Pierwszy linefollower - prośba o pomoc w sprawdzeniu rozumowania i schematu.

[DRBT]

Cześć!

Przede wszystkim chciałem Was prosić o sprawdzenie schematu linefollowera, nad którym pracuję.

Na wstępie pragnę zaznaczyć, iż nie jestem jakoś szczególnie obyty w tematyce elektroniki, a wszystkiego uczę się na tym konkretnym przykładzie.

Ogólnie podzieliłem sobie wszystko na dwie płytki. Pierwsza, z czujnikami będzie wysunięta i przypięta listwami do płyty głównej ze sterowaniem, silnikami itd. Obie płyty połączę przewodem IDC. W moim wyobrażeniu całość będzie wyglądem przypominać bolid F1.

Zasilanie (Płyta główna):

Całość planuję zasilać Pakietem LiPol Dualsky 250mAh 20C 2S 7.4V. Tutaj powstaje moje pierwsze pytanie: a może mocniejszy?

7V zostawiam na zasilanie silników. Stabilizator 5V 7805CG - SMD TO252 ma mi dać 5V na resztę.

Czujniki (Płyta z czujnikami):

Chcę zastosować 5x Czujnik transoptor odbiciowy KTIR0711S. Ułożę je po minimalnym łuku. Jako, że muszę przesłać sygnały z 5 czujników i wypadałoby przyłączyć prąd i masę do oddzielnej płytki z płyty głównej, zastosowałem złącze 10 pin, z czego 3 zostaną nie użyte.

Tu pojawia się drugi problem, mianowicie znaleziona przeze mnie biblioteka do Eagle ma inaczej rozłożone wyprowadzenia niż na stronie botlandu:

i inaczej znalazłem w jakiś starych pdf. odnośnie tych czujników.

Płyta główna:

Na płycie głównej przewidziałem oczywiście złącze, aby połączyć płytkę z czujnikami z płytą główną.

Jest też złącze ISP, żebym mógł programować układ.

Całością steruje Mikrokontroler AVR - ATmega328P-PU.

Jest też miejsce na taki oto moduł bluetooth:

Nie zamierzam korzystać z wyjść RES, CTS i RTS, więc przewidziałem miejsce na jedynie 4 piny. 3 pozostałe będą sobie "wisieć", ewentualnie jakoś je dodatkowo izoluję.

Silnikami Pololu HP 10:1 steruje dwukanałowy mostek H TB6612FNG. Jeszcze rozważam taki gotowy moduł od Pololu:

Nie mam pojęcia, co to jest wyjście "SHDN" w silnikach.

Do tego wszystkiego kupię oczywiście jeszcze koła na silniki i kulkę, którą zamocuję na płytce z czujnikami, żeby podeprzeć całość.

Programator AVR 2 zgodny z USBasp ISP - co o nim myślicie?

Gniazdo JST - BEC do akumulatorów LiPol, bo przecież muszę jakoś podłączyć akumulator.

Jaką, możliwie niedrogą, ładowarkę polecacie? Ten projekt to pierwszy z wielu, ale mimo wszystko fajnie byłoby nie wydać za dużo. Zwłaszcza, że mam już trochę nabity koszyk na botland.com.pl

Laminaty itd., kondensatory, rezystory, dławiki i rezonatory są.

To wszystko, czego potrzeba, czy o czymś zapomniałem? (Przyjmijmy, że nie mam kompletnie nic.)

Co myślicie? Jakieś komentarze, uwagi, krytyka? Jak już wspomniałem, na tym przykładzie wszystkiego się uczę, więc wszelkie uwagi mile widziane.

Proszę Was o rzetelną pomoc 😉

Z góry dziękuję i pozdrawiam

~Bartek

[Sabre]

DRBT, apropo wyglądu KTIRów na schemacie, nie sugeruj się wyglądem, spójrz na widok płytki, tam będzie poprawnie podłączone. Wiele osób, w tym ja, mamy bibliotekę tak narysowaną, żeby było łatwiej i przejrzyściej na schemacie, nie trzeba wtedy rysować masy do góry nogami jak u Ciebie. Ale na płytce jest poprawnie. Wiele osób się na to łapie a nie rozumie, że to jest blok, który może mieć inaczej ustawione nóżki niż w rzeczywistości. Spójrz na schemacie na mikrokontroler, przecież on też ma inaczej dorysowane wyprowadzenia niż w rzeczywistości a o to nie pytasz 😉 .

