Skocz do zawartości

Shield do Arduino Mega 2560 r3 Własne AllinOne


vox2003

Pomocna odpowiedź

Witam, napadło mnie by zrobić własnego shield'a do Arduino Mega, ma on zawierać wszystko co będzie mi potrzebne do sterowania platformą DFRobot Devastator ( są gotowe ale ja chcę sam zrobić i się czegoś nauczyć nowego) co ma ona zawierać: driver silników na układzie TB6612 (taki mam) lepszy pewnie l298 w powerso20 🙂 , bluetooth HC04, miejsce na moduł WIFI, złącza do 4 serwo, zasilanie LiPo,
na chwilę obecną zaprojektowałem coś takiego:

z Lipola 7,4V chcę zasilać silniki bezpośrednio, zasilić Arduino i serwa, ale serwa mam 4,8V do 6V i szukałem czegoś sensownego by to napięcie zbić, serwa standard niezbyt prądożerne wiec

pomyślałem że jakiś LM2576 powinien poradzić, mam jeszcze LM2677s ale jakoś nie idzie mi się z nim dogadać, no i coś na 5V na razie lm7805 ale zamienie to na coś mocniejszego, w pierwszej wersji PCB chcę tylko to umieścić a w następnej czujniki prądu ACS711KLCTR na silniki i na serwo, pomiar napięcia LiPo, czujniki odległości i pomiar siły nacisku chwytaka.

Nie projektowałem wcześniej takich bardziej skomplikowanych układów więc zanim coś ugotuje to chętnie wysłucham każdej uwagi 😃

Pozdrawiam

Link do komentarza
Share on other sites

1. Przede wszystkim nie rozumiem jak będziesz ten system zasilał. Napisałeś, że z akumulatora LiPol, ale czy z niego tylko shield? Jak będzie zasilana "płyta główna"? Czy z tego samego źródła? Na schemacie jakoś tego nie widzę. Osobne zasilania a co najważniejsze możliwość ich osobnego podłączania stwarzają wiele zagrożeń dla układów.

2. Stare przetwornice z kluczami bipolarnymi oraz stabilizatory serii 78xx nie radzą sobie przy tak małych jak u Ciebie różnicach napięć we-wy. Temat był już wielokrotnie wałkowany: akumulator z dwoma ogniwami LiPoly daje od 8 do 6V w zależności od stanu naładowania. Nie wiem jakie przewidziałeś napięcie zasilania serwomechanizmów (warto zawsze na schemacie napisać, nawet w formie zwykłego tekstu), ale Simple Switchery takie jak LM25xx nadają się doskonale do zrobienia 5V z 24V, ale nie do uzyskania 6V z 6V. Nawet jeśli obniżysz VSS do 5V (dlaczego miałbyś to robić?) to i tak masz tylko 1V zapasu, a to już dla przetwornic impulsowych wyczyn. Mógłbyś próbować coś nowoczesnego z prostowaniem synchronicznym bo odpada spadek na diodzie, np. ST1S10 lub po prostu silne LDO. Wyższości stabilizatora impulsowego nad liniowym przy tych różnicach we-wy nie ma żadnej, więc zwykły MIC29300 lub 29500 poradzi sobie bardzo dobrze - mają tylko 600mV spadku przy 5A. Pomijam fakt, że pracujący chyba na 50kHz LM25xx wymaga gigantycznej cewki. Taki sam (prądowo) dławik dla przetwornic pracujących w okolicach 1MHz będzie 10 razy mniejszy.

3. Nazwy typu VCC, VDD czy VSS są zwyczajowo przyjęte do oznaczania szyn zasilania układów bipolarnych lub CMOS. Tutaj VSS jest mylące i zmieniłbym np. na VSRV. Nie jest powiedziane, że mają być 3 litery.

4. Bloczek WiFi na pewno ucieszy się z zasilania i z GND.

5. Wyjściom SER1-4 dałbym oporniki szeregowe rzędu 100R - zabezpieczy to procesor w przypadku odwrotnego podłączenia 3-pinowej wtyczki. Wierz mi - zdarza się najlepszym.

