Linefollower - sprawdzenie schematu.

[Pasjonat]

Witam.

Chciałbym się dowiedzieć czy przedstawiony poniżej schemat układu robota klasy linefollower jest poprawny? Dodam, iż jest to moja pierwsza konstrukcja (a raczej będzie), mam podstawową wiedzę z zakresu elektroniki, cały czas staram się dokształcać. Układ jest oparty na mostku H (L293D). Czy moglibyście poprawić/doradzić poprawienie wykonania mojego pierwszego "pojazdu". Dodam, że silniki jakie zakupiłem to silniki Pololu 4,5V, natomiast fotorezystory jakie chcę użyć to fotorezystory 1kΩ. Bardzo proszę o poprawienie moich błędów, które na moje przeczucie tutaj występują. Proszę o sprawdzenie schematu, ponieważ mam zamiar wytrawić płytkę i wykonać estetycznego, miłemu oku i przede wszystkim działającego robota.

PS. Przepraszam za mało estetyczne wykonanie schematu, jednak robiłem go "na szybko".

Oto schemat:

Pozdrawiam, Pasjonat. 😉

__________

Komentarz dodany przez: Sabre

Przeniosłem do właściwego działu.

[robott]

Nie za bardzo wiem, co autor ma na myśli na tym schemacie.

Prawidłowe podłączenie tego mostka z pełnym sterowaniem znajduje się np. tu:

link

Przeanalizuj powyższy link i daj znać jak ci poszło 🙂

[Pasjonat]

Moim założeniem było to aby robot podążał za czarną linią na kontrastującym tle. Po przeanalizowaniu swojego schematu rzeczywiście stwierdzam, że jest to ciemna masa, która nie ma konkretnego celu. Jednakże będę dążyć do wykonania mojego celu i z tego względu proszę o ponowne sprawdzenie nowego schematu. Myślę, iż ma on troszkę większy sens niż jego poprzednik. 😉

Oto schemat:

Pozdrawiam, Pasjonat.

[marek1707]

Przykro mi to pisać widząc Twoje zaangażowanie ale gdyby oceniać "sens" powyższych schematów w skali 1-10 to oba mieszczą się gdzieś w okolicach jedynki. Jeśli jest jakiś postęp, to niestety niemierzalny.

Skoro jesteś początkującym to masz naprawdę bardzo małą szansę na wymyślenie poprawnego schematu. Dlaczego nie skorzystasz z gotowych rozwiązań? To nie jest tak, że po skopiowaniu i połączeniu różnych fragmentów z działających, "sensownych" urządzeń całość nadal będzie poprawna.

Czy te silniki mają obracać się w obie strony? Nie? To po co używasz układu mostkowego? Po co przy zasilaniu 5V (skąd je weźmiesz? - nie ma takich baterii) wstawiasz układ ledwo przy takim napięciu rozpoczynający działanie? Widziałeś schemat wewnętrzny wejść tego układu? Nie? To pewnie dlatego próbujesz podać na wejścia mocniejszą lub słabszą jedynkę za pomocą fotoopornika wtedy, gdy i tak tam jedynka będzie z definicji. Całość zasilasz przez opornik 100 omów? To pewnie dlatego, żeby żaden silnik nie mógł się nawet obrócić i nie zrobił sobie krzywdy.. Widziałeś dane katalogowe tego układu? Nie? To muszę Cię zmartwić, silnik nie zobaczy więcej jak 2-3V oczywiście przy założeniu, że ten szeregowy opornik w zasilaniu to jakiś żart.

Jeśli posiadasz - jak piszesz - podstawową wiedzę z elektroniki i jednocześnie ambicje zrobienia czegoś samemu od zera to nie sil się na układy, których nie rozumiesz. Spróbuj odpowiedzieć sobie na pytania podstawowe:

Jak Twój follower będzie działał? Czy umieszczone blisko siebie czujniki będą jechały po czarnym pasku i tylko na zakręcie będą widziały biały stół czy jednak będą wciąż patrzyły na białe podłoże a w chwilach słabości i utraty kierunku będą najeżdżały na czarny pasek "jadący" między nimi? Zauważ, że to definiuje zachowanie silników. Chciałbym, żebyś tu opisał nam konstrukcję mechaniczną (w szczególności położenie czujników względem trasy) oraz pożądane w tej sytuacji reakcje silników co będzie oznaczać, że rozumiesz co chcesz zrobić. Dopiero wtedy zastanowimy się (być może wspólnie) jak taką funkcję sterowania zrobić na.. jednym tranzystorze. A marzenia o robieniu płytki odłóż na dzień, w którym będziesz miał 100% pewność, że wiesz jak i dlaczego Twój układ działa.