[NegativeONE]

1. Mikrokontroler pin nr 7 - VCC dodaj kondensator 100nF.

2. TB6612 - daj kondensatory na liniach zasilania 10uF + 100nF.

3. Dla wygody dodaj włącznik do układu.

4. Opcjonalnie możesz dodać jakieś przyciski i LEDy - przydają się.

5. Dlaczego do pinu 12 PD6(AIN0) mikrokontrolera masz podłączone VCC a przynajmniej taka nazwa tam występuje ? - OK już widzę: w TB6612 pin 20 VCC musisz podłączyć do lini zasilania +5V ! a nie do pinu uC. Również pin 19 STANDBAY możesz podłączyć do +5V jak nie zamierzasz używać tej funkcji w sterowniku.

6. Skąd wziąłeś rodzaj i wartości kondensatorów przy stabilizatorze ? Zerknij do datasheet co sugeruje producent.

Ładowarka - jak zamierzasz bawić się dłużej w robotykę polecam zainwestować w coś lepszego np Redox Beta.

Jak nie zależy ci na wadze robota możesz wziąć większy akumulator np 500mAH - nie będziesz musiał często ładować.

[DRBT]

@Sabre

Czyli nie patrzeć na rozkłady nóżek przy schemacie, bo i tak będą się zgadzały na płytce?

Przyznam się, że nie zwróciłem uwagi na to, że w schemacie mikrokontrolera jest to samo. Może przez to, że uczyłem się obsługi Eagle wg kursu z forbota, gdzie uczyłem się na przykładzie właśnie tego kontrolera 😉

@NegativeONE

1. Rozumiem, że na linii, a nie równolegle?

2. Mógłbyś wyjaśnić? Albo pokazać na schemacie? Bo chyba nie rozumiem.

3. Skupiłem się na tym, że program będzie włączany/wyłączany przez bluetooth i nie pomyślałem. Dobry pomysł, dzięki.

4. Może sobie odpuszczę.

5. Tak po prostu? Bez kondensatorów?

6. Widziałem takie w identycznym rozwiązaniu i "na pałę" spisałem 😋

W datasheet znalazłem takie coś:

z * rozumiem, że jak dam stabilizator praktycznie na początku, po odprowadzeniu 7V dla silników to nie muszę dawać kondensatora na wejściu

z ** rozumiem, że w ogóle nie muszę go dawać

Coś mi tu nie gra.

Co do ładowarki, skorzystam z rady, dzięki. Wolę raz wydać więcej niż potem się z czymś użerać, bo mi żal kupić nowe, a wcześniej pożyłowałem 😋

Z akumulatorem - jednak spasuję. Nie będzie to demon prędkości, ale chcę wiedzieć, że zrobiłem co mogłem 😃 A częste ładowanie chyba nie będzie mi przeszkadzać. W kolejnych projektach użyję czegoś większego. Ale to w przyszłości.

Poza tymi błędami wszystko ok? Będzie działać? 🙂 (a przynajmniej powinno? 😋)

Jak tak to domykam zamówienie (+ parę włączniczków - dzięki NegativeONE - niby oczywiste, ale nie pomyślałem, że teraz czy później mogą się przydać 😋), poprawiam schemat i na dniach siądę do płytek. Oczywiście też się podzielę wynikami, żebyście sprawdzili żółtodzioba 😃

Przy okazji, możecie polecić jakąś fajną stację lutowniczą? Lutownica, którą mam nie da rady. Chodzi mi o coś względnie dobrej jakości, a nie byle zabaweczkę, którą w rok szlag trafi, ale też bez przesady 😉

~Bartek

[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

[NegativeONE]

Odnośnie nóżek w KTIR zawsze możesz otworzyć bibliotekę i zobaczyć które piny schematu odpowiadają padom układu i porównać to z datasheet 🙂

AD1 - W uC nóżki VCC i VSS są obok siebie wiec kondensator umieszczasz blisko tych nóżek, idąc od strony stabilizatora musisz poprowadzić zasilanie najpierw przez kondensator później dopiero do pinu VCC uC - analogicznie jak poniżej w TB6612.

