Genesis LF - worklog

[Slayer91]

Cześć wszystkim! ^^

Jestem początkujący w robotyce, no i od dłuższego czasu zabieram się do zrobienia pierwszego robocika. Jak to zwykle bywa, na projekt pierwotny wybrałem linefollowera. Po przeanalizowaniu chyba wszystkich ambitniejszych konstrukcji tego typu zawartych na forum, przewertowaniu blogu o mikrokontrolerach, a także przeanalizowaniu i dobraniu wszystkich podzespołów stworzyłem schematy do mojej bestii 😃

Tak więc pierwsza sprawa to prośba o sprawdzenie schematów oczywiście i pomocy w kwestiach z którymi mam problem. Schematy są trzy - płytka główna, płytka z czujnikami i płytka z modułem kontrolnym LCD dopięte jako załączniki. Kanał 2 zawarty na schemacie LCD nie jest używany akurat w tym projekcie - powstał, żeby później pobawić się wyświetlaczem i zobaczyć ewentualne różnice między 4-bitowym, a 8-bitowym wyświetlaniem. Natomiast sam moduł ma służyć do ewentualnej korekcji nastaw PID.

Spis elementów:

> Silniki pololu HP 30:1 (myślę, że dość rozwojowe i na tyle silne, że pozwalają na zabawę z optymalizacją i w efekcie stopniowe zwiększanie osiągów)

> 2 Mostki Toshiba TB6612FNG (na Botlandzie dość mały wybór, połączone kanały umożliwiają pracę mostka bez strachu o spalenie spowodowane dość dużym prądem)

> Atmega128 jako mózg (wybrana głównie ze względu na 16 kanałów ADC)

> Przetwornica step-down - ST1S10PHR (układ o bardzo wysokiej sprawności, wybrany również ze względu na chęć zabawy z przetwornicą 😋)

> 14 czujników KTIR0711S ułożonych w łuk (sprawdzone na forum czujniki)

> Sharp 40cm GP2Y0D340K (w celach rozwojowych)

> Moduł IR TSOP4836 (sterowanie podczerwienią)

> Zasilanie LiPol 2S, 7,4V

Jak to zwykle bywa, mam kilka problemów które średnio jestem w stanie rozwiązać sam :/

> Przetwornica - podobno są z nią spore problemy, podłączyłem ją trochę na czuja. Chłopaki tworzący GreenNight'a dali większe pojemności, ale z drugiej strony oni stosowali dużo większe napięcie wejściowe. No i tu się pojawił problem, bo podłączenie w datasheet średnio zgadza się z tym jak było to podłączone w w/w projekcie, natomiast przy standardowym podłączeniu podobno pojawiały się, z tego co wyczytałem, spektakularne wybuchy w środku przejazdu 😋

> Czujniki na ADC. Zauważyłem, że w datasheet do Atmegi są podane różne typy channel dla wejść. Zamierzam podłączyć czujniki pod ADC, ale jestem ciekaw czy rózne typy wejść nie pokrzyżują mi planów, a sam zwyczajnie tego nie ogarniam :/

> Podpórka na płytce z czujnikami. Gdzie czegoś takiego szukać? Z tego co się doszukałem takie elementy są stosunkowo duże jednak, no i zaintrygowało mnie zwłaszcza rozwiązanie w Impact II - tam strasznie fajnie to wygląda.

> Diody. Zauważyłem, że wszędzie diody podłączane są przez duże rezystancje. Wnioskuję, że jest to związane z poborem prądu, ale czy podniesienie rezystancji nie spowoduje osłabienia efektu świecenia?

W sumie to wszystkie problemy jakie mi przychodzą do głowy na chwilę obecną. Jakby ktoś mógł sprawdzić schematy i podpowiedzieć co tutaj jeszcze można poprawić lub przerobić, byłbym wdzięczny. Za PCB wezmę się dopiero jak będę miał pewność, że schematy są dobrze wykonane 😋

PS: Elektrolity na schematach to tantale (mające niższy ETR), ale ze względu na ich charakter i większe pojemności, dla rozróżnienia wyglądają jak elektrolity 😋

LCD moduł.pdf

Sensory.pdf

Płytka.pdf

[MacGyver]

Powodzenia w konstrukcji:D. Atmega 128 nie ma 16 kanałów ADC tylko 8 😋,ale zawsze mozna multiplexować.

[Tolo]

Daj schematy i płytki jako obrazki...

[Slayer91]

Faktycznie, chyba za bardzo mi zależało na ADC skoro przegapiłem notatkę odnośnie portu A, który opacznie przyjąłem za tajemnicze "Differential Channel" ADC. Jak się okazuje AD to jakieś inne wejście :/ Wydaje mi się, że multipleksacja wymaga czasu, co niekorzystnie odbije się na czasie reakcji robocika, stąd komparatory są chyba lepszym rozwiązaniem.

Tak więc załączam zaktualizowane schematy poniżej ^^

Płytka:

Sensory (wprowadzone komparatory):

Moduł LCD:

Wszelkie uwagi oczekiwane, podobnie jak odpowiedzi na wątpliwości wyrażone w pierwszym poście 🙂

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[koval_blazej]

kondensatory 47u? razy dwa? Wg noty wystarczy jeden 22u, taki znajdziesz nawet w ceramiku 0805. A o wybuchach to słyszałem tylko w przypadku zasilania z przetwornicy silników.