[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

[Pasjonat]

Może na początek zacznę od tego, że wynikiem mojej nieświadomości jest to, że nie złapałem książki, która tłumaczyła by zasadę działania i praktycznie realne wykorzystanie tych komponentów. Co z tego, że potrafię obliczyć różne rzeczy skoro nie wiem jak je wykorzystać... pozostawmy ten temat na później. Moim zdaniem kopiowanie gotowych schematów jest bez sensu - i tak nic z tego się nie nauczę, a nie o to mi chodzi.

Zasada działania:

Dwa fotorezystory 1kOhm będą umieszczone na przodzie konstrukcji na oddzielnym panelu. Szerokość rozstawienia tych fotorezystorów (środków względem siebie, tak dla jasności) to ok. 10-15mm. Moje założenie jest takie: gdy robot podąża w ten sposób (oczywiście diody LED cały czas emitują światło), że fotorezystory pozostają nad białym, kontrastującym tle robot podąża do przody - dlaczego? Dwa fotorezystory na białym tle = mała oporność, a zatem silniki działają. Gdy robot zbliża się do zakrętu, załóżmy, w prawo wówczas prawy fotorezystor pozostaje nad czarnym tłem, co powoduje wzrost rezystancji i brak działania prawego silnika. Teraz działa lewy, co wiąże się z tym, że robot obróci się w prawo - i będzie się obracać dopóki prawy fotorezystor nie powróci nad białe tło. Analogicznie wygląda lewy zakręt.

Konstrukcja mechaniczna:

- Dwa silniki Pololu, których dane techniczne przedstawiam poniżej:

Napięcie zasilania: 4.5V

Sredni prąd: 80mA

Prąd szczytowy: 800mA

Przekładnia: 120:1

Obroty/min na biegu jałowym: 120

Waga: 19g

Wymiary: 36.5 x 20 x 27.4 mm

-podstawa, na której zostaną umieszczone:

Laminat z układem elektronicznym;

2 silniki Pololu.

- Przedni panel na którym znajdą się:

2 Diody LED;

2 Fotorezystory 1kOhm.

Chciałbym się nauczyć elektroniki od strony praktycznej, tzn. teorię znam, ale jak widać sama teoria to "bank rodzący istne bzdury". Co z tego, że znam działanie rezystora, fotorezystora, mikrokontrolera, diód, silników, tranzystorów bi- oraz unipolarnych itd. skoro nie umiem ich wykorzystać, a jak przychodzi do policzenia czegoś w układzie rozkładam ręce. Załóżmy potrafię obliczyć prosty obwód np. tranzystora z diodą na kolektorze i rezystorem na bazie, ale nie potrafię odnaleźć się w projektach. Mostek H użyłem wcześniej do wykonania światłoluba - wszystko pięknie i ładnie chodziło, ale okazuje się, że na jego temat dużej wiedzy nie mam - nazwijmy to konieczną podstawą. Wydawało mi się, że ten "tajemniczy" rezystor 100Ohm na zasilaniu 5V (miało być realizowane przez stabilizator L7805) obniży nieco napięcie, tak aby silniki nie otrzymały napięcia >=4,5V.

PS. Przepraszam za moje bezsensowne "wypociny", ale nauka samemu w domu nie jest prosta - nikt mi nie pomaga, wszystko staram się ogarnąć sam - z tąd wynika "niewiedza niewiedzy". Proszę o nakierowanie mnie na poprawne wykonanie tego projektu.