AD2 - mógłbyś zerknąć do datasheet układu -> strona 7 Typical application diagram... Poniżej masz przykład (jeszcze nieskończonego layoutu) podłączenia zasilania do tego układu :

AD5 - linia VCC jest linią zasilania i tam muszą być kondensatory, STANDBAY podłączasz bezpośrednio.

AD6 - jak spisujesz na pałę rób to chociaż z dokumentacji układu 🙂

AD z* - błąd - jak byk jest napisane że jeżeli stabilizator znajduje się daleko od filtru źródła zasilania to musisz go dać - ty takowego nie masz na schemacie. On jest w celu zapewnienia stabilnej pracy stabilizatora a nie reszty układu.

AD z** - nie musisz ale warto dać 100nF.

Dodatkowo w twoim przypadku kiedy zamierzasz zasilać silniki bezpośrednio z baterii warto dać większy elektrolit na wyjściu LiPola tak zwanego bulka.

Jak poprawisz schemat i zrobisz projekt layoutu płytki pokaż go wcześniej.

Odnośnie stacji mogę ci polecić Weller WHS40 używam takiej ponad 2 lata do weekendowego lutowania w domu i ta stacja spisuje się świetnie do tego celu. Warto od razu zakupić groty long life - ten w standardzie szybko się zużył.

[DRBT]

Poprawki:

edit: C1 ma 330nF... Coś się zrypało i cofałem zmiany, a potem zapomniałem zmienić... Ale już poprawiłem.

Przy mikrokontrolerze usunąłem po prostu połączenia VCC i STANDBY zostawiając puste nóżki.

Odnośnie zasilania mostka - źle podłączyłeś nóżkę 13?

Co do czujników - właśnie o to chodzi, że nie wiedziałem, czy coś się zmieniło czy nie (czy datasheet jest aktualny 😉)

Dodatkowo w twoim przypadku kiedy zamierzasz zasilać silniki bezpośrednio z baterii warto dać większy elektrolit na wyjściu LiPola tak zwanego bulka.

Tego za cholerę nie czaję 😋

Jak to wszystko to jutro zrobię projekt płytki i wrzucę. Dzisiaj jestem już zmęczony.

Jak polecasz to biorę 😋 Chciałem czegoś w podobnym przedziale cenowym, a skoro u Ciebie się sprawdza... 😉

PS. Kusisz tą diodą LED, wiesz? 😃

[marek1707]

Ja mam dwie uwagi:

1. Dlaczego założyłeś, że akumulator LiPol2S daje równo 7V? Przecież w zależności od stanu naładowania dostajesz od 8V (z małym hakiem) do 6V. Jak chcesz stabilizatorem 7805 zrobić 5V z 6V?

2. Skąd Ty lub Twój robot będziecie wiedzieli, że akumulator wymaga doładowania? Nie masz ani pomiaru napięcia ani żadnej sygnalizacji tego stanu. Raz rozładowany poniżej 6V LiPol2S traci dużo z pojemności, a po kilku takich "numerach" możesz go spokojnie wyrzucić - oczywiście do specjalnego kosza na elektrośmieci. Nie szkoda Ci? Przy tak małej pojemności chwila nieuwagi, zostawienie włączonego układu na stole lub dłuższa praca nad kodem i po zabawie.

[DRBT]

Urodziłem coś takiego:

Pierwsza płytka jest chyba ok.

Co do drugiej:

1) Pozamieniałem część wyjść miejscami (chyba tylko przy wyjściach z mikrokontrolera do mostka albo na silniki), żeby ścieżki się nie krzyżowały. W sumie to żadna większa różnica.

2) Podejrzewam, że nie mogę tak wyprowadzać wyjść w mostku? Jak inaczej to zrobić? Myślę, że chyba jednak pójdę w gotowy moduł, bo ma większe wyjścia, więc chociaż dam radę ze schematem, że o lutowaniu nie wspomnę.

