11_09.pdf

Robotyka

Proponowany układ jest kontynuacją

cyklu rozpoczętego przez opis

programatora do modeli zabawek

AVT−2047. Podsumujmy nasze

skromne osiągnięcia w tworzeniu

tak szumnie nazwanego “Działu

Robotyki”. Do konstruowania

robotów jest nam wprawdzie

jeszcze trochę daleko, ale początek

został zrobiony: mamy przecież to co

najważniejsze − prosty w wykonaniu

mechanicznym układ napędowy do

pojazdów. A więc, przypomnijmy

sobie, a zwłaszcza tym, którzy

niedawno dołączyli do grona

Czytelników EdW, czym

dysponujemy. Programowany

sterownik do zabawek AVT−2047

zawiera w sobie aż dwa ważne

elementy: programator

umożliwiający “nauczenie”

dowolnego urządzenia wykonywania

ośmiu różnych czynności i sterownik

do modeli pojazdów mechanicznych

napędzanych tradycyjnymi silnikami

prądu stałego. Moduł sterownika

silników krokowych AVT−2059

jest, jak do tej pory, największym

naszym osiągnięciem. Koniec

z budową skomplikowanych

przekładni napędowych do modeli

pojazdów, wszystkie potrzebne

funkcje realizujemy wyłącznie na

drodze elektronicznej. Moduł jest

w pełni kompatybilny

z programatorem AVT−2047. Dwa

moduły wykonawcze: AVT−2098

i AVT−2099 są przeznaczone do

współpracy z programatorem AVT−

2047. Moduł 2099 może sterować

odbiornikami prądu stałego średniej

mocy, natomiast 2098 nie ma

praktycznie żadnych ograniczeń co

do mocy sterowanych urządzeń.

Moduł AVT−2095 służy do

podtrzymania zawartości pamięci

programatora AVT−2047 i umożliwia

zachowanie zarejestrowanego

programu przez praktycznie

dowolnie długi okres czasu.

Sporo tego już się uzbierało,

a przecież to dopiero początek

naszej przygody z robotyką.

Układ radarowy

do modeli

pojazdów

2066

Wracajmy jednak do urządzenia, któ−

rego wykonanie proponujemy w tym ar−

tykule. Opisując pojazd napędzany silni−

kami krokowymi autor stwierdził, że

“będzie to urządzenie, które ma więcej

w głowie niż w mięśniach”. Najwyższa

więc pora, aby dać naszym zabawkom

trochę “bardzo małego rozumku”. Tylko

po co rozum komuś, kto nie ma żadnego

kontaktu z otoczeniem, nie posiada żad−

nych zmysłów? Zacznijmy więc od obda−

rowania naszych urządzeń... oczami. Je−

den taki układ autor pozwolił już sobie

przedstawić Czytelnikom EdW 1/96. By−

ło to jednak urządzenie bardzo proste

i całkowicie osamotnione, nie posiadają−

ce żadnych możliwości rozwoju. Nato−

miast proponowany układ radarowych

oczu już teraz może współpracować ze

sterownikami silników zarówno tradycyj−

nych jak i krokowych oraz z modułem

programatora i ma przed sobą bardzo

jeszcze długą listę urządzeń towarzyszą−

cych.

Zadaniem układu jest umożliwienie

sterowanemu przez niego pojazdowi

bezpiecznego poruszania się w otaczają−

cym go świecie. Napotkane na drodze

pojazdu przeszkody zostaną, nawet

w całkowitej ciemności, zawczasu za−

uważone i w większości przypadków

bezpiecznie ominięte. Dlaczego tylko

w większości przypadków, a nie za−

wsze? Ponieważ jak na razie rozumek

systemu jest jeszcze mikroskopijny,

a proponowane urządzenie jest jedynie

prostym układem automatyki. Zabawa

jednak będzie doskonała, szczególnie

wtedy, kiedy wykonamy dwa identyczne

pojazdy. Będą one wtedy nie tylko omija−

ły przeszkody, ale i “tańczyły” dookoła

siebie, starannie się omijając. A zatem

reanimujemy obecnie dawno zapomnia−

ną ideę “żółwi elektronicznych”! Zabaw−

ka wykonana z wykorzystaniem opisane−

go niżej układu będzie miała tylko jedną

skazę na charakterze: paniczny lęk przed

pilotami od telewizorów i magnetowi−

dów!

Tym Kolegom, którzy niecierpliwie

oczekują na nieco bardziej inteligentne

zabawki, autor proponuje zwrócić uwagę

na obiecująco wyglądające, jeszcze na

razie do niczego nie potrzebne złącze Z1

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/96

Robotyka

rysunku 1.

Kostka TFMS5360 jest scalonym,

kompletnym odbiornikiem modulowa−

nych sygnałów nadawanych w pasmie

podczerwieni. Po odebraniu ciągu impul−

sów o właściwej częstotliwości, napię−

cie na wyjściu spada do potencjału masy.

Do naszych celów układ ten nadaje się

wiec idealnie: jest absolutnie nieczuły na

światło widzialne, ani nawet na podczer−

wień niemodulowaną lub modulowaną

niewłaściwą częstotliwością. Zastoso−

wanie tego podzespołu nie tylko więc

znakomicie upraszcza projekt, ale daje

pełną gwarancję, że układ będzie praco−

wał poprawnie przy każdych warunkach

zewnętrznych.