Pozdrawiam, Pasjonat. 🙂

[robott]

uh

Co do rezystora 100Ohm oszacuj sobie jaki prąd przez niego popłynie i ile ciepła się na nim wydzieli.

Fotorezystory które chcesz użyć mają zakres 6k-200k Ohm przy czym 6k jest w idealnych warunkach 😋 Dioda nie jest w stanie wygenerować takiego natężenia światła zwłaszcza, że światło ma być odbite od trasy, pomijając wpływ otoczenia. Poza tym spadek napięcia na minimalnej rezystancji byłby tak duży, że w żaden sposób mostek nie widziałby logicznej jedynki.

Nie wiem jak ten mostek zachowywałby się gdy Vcc1=Vcc2 (w nocie katalogowej jest napisane, że zasilanie silników nie może być mniejsze od napięcia zasilania) ale podejrzewam, że byłby problem. Zresztą tak jak napisał marek1707 na mostku występuje spadek napięcia w tym modelu około 2V.

Dlaczego nie chcesz zrealizować tego na uC z użyciem tanich czujników odbiciowych np. CNY70?

[Pasjonat]

robott, przyczyna braku możliwości realizacji na uC jest prosta - Bascoma porzuciłem przed tematami o wejściach analogowych, a na język C będę mieć czas dopiero w wakacje. Może pokuszę się o skonstruowanie linefollower'a opartego na CNY70 (które już mam). Pozatym drugim powodem jest to, że nie chcę rzucać się na skomplikowane konstrukcje od razu, najpierw chcę porządnie się do tego przygotować, na przykład poprzez konstrukcję prostego linefollower'a opartego na tranzystorach BC547. Tutaj kolejna próba konstrukcji przychodzi mi do głowy, jednak powiedzcie mi panowie, co jeżeli mam silniki 4,5V, a układ chciałbym zasilać np. poprzez 9V. Nie bardzo widzi mi się rezystor przed silnikiem, moje przeczucia są chyba słuszne, ponieważ nie wiem czy można tak generować spadek napięcia na elementach takich jak silniki DC. Pozatym zależy to też od tranzystora i prądu kolektora? Proszę Was o poradę w tej sprawie.

Pozdrawiam, Pasjonat.

[Slawus]

(...)układ chciałbym zasilać np. poprzez 9V. Nie bardzo widzi mi się rezystor przed silnikiem, moje przeczucia są chyba słuszne, ponieważ nie wiem czy można tak generować spadek napięcia na elementach takich jak silniki DC.(...)

Układ zasilania na stabilizatorze albo przetwornicy...

[Pasjonat]

Układ zasilania na stabilizatorze albo przetwornicy...

Czy jest to jedyne rozwiązanie? Czy w takim razie mógłbym użyć stabilizatora LF33CV - 3.3V/1A?

[Slawus]

Jak sam napisałeś, jest to stabilizator o napięciu wyjściowym 3,3V.

Wg datasheet'a, minimalne napięcie dla L293D powinno wynosić 4,5V.

Podsumowując - nie możesz użyć LF33CV.

[Pasjonat]

Wg datasheet'a, minimalne napięcie dla L293D powinno wynosić 4,5V.

Czy zatem mogę użyć popularnego LM7805 (stabilizator 5V). Silniki co prawda 4,5V, ale jak napisali koledzy wyżej "po drodze" w L293D występuje spadek napięcia i silnik i tak nie otrzyma więcej niż 4,5V. Załóżmy, że odrzucę rozwiązanie z L293D, wówczas jeżeli zrobiłbym w ten sposób, że silniki byłyby połączone z kolektorem tranzystora BC548 (z zabezpieczeniem diodowym, czyli diodą włączoną równolegle co do silnika na kolektorze - dioda n4148) a fotorezystor 10kOhm lub ew. 1kOhm wrzuciłbym na bazę tego tranzystora? Wówczas powinno chyba powstać sterowanie silnikiem na podstawie otrzymywanej rezystancji z fotorezystora, co wiąże się z otrzymywanym natężeniem światła, prawda? Czy zmierzam w dobrą stronę, czy jest to błędne koło?

[marek1707]

Slawus: Nikt nie mówi, że wciąż ma tam być ten nieszczęsny mostek.