3) Chyba mogę tak po chamsku przeciągać ścieżko pod zarysami elementów, nie? (przede wszystkim chodzi mi o stabilizator, mostek i silniki)

Reasumując, nie jestem dumny z płyty głównej, z jej estetyki, ilości połączeń przewodami i rozmiaru. Wy pewnie znajdziecie jeszcze jakieś błędy techniczne.

Poniżej wstawiam screeny wcześniejszych podejść... Tak, wiem, żenada...

@marek1707

Na pierwsze pytanie nie umiem Ci odpowiedzieć. Wybrałem pakiet LiPol Dualsky 250mAh 20C 2S 7.4V to założyłem, że +/- tyle daje. Nie wiem, jak to inaczej rozwiązać. Dopiero się uczę, więc to, co dla Was może być już aksjomatem dla mnie jest zagadnieniem nieznanym. Dlatego proszę o pomoc mądrzejszych.

2. Myślałem przez chwilę o takiej sygnalizacji, ale jak już wspomniałem na wstępie, dopiero się uczę, więc nie potrafię zrobić czegoś takiego. Pojemniejszy akumulator rozwiąże problem? W sumie to grunt, żeby działał. Piękny pewnie nie będzie. Do najlżejszych też nie będzie go można zaliczyć. Ale dopiero się uczę i chcę poszerzać wiedzę, a to będzie moje pierwsze dzieło 🙂

Jak Wam będzie wygodniej to mogę wrzucić w jakimś załączniku te schematy.

PS. Zapomniałem dodać włącznik...

[sosnus]

Rozumiem że robisz jednostronną płytkę, i będziesz miał miedź tylko pod robotem, czyli na bottom. Więc w przypadku elementów lutowanych powierzchniowo (SMD) musisz je przenieśc na warstwę dolną. Jak podnioesiesz element, kliknij kółeczko scrolla to powinno odwrócić element na dolną warstwę płytki. To dotyczy mostka i czujników linii.

[ Dodano: 22-02-2015, 16:21 ]

PS. Faktycznie, robot raczej nie będzie lekki, więc możesz spokojnie dac większy akumulator, niewiele to zmieni jezeli chodzi o wagę a bedziesz mógł jeździć dłużej i go doładowywać. Ja podobnego robota do Twojego napędzałem 2-celowym 520mAh, ale możesz kupic nawet 800 czy 1000mAh.

Akumulator 2S 7,4V oznacza, że masz 2 cele, każda o napięciu pracy od 4,2V do 3V, co na 2 celach daje 8,4V-6V

Co nie zmienia faktu że w jakiś sposób powinieneś jednak monitorować stan baterii, i unikać rozładowania poniżej 6V

[DRBT]

@sosnus

Tak, jednostronną. Dziękuję. W kursie tego nie było 🙂 Już się zabieram za poprawki.

To co mam zrobić z tym napięciem? I jak monitorować stan baterii?

[NegativeONE]

Nie zrozum mnie źle ale te płytki to jedno wielkie zwarcie, a układ ścieżek jest skomplikowany jak polski system podatkowy. Jak chcesz się naprawdę uczyć to wywal layouty do kosza i przeczytaj na początek tutorial Davida Jonesa i zacznij jeszcze raz, a nawet kilka aż maksymalnie uprościsz układ. Polecenie DRC pokaże ci gdzie masz zwarcia na płytce np za mały odstęp pomiędzy pinami złącza a ścieżkami.

Elementy SMD z warstwy TOP przenosisz na BOTTOM poleceniem mirror i masz już je pod spodem - nie musisz robić przelotek. Podziel elementy na grupy np procesor + kryształ + kondensatory + dławik i układaj najpierw jedna grupę funkcjonalną, później kolejną. Następnie możesz wylać polygon GND i zniknie ci konieczność prowadzenia ścieżek masy (polecenie RIPUP chowa wylane GND - wygodniej wtedy prowadzić ścieżki), następnie prowadź najpierw ścieżki zasilania a później ścieżki sygnałowe.

Ścieżki pod obrysem elementów możesz prowadzić byle by nie dotykały pinów i padów. Nie kupuj gotowego elementu bo nie nauczysz się w ten sposób nic.

Odnośnie monitorowania baterii: POCZYTAJ

Nie łam się layouty układa się wielokrotnie, lepiej teraz poświecić więcej czasu na dopracowanie schematu i płytki niż zastanawiać się po zlutowaniu układu dlaczego coś nie działa.

