Schemat - Światłolub

[Steve]

Po jakimś czasie lektury forum stwierdziłem, że czas się zabrać za pierwszy projekt. Zrobiłem schemat światłoluba z uC - jako nieśmiały start w stronę LF.

Jak można się domyśleć, mam prośbę o sprawdzenie schematu i wytknięcie błędów.

Pozdrawiam

[MacGyver]

Cześćm Ogólnie schemat jak na początek wyśmienicie wygląda, tylko:

*Piny, pod które podlączasz fotorezystory, powinny miec funkcie ADC(analog- to-digital-converter a te w atmedze 168 sa na porcie C)

*postaraj się dodać złącze programatora(ułatwie to sprawe, zamiast dolutowywać kable i wkładać je bezpośrednio w wejscia programatora.)

*zamiast użycia fotorezystora, może zastosuj fototranzystor 🙂, alboprze najlepiej kup obydwa elementy i sprawdz, który będzie lepszy i szybszy. Wynikami podziel sie na forum 😃.

*Zobacz w katalogu czy ten mostek przetrwa obciązenie silników, które posiadasz 🙂.

*W drodze ewentulaność mozesz pokusić się o dodanie generatora kwarcowego (potocznie zwanego kwarcem 😋)

Ogólnie trzymam kciuki podczas tworzenia konstrukcji.

[Steve]

A więc tak:

Nie mam programatora stwierdziłem, że uC będę programował 'po kablach' przez Arduino.

Nie spodziewałem się różnicy w prędkości pomiędzy fotorezystorem a tranzystorem ale spróbuję, dzięki. 😉

Mostek wytrzyma, sprawdziłem.

Co dałoby dodanie kwarcu?

Silniki są na 6V. Stwierdziłem, że mogę zasilać bezpośrednio z 7,4V ponieważ na mostku występują straty rzędu 1,4V(O ile dobrze zrozumiałem datasheet). Jest to dobre założenie?

[MacGyver]

Moze z tą szybkościa trochę przesadzłem 😋, ale fakt faktem fototranzystor jest bardziej czuły. Dzięki dodaniu kwarcu możesz zwiekszyć czestotliwośc taktowania procesora nawet do 16MHz !. Fabrycznie ustawiony jest wbudowany generator RC ustawiony i skalibrowany na 1MHz. Jakiego języka do programowania chcesz użyc? Propo mostka to dobrze zrozumiałeś

[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

[Steve]

Przy Atmega168 nawet do 20MHz według specyfikacji 😉. Myślę, że jest to zbędne przy budowie światłoluba - dodam gdy wezmę się za LF'a 😅 . Programuję w C.

[marek1707]

Masz rację, Steve. Twój światłolub pojedzie z zegarem procesora nawet 100kHz. Szybszy zegar może przydać się do generacji PWM bo żeby przy rozdzielczości 8 bitów dostać sensowne chociaż kilka kHz to przydałby się z 1MHz dla timera.

Fotorezystory są dużo wolniejsze od fototranzystorów ale w kategoriach elektronicznych. W porównaniu z mechaniką napędów i fizyką ruchu takiego robota jak Twój, prędkość obu tych elementów jest nieprawdopodobnie duża. Nie jest to więc kryterium wyboru. Natomiast oba te elementy są zupełnie różne jeśli chodzi o zasadę działania oraz ich cechy "elektryczne" mimo, że ich aplikacja w układzie może wyglądać podobnie. Moim zdaniem ważniejsze jest tutaj co innego: możesz kupić fototranzystory, które montowane są w obudowach stanowiących od razu pewien układ optyczny. Możesz wybrać sobie "szerokość wiązki" np. 15, 30 czy 60 stopni i tym samym określić rozdzielczość kątową wzroku Twojego robota. Rozchylenie czujników o pewien kąt (przemyśl to sobie) od razu da Ci zdolność do rozróżniania kierunku padającego światła. Fotoopornikom musisz robić jakieś rurki albo soczewki żeby w ogóle chciały patrzeć w którąś stronę. Inaczej widzą praktycznie pełną półsferę.