6. Czy nie możesz wykorzystać 5V przychodzących z Arduino? Jeżeli robisz je u siebie tylko po to, by kilkoma mA zasilać logikę mostka i układy radiowe to może wystarczy to co daje "płyta główna"? Sprawdź jej specyfikację i to, ile prądu możesz z niej wyciągnąć przy danym zasilaniu.

7. Nie widzę sterowania sygnałów mostka silnikowego innych niż PWM.

8. Ponieważ serwo z punktu widzenia systemu pobiera prąd tylko w jedną stronę (w odróżnieniu od silnika w mostku), możesz prosto zrobić pomiar prądu już teraz. Nie wiem po co czekać do kolejnej wersji. Masz przecież wejścia analogowe w procesorze. Korzystając z dużej odporności interfejsu do serwa, dodajesz na jego GND mały opornik pomiarowy, do tego prosty wzmacniacz i mierzysz jego napięcie wyjściowe. Zapodając np. 100mΩ masz 200mV przy 2A. Wzmacniasz to np. x10 i dostajesz 2V, które mierzysz swoim ADC. Tą metodą spokojnie odróżnisz stan normalnej pracy od np. zablokowania serwa.

Link do komentarza
Share on other sites

1.Arduino Mega chcę zasilać z shielda po to tam stabilizator 5v wstawiłem, na schemacie zabrakło podłączenia tak samo wifi ale na PCB są nety, schemat racja niestarannie narysowany ale dawno się nie bawiłem Eaglem i się pozapominało trików, na pewno poprawię to 🙂 wiem że te stabilizatory liniowe to słabe rozwiązanie, dla tego wstawiłem ten schemat czekając na tak cenne uwagi jak te.

Zapoznam się z tymi układami MIC29300 lub 29500 zapewne będą lepsze,
Serwa chcę zasilać napięciem od 4,8V do 6V max tak jak w specyfikacji, jedno już przez nieuwagę ugotowałem :/ wiem że są specjalne serwa o podwyższonym napięciu zasilania ale nie są tanie niestety, pomysł z opornikami na GND wydaje się ciekawy, można by mierzyć prąd każdego z osobno a nie tak jak ja chciałem wszystkich jednocześnie.

Tak sobie teraz myślę a jak by na Vin arduino podać napięcie z lipo i dopiero pobrać 5v ze stabilizatora na arduino do zasilania TB6612 i reszty logiki (no ale jak się zachowa stabilizator na arduino jak lipo spadnie do 6V ?) hmm

a odnośnie PWM to jak dobrze zrozumiałem to wyjścia układu TB6612 ain1,2 STBY i bin1,2 też niby mają być podłączone do PWM ? testowałem w tej konfiguracji i działa a do ustawiania stanów na tych wejściach szkoda używać PWM no chyba że jest coś o czy nie wiem

Link do komentarza
Share on other sites

Na pewno jedno źródło zasilania jest dużo bezpieczniejsze. Jeżeli możesz zrób własnie tak jak piszesz: jeden akumulator podłączony do płytki shield (bo to główny odbiornik prądu z uwagi na napędy), wszystkie możliwe piny GND wychodzące z Arduino wykorzystane do połączenia obu płytek a zasilanie płyty głównej pociągnięte z shielda. W zależności od wersji, 5V które robi sobie Arduino wzięte jest ze stabilizatora 1117 (więc zadziała przy 6V) lub z MC33269 (i tu już nie bardzo), ale nie wiem w jakiej są obudowie i czy mocowo wystarczą. Mostek nie bierze dużo, ale moduły radiowe a w szczególności WiFi mogą szarpnąć - musisz doczytać i oszacować pobór prądu swojej płyty. Jest jeszcze motyw zasilania z USB, ale tu wystarczy obecność zewnętrznego zasilania Vin, a Arduino będzie pracowało z niego niezależnie od obecności VUSB. Niebezpieczne będzie jedynie wetknięcie wtyczki USB bez podłączonego akumulatora - wtedy procesor będzie próbował wysterować mostek pozbawiony zasilania strony silnikowej.