[DRBT]

Dzięki. Założyłem, ze kurs z forbota (odnośnie PCB) wystarczy.

Z każdym podejściem idzie szybciej i wychodzi lepiej.

Po obrocie łączenie mostka nie wygląda już tak strasznie 🙂 Bylebym podołał lutowaniu, ale myślę, że dam radę.

Niestety co do samodzielnego zmajstrowania monitora napięcia - teraz i jeszcze przez dłuższy czas mnie to przerasta. Pozostaje gotowe: botland lub jakiś inny sklep 😋

Wracając jeszcze do tego napięcia - faktycznie o tym czytałem. Ale za dużo wiedzy trzeba zastosować za szybko i nie wszystko się skojarzy.

Nie łamię się. Momentami mi się odechciewa, ale z każdym podejściem idzie coraz szybciej i mam wrażenie, że wychodzi lepiej. Spinam się jedynie, że w końcu stracicie cierpliwość i Wam się odechce 😋 (Swoją drogą - wielkie dzięki!)

Przy okazji, poprawiona Płyta 1:

(Gdybym tyle zapału wkładał w inne dziedziny 😋)

edit:

Jakby mi ktoś mądry powiedział, jak to wstawić w schemat? Mam pewną teorię, ale pewnie się zbłaźnię... 😋

W datasheet znalazłem takie coś:

[marek1707]

Nie wiem co rozumiesz pod pojęciem "monitora napięcia", ale Twoim zadaniem nie jest zrobienie "uniwersalnego miernika napięcia każdej celi akumulatora i pokazanie tego na wyświetlaczu". Masz tylko umożliwić procesorowi pomiar jednego napięcia. Program będzie interpretował wyniki i w najprostszym przypadku może wyłączyć silniki, w bardziej skomplikowanym może zapalić diodkę lub zapiszczeć buzzerkiem (jeśli je wstawisz) a już wypasem będzie wypisanie informacji na jakimś wyświetlaczu lub wysłanie stosownej informacji przez BT. Do tego wystarczy jedno wejście wewnętrznego przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) i ewentualnie dzielnik napięcia (dwa oporniki) dopasowujący zakres akumulatora 0...8.4V do możliwości pomiarowych przetwornika. Na schemacie widzę wolny pin ADC5. Ta jakiś problem? Jeżeli to Cię przerasta, to jakim cudem narysowałeś resztę schematu? Może zamiast klecić coś za szybko usiądź na chwilę spokojnie, podłóż ręce pod.. krzesło i zastanów się co już zrobiłeś i co masz zamiar zrobić. Każdy projekt musi być zamknięty na każdym etapie i bronić się przed większością sytuacji jakie napotkasz w praktyce. Dopiero wtedy możesz przejść dalej. Czy przemyślałeś sobie jak będziesz tego robota budował, uruchamiał kod, programował, stroił nastawy programowe a potem używał?

Raczej niemożliwe, żebyś tak bezsensownie prowadził ścieżki na PCB, więc jak rozumiem płytka którą pokazałeś powyżej jest wynikiem pracy autoroutera. Po co? Chcesz się czegoś nauczyć czy ścigasz się z kimś? To nie jest forum sportowe, więc radzę trochę odpuścić. Każda minuta pośpiechu na etapie projektu wstępnego to godziny jeśli nie dni podczas uruchamiania układu, w których żałujesz wcześniejszego braku zastanowienia. Gdy ochłoniesz wróć tu na spokojnie do pomiaru napięcia i do typu stabilizatora jaki chcesz użyć. Przy okazji przemyśl połączenie diodek IRED w czujnikach. Może warto połączyć je inaczej by zaoszczędzić mnóstwo prądu? I nie pokazuj nam tu wciąz nowych płytek gdy ich schemat nie jest jeszcze gotowy - szkoda Twojej roboty i naszego czasu na oglądanie kolorowych, ale bezużytecznych rysunków.

[DRBT]

Możecie mi to sprawdzić?

Nie jestem pewny czy dobrze zastosowałem monitor napięcia na pinie 28 w mikrokontrolerze.