Pasjonat: Tak, mógłbyś użyć tego stabilizatora a także tysiąca innych jakie są produkowane. Mógłbyś zrobić robota na procesorze ale nie umiesz go programować, choć jak pisałeś znasz "działanie rezystora, fotorezystora, mikrokontrolera, diód, silników, tranzystorów bi- oraz unipolarnych". Mógłbyś zrobić mnóstwo rzeczy ale nie wiesz jak się do tego zabrać. Nie rozumiesz krótkich podpowiedzi Kolegów i nie nauczysz się ciekawej sztuki projektowania elektroniki z jednego wątku na Forum, nawet tak dobrego jak to 🙂 Moim zdaniem nie jest to również miejsce na tłumaczenie Ci podstaw. Możesz tu uzyskać porady w bardzo konkretnych sprawach, możemy komentować Twoje schematy ale przede wszystkim to Ty musisz rozumieć te podpowiedzi. Chyba nikt nie ma tyle czasu, by prowadzić z Tobą prywatną dyskusję na tematy przedszkola elektroniki. Jeśli masz zacięcie, poświęć temu swój czas i niestety trochę pieniędzy - zacznij kupować książki. Nie przesiaduj w sieci w poszukiwaniu "cudownych" schematów, bo jak widzę nie masz wystarczającej wiedzy by je oceniać. Książka stanowi zwykle pewną zamkniętą i raczej dobrze przemyślaną całość. Skąd wiedzieć którą kupić? Nawet tutaj, w odpowiednim dziale leżą recenzje kilku pozycji wydanych w Polsce. Pojawiły się książki o elektronice, o robotyce dla totalnych amatorów. Zabierz się za to. Przeczytaj, spróbuj zrozumieć jak przedstawione tam układy są zbudowane i jak działają, kup elementy i zbuduj. Nie bedziesz czegoś rozumiał - pytaj na Forum. Wiem, zrobiłeś coś jeżdżącego - brawo. Jeśli naprawdę rozumiesz jak to działało, nie powinieneś mieć problemu z przerobieniem tego na LFa. Masz kłopot? To znaczy, że cały ten czas zmarnowałeś odtwarzając jakiś schemat. Trochę nie chce mi się wierzyć w Twoje zapewnienia o tych tranzystorach i procesorach, bo to jakbyć umiał czytać nie umiejąc jednocześnie pisać ale OK, może tak się da. Możemy Ci pomóc (nie mogę pisać za innych więc.. mogę Ci pomóc) w narysowaniu schematu prywitywnego LFa i będziesz miał przy tym wrażenie, że sam go zaprojektowałeś ale nie spodziewaj się po tej konstrukcji wiele. Rozwiązania prymitywne dokładnie tak właśnie działają. Z resztą gotowe przepisy na takie konstrukcje są również i na tym Forum. Niczego lepszego nie wymyślimy na pierwszy raz. Można taką kostrukcję potem rozbudowywać, dodawać kolejne bloki ale bardzo szybko przekonasz się, że sprowadza się to do czujników, bloku decyzyjnego, członów wykonawczych i układu zasilania. Jeśłi nie popełniono większych błędów i układ ma odpowiednie zapasy parametrów to jedyną "fajną" częścią jest układ decyzyjny. To tam można rozwinąć swoją inwencję i to tam skupia się idea działania takiego robota. To może być złącze tranzystora które "sprawdza" poziom oświetlenia, komparator - który robi to znacznie lepiej lub procesor, który może zdziałać z tym sygnałem prawdziwe cuda. Chcesz zacząć od BC-pięćsetcośtam? Proszę bardzo. Zacznij od narysowania dzielnika napięcia złożonego z fotoopornika i rezystora tak, by wzrost oświetlenia powodował wzrost napięcia. Uwzgędnij moc strat w fotooporniku żebyś go nie upalił w jasny dzień i oceń w jakich granicach będzie się zmieniało napięcie wyjściowe. Załóż, że masz zasilanie z 4 akumulatorków NiMH lub z 4 paluszków - to chyba wychodzi najtaniej.