Paradoksalnie wyższe napięcie wejściowe (oczywiście w granicach rozsądku) ułatwia projektowanie systemu zasilania, bo masz duży wybór układów a sprawności nowoczesnych przetwornic nawet rosną przy zwiększaniu wejścia z 6 do 12V. Poza tym przy wyższych napięciach pracujesz z mniejszymi prądami obciążenia, co też nie jest bez znaczenia dla akumulatorów.

EDIT: Dopiero teraz do mnie dotarło: czy wstawiając układ/moduł 6612 nawet nie spojrzałeś do jego dokumentacji? Przecież każdy kanał mostka wymaga nie tylko sygnału PWM, ale także informacji co ma właściwie robić. Jak chcesz mu przekazywać komendy typu "do przodu", " do tyłu" lub "stop" bez dodatkowych sygnałów? Właśnie po to masz dwa specjalne wejścia. Spojrzyj do odpowiedniej tabelki i wszystko będzie jasne. Jeżeli nie potrzebujesz tych sygnałów to znaczy, że planujesz sterowanie jednokierunkowe a wtedy nie potrzebujesz też mostka.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

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

Trochę siedziałem i według rad pozmieniałem, jak na razie podstawowe błędy starałem się poprawić, z tym pomiarem prądu każdego serwa to chyba tak miałem to zrozumieć ? wzmacniaczy nie rysowałem bo szukam odpowiedniej wiedzy, zasilanie tak jak widać poprawiłem i arduino zasilane jest przez VIN a z powrotem podkradam 5V na resztę czyli BT i mostek TB6612, liczyłem pobory prądów i tak wygląda BT ok. 80-120 mA, WiFi haha zasilanie 3,3v więc konwerter stanów logicznych i pobór ok 360 mA więc jeszcze się zastanowię co dalej..

Link do komentarza
Share on other sites

Tak, oporniki w linii masy każdego serwa pozwolą na pomiar prądu każdego osobno. Oczywiście jeśli nie planowałeś i nie potrzebujesz osobnych pomiarów wystarczy, że wszystkie serwa podepniesz do jednego opornika. Musi być odpowiednio mniejszy - taki, by sumaryczny prąd wszystkich 4 serw nie powodował zakłóceń w pracy interfejsu a także by spadek mocy napędów był niezauważalny. Gdy wchodzisz w wartości poniżej 0.1R zaczyna być ważny layout płytki, prowadzenie ścieżek, mas itp, ale przy jednym oporniku pomiarowym problem nie jest duży. W każdym razie np. 22mΩ jest spokojnie jeszcze do kupienia. Przy małym oporniku błędy offsetu wzmacniacza zaczynają mieć poważny wpływ na wynik, ale nie jest to przecież układ pomiarowy do badania serw tylko wykrywanie blokady mechanicznej.

W przypadku 4 torów (i większych wartości R) możesz użyć poczwórnego, supertaniego i megapowszechnego LM324. W przypadku jednego opornika warto wziąć coś troszkę lepszego. Ciekawym pomysłem może być użycie wzmacniacza z regulowanym wzmocnieniem, np. takiego:

http://www.tme.eu/pl/details/mcp6s21-i_sn/wzmacniacze-operacyjne-smd/microchip-technology/#

Ma offset na poziomie 270uV co na oporniku 22mΩ przekłada się na błąd 12mA. Możesz kręcić skokowo wzmocnieniem w zakresie x1..x32. Przy założeniu, że nie przekraczamy 0.1V na oporniku (co już daje na nim 0.5W mocy), przy x32 dostaniesz na wyjściu 3.5V dla 5A. Moim zdaniem będzie OK. Jeżeli ten zakres wzmocnienia jest za mały i potrzebujesz mierzyć mniejsze prądy, weź coś "normalnego" ale z małym napięciem niezrównoważenia, np. to:

http://www.tme.eu/pl/details/mcp6071-e_sn/wzmacniacze-operacyjne-smd/microchip-technology/#

i dwoma opornikami (konfiguracja wzmacniacza nieodwracającego) ustaw tyle ile chcesz, np. x100.

Zasilanie? Jeżeli WiFi potrzebuje tyle prądu, to bym zrobił mu już własne 3.3V wprost z Vin. Jeśli przewidujesz rozwój projektu, to i 5V wypadałoby zrobić u siebie...

