Noble NB4000P-4. . , . . – . – «» . . . – .

Fluke 179. . , , , .

-. … – ? . , , , , BOSCH GluePen. , - .

, , , ó . , . , - , -, , , , , ( - !) , ( — ), , , .

Komponen utama

(ebay/aliexpress) . 2016 . (- 2016 ), — .

, , , — ( ) + 4 * ( 80 + + ( ))

— 130 + +

18650 — LG 2 18650 / 2800 / 3,7V /

( — , .. 3400 !) — Panasonic NCR18650B 18650 / 3400 / 3,7V /

18650 — HX-3S-01

— 18650 Holder 3S

— Arduino Relay Module

— DC/DC Step-Down XL4005

— L298N H-bridge Motor Driver

— Arduino Nano

Arduino Nano — Arduino Nano IO Shield

bluetooth — Module Bluetooth HC-06

Polling

Saya tidak tahu bagaimana orang yang bekerja dapat menulis artikel dalam dua hingga tiga hari - saya butuh dua hingga enam minggu. Karena itu, produktivitas saya tidak lebih dari dua artikel per tahun. Jelas bahwa ada peringkat artikel dan karma penulis, tetapi saya ingin menilai sikap Anda terhadap materi tersebut dan presentasinya secara lebih akurat, jadi memberi suara dalam polling di bawah ini disambut baik. Durasi survei adalah 1 tahun sejak tanggal publikasi.

Robotika - membuat platform dasar untuk robot masa depan