Silniki do lfa to raczej 10:1 niz 30

[Tolo]

Ja bym na wejściu przetwornicy dał jakiś większy kondziorek powiedzmy 100uf...

[Sabre]

Slayer91, pozmieniałbym sporo rzeczy, niepotrzebnie marnujesz bardzo dużo prądu. Diody IR czujników masz po 1 z rezystorem, można spokojnie połączyć po 4 w szereg przy zasilaniu z 5V. Da ci to spadek 4,8V na diodach i trzeba będzie dodać rezystor 10 Om w szereg.

Jak chcesz zrobić z lfra choinkę to już twoja sprawa, ale pamiętaj, że na zawodach ciężko jest cokolwiek naładować, więc im mniej zużywa prądu twój lfr, tym lepiej.

Nie słuchaj tego co radzi Tolo tylko rób tak jak jest w dokumentacji. Zbyt wysoka pojemność na wejściu też nie jest dobra.

[Slayer91]

Tak myślałem odnośnie tej przetwornicy, no cóż. Przetrząsając forum znalazłem bardzo fajny kalkulatorek, pomocny przy doborze elementów takich jak chociażby odpowiednia cewka, bo ją trudno dobrać 🙂 Link do tematu jakby ktoś był zainteresowany:

https://www.forbot.pl/forum/topics33/projektowanie-pcb-i-przetwornica-st1s10phr-vt7829.htm

Natomiast wracając do tematu, to czujniki podłączyłem tak jak jest zalecane w datasheet i prawdę mówiąc nie analizowałem tego, natomiast faktycznie Sabre, Twoje rozwiązanie mocno ogranicza pobór prądu ze źródła, jednak spada wtedy siła świecenia takiej diody, a wydaje mi się, że to ma spore znaczenie przy odczycie 😋

Poprawiona płytka z przetwornicą:

PS: Odnośnie silników 10:1. Myślałem o tym, ale wydaje mi się, że sterowanie takim silnikiem będzie dużo bardziej ryzykowne niż przy 30:1, zauważ, że jestem początkującym i trochę szkoda by było rozwalić pierwszego robota na dzień dobry 😋 Poza tym wydaje mi się, że ewentualna wymiana silników nie będzie jakaś szczególnie trudna, jeśli kiedykolwiek taka potrzeba zaistnieje.

[Sabre]

jednak spada wtedy siła świecenia takiej diody

Jak spadnie ci jasność świecenia diody skoro zasilisz ją takim samym prądem?

[Slayer91]

No zasilę je prądem dużo mniejszym niż przy połączeniu równoległym. Więc oszczędzam na prądzie, ale spada mi moc diody ^^

Weźmy sobie rezystancję takiej diody, niech będzie 1 om. Łącząc 4 szeregowo, mamy łączny prąd 5V/4om więc 1,25A. Natomiast przy połączeniu równoległym, mamy 5/1/4= 20A. Mamy 4 gałęzie o takiej samej rezystancji - prąd gałęzi I = 5A. Tak podpowiadają najprostsze rachunki.

W takim razie moc wydzielona na diodzie (P = (I^2)*R) jest dużo mniejsza przy połączeniu szeregowym niż równoległym ^^

[Sabre]

Slayer91, głupoty jakieś opowiadasz. Od tego jest rezystor szeregowo z diodą aby ustalić płynący w danej gałęzi prąd. Dla jednej diody i 20mA masz 5V minus spadek napięcia na diodzie 1,2V, czyli do wytracenia w postaci ciepła na rezystorze zostaje 3,8V, więc liczysz rezystor R=U/I=3,8V/0,02A=190Om

Przy takim połączeniu tracisz w postaci ciepła na rezystorze P=U*I=3,8V*0,02A= 0,076W=76mW

Teraz przy połączeniu w szereg 4 diod, spadek napięcia na diodach masz równy 4*1,2V=4,8V , zostaje do wytracenia na rezystorze 0,2V, więc R=U/I=0,2V/0,02A=10 Om.

Na rezystorze tracisz w ciepło P=U*I= 0,2V*0,02A=0,004W=4mW a więc 19 krotnie mniej energii ! A tak naprawdę nawet mniej tracisz bo sumarycznie 16 gałęzi razy 76mW daje 1216mW=1,216W !

Przy łączeniu szeregowym masz 4 gałęzie po 4mW więc tracisz tylko 16mW a więc 76 razy mniej energii niż przy zasilaniu każdej diody osobnym rezystorem, a prąd płynie ten sam i dioda świeci tak samo jasno.

[Slayer91]

To ma sens, faktycznie, człowiek całe życie się uczy. Świetnie! 😃 W takim razie idąc tym samym tropem, można ograniczyć zużycie prądu na wszelkiego rodzaju diodach ozdobowych itd. Podchodziłem do tego poprostu ze złej strony widzę, dzięki! 🙂

Jakieś jeszcze uwagi do tego co możnaby poprawić zanim zabiorę się za PCB?

[Sabre]

W takim razie idąc tym samym tropem, można ograniczyć zużycie prądu na wszelkiego rodzaju diodach ozdobowych itd.

Oczywiście, że można o ile te diody są tylko do ozdoby i dasz radę połączyć je szeregowo w różnych miejscach płytki. Jeśli mają spełniać jakieś funkcje informacyjne to musisz zasilać je osobno (no chyba, że chcesz aby np świeciło kilka diod jak masz być o czymś powiadomiony).