Czy dobrze podłączyłem włącznik?

Dodałem dodatkową filtrację na stabilizatorze i VCC mikrokontrolera.

Czerwony LED na 13 pinie mikrokontrolera będzie włączany przez program jak napięcie spadnie poniżej zadanego poziomu.

Zielony LED (w okolicy stabilizatora) będzie sygnalizować działanie zasilania (przede wszystkim walor estetyczny).

Powinienem dać mniejsze oporniki na LEDy, ale wychodzące mi (150+) nie występują w typoszeregu, więc wziąłem 220. Dobrze? Czy jakoś to obejść?

Na schemacie tego nie widać, ale dodam dodatkowe kondensatory do filtrowania na silnikach (lutuje się jedną nóżkę do obudowy, drugą do styków).

Myślę nad sposobem podłączania silników. Tzn. tak, jak planowałem nad przylutowaniem przewodów, które pinami podłączałbym do płytki. W ten sposób mógłbym odkręcać i odłączać silniki w celu przełożenia do innego projektu bez zbędnego lutowania.

Odnośnie startowania programu - chciałem to robić przez bluetooth (po to mi moduł 😉). Na początek prosta appka (jest dużo poradników, nawet otarłem się o gotowce (z których raczej nie skorzystam, bo się nie nauczę...)) z funkcją start/stop, potem pomyślę o manualnym sterowaniu - dla zabawy z nudów.

Ktoś wyżej wspomniał, bodajże marek1707, że stabilizator nie zadziała jak napięcie spadnie poniżej 5V. Może jednak zastosowałbym akumulator 11.1V? Oczywiście wtedy musiałbym zweryfikować monitor napięcia itd. Jest w ogóle sens? Jak mam być szczery to wolałbym zostawić ten 7.4V...

Coraz poważniej też myślę o porzuceniu dwupłytkowej konstrukcji na rzecz jednolitej konstrukcji. Płyta główna wyjdzie na tyle duża, że myślę, iż nie ma sensu wysuwać czujników.

Pozdrawiam, Bartek.

[marek1707]

Wyłącznik podłączyłeś dobrze, choć to nie sieć 230V (gdzie nigdy z góry nie wiesz który przewód to faza) i wystarczyłby jednobiegunowy, rozłączający tylko plus. Minus złącza akumulatora może być na sztywno podłączony do masy układu.

Natomiast dzielnik pomiarowy już zrobiłeś dziwnie. Teraz obciąża akumulator swoim prądem niezależnie od stanu wyłącznika a i tak mierzyć możesz coś dopiero po jego włączeniu. Ja bym dał dzielnik za wyłącznikiem, gdzieś na wejściu stabilizatora, między jego VI a GND.

Właśnie - stabilizator. Na rynku istnieje pewnie z kilkaset odmian stabilizatorów i dawno wymyślono już lepsze niż 40-letni 7805. Jeżeli ten wymaga 2V między wejściem a wyjściem to możesz:

1. Podnieść napięcie wejściowe (co proponujesz), ale to pociąga za sobą większe straty na ciepło (ale i żwawszy silnik).

2. Zmienić stabilizator na inny. Przykładowy L4941 wymaga tylko 0.8V różnicy we-wy przy 1A prądu. Możesz też pomyśleć o LM1117 który występuje w wielu różnych wersjach napięciowych oraz w wersji z napięciem wyjściowym ustalanym dwoma opornikami.

LEDy: nie wiem jak liczyłeś te oporniki, ale diodki które wrysowałeś na schemat (TLLR4400) zadowalają się prądem 2mA. Prosto licząc (5V-1.9V)/2mA=1550Ω, czyli opornik z szeregu np. 1.5k. Inna sprawa, że przy tych 2mA to świecą żałośnie (2mcd):

http://www.vishay.com/docs/83029/tllg440.pdf

Przyjrzyj się też modułowi BT. Czy Twój wytrzymuje zasilanie z 5V i czy łyka sygnały interfejsu UART 5V?

Dlaczego silniki mają oznaczenia i wyprowadzenia dziwnie podobne do jakichś przetwornic Pololu??? Nie masz symbolu silnika DC? To może chociaż narysuj zwykłe złącze 2-pinowe.