EDIT: pisaliśmy razem.

[Pasjonat]

Zacznij od narysowania dzielnika napięcia złożonego z fotoopornika i rezystora tak, by wzrost oświetlenia powodował wzrost napięcia.

Moim zdaniem taki dzielnik mógłby wyglądać tak:

Założyłem, że U_we = 6V

Wówczas:

PS. Proszę o odpowiedź czy dobrze kombinuję, ale i tak dziękuję za zainteresowanie.

Co do książek - przeglądałem już 2 podręczniki, ale tam znajduje się tylko sucha teoria, zero zasady działania, tylko podział, rodzaje, zakres zastosowania... Dzielniki niedawno przerobiłem w "Elektronika dla wszystkich", czyli książce proponowanej na tym forum. 🙂

[marek1707]

Nie wiem co tu jest do kombinowania, policzenie dzielnika - podstawy podstaw.

Nie napisałeś, jakie zmiany rezystancji fotoopornika założyłeś. Policzyłem to sobie na szybko i dla powyższych napięć wyjściowych i R2=100R wyszło mi Rmin ok. 1.7 oma i Rmax ok. 900 omów. Hm, trochę dziwne, nieprawdaż? Nie wiem jaki tam masz fotorezystor ale z takim zakresem zmian raczej się nie spotkałem. Jeśli tego nie wiedziałeś, wystarczyło wziąć ten element do ręki i zmierzyć lub poszukać danych jakiegoś przykładowego. Ja spodziewałbym się zmian rzędu 500R do 500k. Przypominam, że Twoje diodki nie będą swieciły fotoopornikom "prosto w oczy" więc i oświetlenie, nawet przy śnieżnobiałym obrusie nie będzie jakieś superwielkie. Przyjąłbym kilka kiloomów jako Rmin. Fajnie byłoby, gdyby Twój nowy dzielnik dawał w tej sytuacji już dość duże napięcie, np. kilkaset mV poniżej zasilania.

Acha, nie napisałeś nic o mocach. W ramach ćwiczenia: jaka będzie maksymalna wydzielona moc na fotooporniku w Twoim przykładzie (R2=100R) i kiedy? Spróbuj też ocenić czy to dużo czy mało dla tego elementu.

Do roboty.

Podręczniki są dość trudno jadalne w samotności bo chyba zakładają, że wykładowca jednak coś wytłumaczy. Czy tak się dzieje w rzeczywistości - to temat na oddzielną dyskusję 🙂. Szukaj książek dla samouków-amatorów, zawierających opisy krok-po-kroku konkretnych urządzeń oraz tylko tyle teorii ile jest wymagane do zrozumienia działania układu.

[Pasjonat]

jaka będzie maksymalna wydzielona moc na fotooporniku w Twoim przykładzie (R2=100R) i kiedy?

Powiedz mi tylko Marku czy ja dobrze myślę? Prąd płynący przez te 2 elementy jest taki sam, a policzyłem go z prawa Ohma:

I = U_we/R1 = 6V/1000Ohm = 6mA

Następnie w sytuacji, gdy rezystancja fotoopornika jest największa (zakładam w granicach 990Ohm - oto mój fotoopornik http://electropark.pl/inne-rezystory/2939-fotorezystor-1k-5901002939006.html)

napięcie na fotooporniku wyniesie ok. 5,94V, a zatem na R2 napięcie wyniesie ok. 0,06V. Wówczas moc obliczę ze wzoru P = U*I. W takiej sytuacji wygląda to tak:

P = 5,94V * 0,006A = 0,036 W

PS. Przepraszam jeżeli napisałem głupoty, ale nie jestem pewien co do obliczenia płynącego prądu przez te elementy - zawsze mam z tym problem.

W szkole nie uczą mnie takowych obliczeń i układów, z zawodu jestem jeszcze niedoszłym mechatronikiem, a więc bardziej stawiamy na gotowe rozwiązania i sterowanie. Na pewno przyznasz mi racje, że dopóki siedzimy w teorii wszystko wydaje się proste, ale przechodząc do praktyki już tak nie jest - co widać na moim przykładzie, niestety.