Wciąż brakuje linii sterujących trybem pracy mostka. Jak to jest z tymi silnikami? Chcesz mieć pracę dwukierunkową czy nie?

Link do komentarza
Share on other sites

Tak, domyśliłem się, bo scalak ma więcej nóżek no i nie podłączałbyś go przez jakieś dwa złącza.

Rzeczywiście sygnały wychodzą z Arduino, choć wewnątrz jego symbolu - trochę to dziwne i nieczytelne. Nie dało się zrobić tych wyprowadzeń na obwodzie? Przecież symbol schematowy nie musi odzwierciedlać rzeczywistego wyglądu elementu i położenia pinów. Ma za to służyć jasnemu pokazaniu elektrycznej struktury połączeń w systemie.

Link do komentarza
Share on other sites

Właśnie przyszła paczka prosto z UK z MIC29502WU/TR może ktoś podpowie jakie rezystory dobrać do tego stabilizatora to może jeszcze zdążę zakupić i na weekend będę miał zajęcie (regulacja od 4,8 do 6V prąd max 5A)MIC29502WU

Link do komentarza
Share on other sites

No bez przesady, chyba znasz cztery podstawowe działania, prawda?

Wzór Eq.6 na stronie 20 wskazanego przez Ciebie dokumentu - dwie minuty sam na sam z kalkulatorem powinny wystarczyć. Nie zamień tylko w układzie R1 z R2.

Pamiętaj też, że te LDO (jak wiele innych) muszą być obciążone pewnym minimalnym prądem (Table 2). Do pobierania tego prądu z wyjścia możesz wykorzystać jakąś diodę LED z opornikiem lub właśnie dzielnik sprzężenia zwrotnego, bo ten i tak musi być. Poniżej tego prądu napięcie wyjściowe może wzrosnąć. Co prawda serwa - nawet jedno - biorą więcej nawet gdy nic nie robią, ale gdy wszystkie odepniesz a potem dołączysz, może być niefajnie.

Link do komentarza
Share on other sites

Znam znam:) pisałem to z pracy jak tylko odebrałem układzik a na stanie pewnie nie będę miał odpowiednich rezystorów, a nie miałem kiedy usiąść i policzyć(w sumie jeszcze nie budowałem ldo wiec już czas się nauczyć czegoś nowego) z tym obciążeniem to czytałem na szybkiego w pdf też myślałem o jakimś led.

A tak na marginesie chyba trochę za duże wyzwanie na początek sobie postawiłem ale jak już zacząłem to trzeba iść dalej.. w ogóle dzięki za wszystkie wskazówki są bardzo przydatne:)

Link do komentarza
Share on other sites

Tylko się teraz nie zniechęcaj. Poczytałeś coś o wzmacniaczach? Jakieś decyzje co do pomiaru prądu? Na razie układ nie wygląda na jakiś wielki wypas, więc spokojnie możesz go jeszcze komplikować 🙂 Jeśli nie bardzo wiesz jak do czegoś podejść, pytaj. Od biedy mogę Ci rysować gotowe rozwiązania, ale to niewiele daje. Najlepiej gdy sam po kolei do wszystkiego dochodzisz - no, może z małymi podpowiedziami, ale przecież od tego jest Forum 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Ok siedzę i główkuję nad tym manualem do tego MIC29xx2 jak dobrze rozumiem to do obliczenia odpowiednich wartości rezystorów muszę brać pod uwagę minimalne obciążenie wyjścia LDO czyli w moim przypadku min 10mA, do obciążenia takiego potrzeba mi rezystora o wartości nie większej niż 400Ω dla napięcia minVout = 4V i teraz nie jestem pewien jak to dalej liczyć, mam policzyć wartość R1 a wartość R2 z kosmosu się nie weźmie wiec zakładam że suma obu rezystancji nie może być większa niż ta która wynika z w/w 400Ω. A więc przyjmuję wartość R2 jako 120Ω E12 i z obliczeń dla Vout R1 powinien mieć wartość 267Ω (270Ω szereg E12) da to napięcie Vout= 4,03V i obciążenie równe 10,2mA

to samo dla napięcia Vout=6V, R2-120Ω R1-460Ω i Iout około 10,5mA.