Pomysł z przełożeniem sygnałów z czujników na wejścia analogowe jest bardzo dobry. W trakcie nabywania doświadczenia być może będziesz chciał zrealizować jakieś ciekawsze algorytmy sterowania a wtedy sygnały typu 0-1 szybko Cię znudzą. Pomyśl od razu o większej liczbie czujników, np. 4..6..8. Obecnie, na etapie schematu to nic nie kosztuje a ew. rozbudowa np. o widzenie dookólne może być fajnym rozszerzeniem funkcji.

Szczerze mówiąc, to w robocie podążającym za światłem ja bym zrezygnował z tego beznadziejnego mostka - to układ pamiętający czasy telewizorów Rubin - i dał po prostu dwa mocne tranzystory do regulacji jednokierunkowej albo, jeśli już rewers miałby zostać, wstawiłbym mostek z tranzystorami unipolarnymi.

Dobudowałbym też wyjście do serwa modelarskiego. Bez problemu je obsłużysz a światłolub "rozglądający" się na boki swoimi (dwoma?) czujnikami może być ciekawym okazem.

Raczej nie spodziewaj się prawdziwych 5V z zasilania 7.4V przy użyciu 7805. Zakładam, że przewidujesz 2xLiPol a to rozładowuje się do 6V więc stabilizator low-drop jest nieunikniony.

No i na wolne piny chociaż ze dwie diodki LED. Nie korzystasz z wyjścia szeregowego (jeszcze) więc chociaż to da Ci szansę zobaczenia co w kodzie piszczy gdy już wszystkie opcje zgadywania zawiodą. Zawsze myśl o tym jak będziesz program uruchamiał na obiekcie. W dużym kompie masz środowisko uruchomieniowe, podglądanie zmiennych, punkty zatrzymań, śledzenie historii wywołań itp. Tutaj masz jakieś wejście (możesz woltomierzem zmierzyć napięcie) i wyjście do silników (kręcą się albo nie). Jak chcesz dowiedzieć się o wynikach pośrednich obliczeń? Jak chcesz weryfikować działanie wielu if-ów, switch-ów bez żadnego wyjścia pomocniczego? Zapalanie diody to najprostszy debuger a pomyśl, co będziesz mógł zrobić z kilkoma LEDami! 🙂

Trocę dziwne te oznaczenia portów. D8? D13?

[Steve]

Marek1707 dzięki, nie pomyślałem o tym, że fototranzystory mają już ograniczone pole 'widzenia' i nie muszę się bawić w ręczne ograniczanie fotorezystorów.

Jeżeli chodzi o wrzucenie tranzystorów zamiast mostka to rozumiem, że mówisz o takim podłączeniu?

Niestety nie jestem pewien jaką wartość rezystorów dać na bazę... Silniki hl149 6V biorą max 200mA(wg Botlandu). Zakładając zastosowanie zwykłego BD135 (datasheet np )tutaj jakie co powinienem wziąć pod uwagę?

Collector-Emitter Saturation Voltage dla IC = 500mA, IB = 50mA jest podane 0.5 V, nie wiem jaki z tego wniosek wyciągnąć.

Ogólnie myślę o zakupie mostka MOSFET np. DRV8835, ale na razie chciałbym uniknąć dodatkowych kosztów.

Za dziwne oznaczenia przepraszam, używam programu Fritzing, byłbym wdzięczny za polecenie jeżeli istnieje coś lepszego.

PS. Rozumiem, że kondensatory użyte w projekcie powinny być Low ESR?

[aixI]

Eagle --> http://www.cadsoftusa.com/

[marek1707]

Tak, mniej więcej o coś takiego mi chodziło.

Pierwszy wniosek jest taki, że nie masz tyle prądu w porcie procesora. Jeżeli tranzystor wymaga wepchnięcia do bazy 50mA to tyle musi wypłynąć z portu a to nie jest bezpieczne ani chyba nawet możliwe - niezależnie od opornika. Drugi wniosek jest taki, że wzmocnienie BD135 dla prądu 500mA wynosi tylko 10 co jest wartością boleśnie małą ale nie tak niezwykłą wśród tranzystorów mocy. Wyjść masz kilka:

1. Dorobić jeszcze jeden stopnień sterowania (mały tranzystor pnp) który będzie ciagnął z portu np. 1mA a do bazy stopnia mocy wpychał te 50mA (pamiętaj że te 50mA jest prądem kompletnie zmarnowanym - płynie od zasilania przez bazę do masy i tyle go widzieliśmy).

