Robotik

Von Manuel Magnin, Mail: Info(a)Clinch.ch

Inhalt:
1. IR-Empfänger, zur Remotesteuerung von Roboter
2. Servo Kontroller, um die CPU zu entlasten vom PWM
3. H-Brücke, zur PWM Ansteuerung der Antriebsmotoren
3.1 Battery Monitor (Akku überwachung)
3.2 Speed Controler
4. Metall Detekor Sensoren und mechanische Endschalter
5. Steuer Computer, warum kein NoteBook Motherboard
6.
7. Software und Abläufe

Robotik - Fahrzeuge mit etwas eigener Intelligenz
Hier einige Beispiele, Fotos und Anleitungen zum Selbstbau

1. IR-Empfänger, zur Remotesteuerung von Roboter
GrundIdee: Eine Empfangsschaltung die den UART der RS232 Schnittstelle nutzt
Speziell: Bei der zweiten Schaltung die einen RC5 Code empfängt ist speziell, dass der RC5 Code nicht direkt entschlüsselt werden kann, da der Code durch die Start und Stop Bits des Seriellen registers teils vernichtet werden. Die Datenrate des RC5 Codes ist knapp 600BPS, da aber die dignale in der Polarität wechseln muss mit dem Doppelten gefahren werden 1200BPS. Die 18 Bits des RC5 Code werden so zu ca. 36Bits, es sind also jeweils 5 Byte die zusammen gehören wenn sie Zeitlich direkt aufeinander folgen.
Weiter ist wichtig, dass der IR-Empfänger IC keine zu hohe Stromaufname hat, da sonst das Signal am RxD zu niedrig ausfällt.
Die komplette Elektronik kann direkt in das D-Sub-9 Steckergehäuse eingebaut werden



SFH5110.pdf BC547.pdf 1N4007.pdf TSOP.jpg WiderstandFarbCode LM78L05.pdf

2. Servo Kontroller, um die CPU zu entlasten vom PWM
Grundidee: Die Ansteuerung von Servos kann kann eigentlich durch die CPU erfolgen ein PWM (Puls Weiten Moduliertes) Signal kann eigentlich jede CPU auch noch nebenbei erledigen. Jedoch ist zu bedenken, dass jeder Kontroller die CPU entlastet. Desshalb wird im PC auch für jedes Peripherie-Gerät ein Kontroller eingesetzt. (Tastatur. Maus, Festplatte, RS232, Timer, IRQ-Kontroller, usw...
Speziell: An der unten aufgeführten Schaltung ist speziell, dass der LadeStrom für den Puls nicht vor der Anode der Diode 1N914 gesetzt wie dies sein sollte condern wurde beim mit * Markierten Wirderstand angehängt. Nachteil, die Grundfrequenz wariiert leicht beim verschiedenen Puls längen (nur 2%) und dies ist bei Servos nicht relevant. Durch diesen Umbau kann stromgesteuert das Pulstiming angepasst werden. Der mit * gekennzeichnete Widerstand ist im mit einem Bereich von 2.2k bis 4.7k für ein PWM Signal von 1mS bis 2.5mS zuständig. D.h. bei D0-D5 auf logisch null wird der Kondensator mit dem 4.7k Widerstand geladen. Wenn alle Datenleitungen D0-D5 auf logisch eins liegen, so sind alle Ladewiderstände parallel, (4.7k+10k+22k+39k+82k+150k+330k) ergibt ca. 2.2k also 1mS


BC547.pdf 1N4007.pdf TSOP.jpg WiderstandFarbCode NE555.pdf

3. H-Brücke, zur PWM Ansteuerung der Antriebsmotoren
Grundidee: Die Ansteuerung von DC Motoren mittels PWM. Die Frequenz sollte im Bereich von 50-300Hz liegen. Geeignet für Motoren von 24V und 5-10Amp. Für grössere Leistungen müssen genügend starke Transistoren verwendet werden!
Speziell: An der unten aufgeführten Schaltung ist speziell, dass gegen Masse N-Kanal PowerMOSFET Transistoren verwendet wurden. Dies hat den Vorteil, dass bei Typen mit RDS-ON<50mOhm minimale Verluste anfallen! Gegen plus 24V wurden PNP Transistoren verwendet nur der einfachheit halber. Es sollten bei diesen Leistungen keine Darlington verwendet werden! (0.8V*10Amp*2=16Watt Verlust). Weiter ist zu beachten, dass die FET's LogicLever Kompatibel sind, dann können diese mit 5V Logik Bausteinen angesteuert werden. (Es ist auch keine negative Löschung notwendig).
Weiter wurde mit den zwei BC547 erreicht, dass die H-Brücke durch ein A=B=1 nicht zerstört werden kann.


BC547.pdf BUK101-50GL.pdf BUK9512_55B.pdf BUK9518-30.pdf BUZ104.pdf MJE2955T.pdf BTS141.pdf WiderstandFarbCode PHP55N03LTA-04.pdf BD744.pdf

3.1 Battery Monitor (Akku überwachung)
Grundidee: Um den Zustand der Akkus zu überwachen muss die spannung gemessen werden. Messbereich 22.5V bis 26V. Bei Messung mit und ohne Last kann der Zusand der Akkus festgestellt werden.
Speziell: Analog Digital Wandler diskret aufgebaut...

74HC147.pdf LM324.pdf WiderstandFarbCode LM78L05.pdf

3.2 Speed Controler
Grundidee: Da die Motoren die mittels des PWM Signales gesteiert werden eine Lastabhängige Touren Zahl haben ist es von Vorteil die Umdrehungsgeschwindigkeit zu messen. Insbesondere, wenn mit zwei Motoren ein Antrieb zur Steuerung realisiert wurde.
Speziell: Geber sind REED-MAGNET-KONTAKTE wie sie in redd relais verwendung finden. 2x4Bit Zähler um die CPU zu entlasten



74hc93.pdf 74HC165.pdf WiderstandFarbCode