Wiec wniosek mam taki o ile moje rozumowanie jest prawidłowe, chcąc regulować sobie napięcie wyjściowe od 4V do 6V to powinienem zastosować R1 potencjometr 500Ω + 100Ω opornik by nie doszło do sytuacji że R1 wyniesie 0Ω i R2 120Ω ale jak przed chwilą przeliczyłem jeszcze raz to przy minimalnej rezystancji R1 Vout to 2,07V i Iout 9,4mA a przy max rezystancji R1 Vout to 7,44V i Iout 10.33mA, wiec chyba lepiej podnieść rezystancje R1 I R2 do jakichś KΩ i obciążyć LDO jakimś LED

Link do komentarza
Share on other sites

Dobrze myślisz - projektowanie to sztuka kompromisów. Potencjometr możesz dać w kilku miejscach - tylko na górze dzielnika, tylko na dole oraz po środku. Za każdym razem może on współpracować z opornikiem szeregowym dla ograniczenia zakresu regulacji. W trzecim wariancie nawet z dwoma. Tak więc najlepiej zrób sobie arkusz kalkulacyjny, wklep kilka wzorów dla każdej konfiguracji innych, podawaj dane wejściowe jako wielkości rezystancji oraz napięcie Vref stabilizatora (każda rodzina stabilizatorów ma inne) i licz górny i dolny zakres regulacji napięcia wyjściowego. Możesz przy okazji wyświetlać prąd dzielnika. Przez lata dorobisz się wielkiego arkusza z setkami wzorów liczących mnóstwo rzeczy w wielu kanonicznych układach elektronicznych. Będzie jak znalazł i nie trzeba odpalać symulacji lub szukać w podręcznikach.

Zauważ, że z Twoim przypadku - jeśli tylko stabilizator pracuje prawidłowo, na nóżce ADJ będzie zawsze takie samo napięcie (1.24V) niezależnie od ustawionego napięcia wyjściowego. To oznacza, że przez dolny rezystor (jeśli jest stały) zawsze płynie taki sam prąd a to z kolei oznacza, że przez górny tak samo bo wejście ADJ praktycznie nie pobiera prądu. Dopóki nie zmieniasz dolnego rezystora, prąd dzielnika będzie stały. Tak naprawdę układ stabilizuje napięcie na ADJ 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Z ostatniej odpowiedzi nie bardzo łapię tak dokładnie jak to fachowo dobrać ten R2 między ADJ a GND, a w między czasie zabrałem się za rozkminianie pomiaru prądu na serwomechanizmach, dorwałem w swoim ulubionym sklepie oporniki 100mΩ i 22mΩ ( ten 22mΩ to się okazał 220mΩ🙂) pierwsze co to wykonałem pomiary doświadczalne zasilanie, jakiś tam silniczek i multimetr, no i działa liczyłem mierzyłem zapisywałem w arkuszu, satysfakcja ogromna jak coś policzysz, podłączysz i miernik pokaże to co się policzy 🙂 przed chwilą zabrałem się za porządki i co kilka płyt głównych z laptopów leży a na nich jakieś wściekłe MOSFety a koło nich fajne oporniki smd po 10mΩ i 20mΩ no myślę sobie do pomiaru prądu koło nich najczęściej LM393 czy to możliwe że taki wzmacniacz został wykorzystany do pomiaru prądu w tych płytach ? i jeszcze jedno jak już mam dobierać jakiś wzmacniacz to muszę zwrócić uwagę na:

1. mały offset pewnie w granicach 250uV

2. ma być w konfiguracji nie odwracającej

3. zasilanie ? chcę do 5V ale coś mi się wydaje że będę musiał zasilać go symetrycznie (czy jednak nie)

4. i żeby sensownie mierzyć prąd do 5000mA z rozdzielczością powiedzmy 10mA każdego serwomechanizmu z osobna

Ponadto chcę na tej płycie przewidzieć mocne 3,3V 5V, konwerter z 3,3Vna 5V do modułu WIFI

pomiar napięcia LiPol i może jeszcze wspólny pomiar prądu silników i to chyba max na pierwszą wersję PCB

Link do komentarza
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.