2. Użyć tranzystora z większym wzmocnieniem chociaż więcej jak 50 bym się tu nie spodziewał ale BD135 to już samo dno.

3. Użyć tranzystora Darlingtona godząc się na napięcie nasycenia rzędu 1V lub więcej (to właśnie ma na wyjściu ten nieszczęsny mostek).

4. Użyć tranzystora unipolarnego, sterowanego napięciem (MOSFET).

Tutaj na Forum raczej wszyscy będą za tym ostatnim rozwiązaniem bo tanie, straty niewielkie i sterowanie proste (w takim układzie jak Twój).

Pisałem też o innych rzeczach (serwo, więcej czujników, diodki LED) ale rozumiem, że to Cię nie interesuje?

[Steve]

Ok, zrobiłem update, większość części są w drodze.

Kwarc, diody, programator, przyciski dodałem. Stabilizator znalazłem LDO.

Mostek na razie został - stwierdziłem, że nie pogardzę możliwością 'wstecznego' a wykorzystanie 8 transystorów unipolarnych to byłyby kolejne koszta... Szczególnie przy użyciu IRL.

Na schemacie tego nie zamieściłem, ale wszystkie 'moduły' będą łączone goldpinami.

Pytania z mojej strony:

1)Kondensator C2 przy Li-Polu jest z noty stabilizatora - powinien on być jak najbliżej stabilizatora czy aku? Wg mojej wiedzy aku, ale chcę się upewnić.

2)czy wyjścia podłączone do programatora(MOSI, MISO, SCK) jestem w stanie pomimo tego wykorzystać jako piny cyfrowe(podłączenie kolejnych elementów)?

3)Wartość rezystorów za fototranzystorami - działam na zasadzie dzielnika napięcia. Czy jest sens dać jeszcze większe opory aby zwiększyć czułość(zakres) ADC?

4)Czy powinienem stosować jeszcze jakieś zabezpieczenia układów(diody, diody schottkiego)?

5)Jak duża różnica jest pomiędzy zastosowaniem kondensatorów zwykłych a Low ESR? czy któreś kondensatory szczególnie powinny być Low ESR?(np te przy kwarcu)

[MacGyver]

Cześć, brakuje Ci węzłów przy niektórych elementach:

*kondensator C2;

*cewka L2;

*iody Led1, Led2;

*masy przy mikrokontrolerze GND, GND_2;

*Bezpiecznik;

Ad1) Zazwyczaj daje sie wszystkie kondensatory jak najbliżej stablizatora i w tym przypadku myśle, że i to nie zaszkodzi.

Ad2) Tak możesz podłączyć kolejne elementy cyfrowe, nie będzie to przeszkadzać w działaniu, choć jeśli dasz jakies ogromne wartości rezystorów to może to kolidować z programatorem;

Ad3) Jeśli to fototranzystor to nie będzie to działac jak dzielnik napiecia. Ten rezystor 470k ustala Ci prąd fototranzystora. Moze to nie błąd ale jak bym proponował pobierać prąd z kolektora. Przypominają mi sie lekcje pomiarów jeśli mamy tranzystor w układzie OE(wspólny emiter) to rezystor przy kolektorze nazywamy rezystorem obiązenia i to z niego pobieramy sygnał, zresztą jest masa układów z wyjsciem typu otwarty kolektor.

Ad4)Mostek, który używasz ma wbudowane diody chroniące przed prądem wstecznym pochodzącym z silników. Wydaje mi się, że nie trzeba juz stosowac zadnego typu zabezpieczeń

Ad5)Ogólnie rzecz biorąc kondensator typu Low ESR mają małą rezystancje wewnętrzną co oznacza, że łatwo je naładować jak i rozładować. Takie kondensatory powinny być włączane w stopniu mocy do sterowania silnikami pomiedzy zasilanie silników (VCC- GND). Taki kondensator mógłbyś podłaczyc u siebie pomierzy VCC2_GND mostka L239D.