A tak na marginesie, autor chciałby

podzielić się z Kolegami pewnym spo−

strzeżeniem, które może ułatwić Im kon−

struowanie układów z TFMS5360 . Pod−

czas prób z tym układem wyszła na jaw

pewna jego cecha, nie podawana w ka−

talogach. Otóż układ ten oświetlony

wiązką modulowanej podczerwieni re−

aguje początkowo zgodnie z oczekiwa−

niami: tranzystor zwiera wyjście do ma−

sy. Jeżeli jednak emisja potrwa dłużej niż

ok. 0,25 sekundy to układ po prostu się

wyłącza, przestając reagować na dalsze

oświetlanie go modulowaną podczerwie−

nią.

Na schemacie wyraźnie wyodrębniają

się trzy bloki funkcjonalne: blok nadajnika

podczerwieni, zrealizowany oczywiście

z układem NE555, pracującym jako ge−

nerator astabilny i bramką Schmitta U6D,

pracującą także jako generator kluczujący

nadajnik częstotliwości nośnej. Elemen−

tami wykonawczymi są dwie diody na−

dawcze podczerwieni (IRED) − D1 i D2.

Cały ten fragment układu ma za zadanie

wysyłanie “paczek” impulsów o częs−

totliwości właściwej dla danego typu

układu TFMS, które po ewentualnym

odbiciu od napotkanej przeszkody trafią

do układu odbiorczego. Kluczowanie

nadajnika fali nośnej jest niezbędne ze

względu na wspomniana wyżej cechę

układu TFMS.

Układ odbiorczy zbudowany jest

z dwóch opisanych wyżej układów

TFMS. Po dotarciu do tych odbiorników

wiązki światła odbitego od przeszkody na

ich wyjściach pojawia się ciąg ujemnych

impulsów o częstotliwości ok. 4Hz. Im−

pulsy te przesyłane są do kolejnego blo−

ku urządzenia: układu formującego syg−

nały przekazywane następnie do modułu

wykonawczego − sterownika silników.

Niezwykle ważną rolę spełniają tu cztery

jumpery J1...J4, które pozwolą dostoso−

wać układ do charakterystyki trakcyjnej

sterowanego pojazdu. Dwa generatory

monostabilne zrealizowane na układach

NE555 − U2 i U3 zamieniają ciąg impul−

sów ujemnych odbieranych z wyjść U4

i U5 na pojedynczy, znacznie dłuższy im−

puls dodatni. Impulsy te dostarczane są

następnie na końcówki 5 i 4 złącza Z2,

czyli na wejścia sterownika silników, na

których wystąpienie stany wysokiego

spowoduje obracanie się silników do ty−

łu. Te same impulsy po zanegowaniu

przez bramki U6A i U6B zostają skiero−

wane poprzez złącze Z1 na wejścia ste−

rownika odpowiedzialne z obracanie sil−

ników do przodu. Tak więc po zauważe−

niu przeszkody np. z lewej strony prawy

silnik zaczyna obracać się wstecz, powo−

dując skręt pojazdu w prawo. Kąt o jaki

zmieni się tor poruszania się pojazdu za−

leży od długości impulsów generowa−

nych przez U1 i U2. Jeżeli pojazd napotka

na przeszkodę dokładnie z przodu, to

obydwa silniki dadzą “całą wstecz” i po−

jazd początkowo będzie poruszał się po

linii prostej do tyłu. Ponieważ jednak dłu−

Rys. 1. Schemat ideowy układu radarowego.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/96

rysunku 1

na schemacie i płytce układu. Może ono

w przyszłości umożliwić połączenie na−

szego pojazdu z kompute... no tak, autor

znowu się wygadał! Tak, takie urządze−

nie jest już w fazie testowania!

Opis działania

Schemat ideowy proponowanego

układu pokazany został na rysunku 1

rysunku 1

Robotyka

rysunku 2 pokazane jest rozmiesz−

czenie elementów na jednostronnej płyt−

ce drukowanej. Montaż wykonujemy

w sposób typowy, rozpoczynając od wlu−

towania kilku zworek. Następnie montu−

jemy elementy o najmniejszych gabary−

tach, nie zapominając o podstawkach

pod układy scalone. W nietypowy spo−

sób montujemy jedynie układy TFMS.

Musimy umieścić je pionowo, w odleg−

łości ok. 10 mm od płytki. Najpierw wlu−

towujemy dwie skrajne nóżki, a następ−

nie układ lekko wyginamy, tak aby

”patrzył” pod kątem ok. 30...45 o w bok

od pojazdu (patrz rysunek 3

rysunku 2

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce.

rysunek 3). Po ustawie−

niu układu przylutowujemy trzecią nóżkę.

Diody nadawcze podczerwieni ustawia−

my podobnie, po kątem do osi pojazdu

i wysunięte nieco przed odbiorniki. Zapo−

biega to oświetlaniu odbiorników bezpo−

średnim światłem diod.

Po zmontowaniu całości pozostaną

nam jeszcze proste czynności regulacyj−

ne. Układ dołączamy do źródła zasilania

5VDC, którym może być zasilacz lub któ−

ryś ze sterowników silników (AVT2047B

lub AVT2059), oczywiście z odłączonymi

na czas regulacji silnikami. Pierwszą

czynnością jaką będziemy musieli wyko−

rysunek 3

nać jest regulacja częstotliwości pracy

generatora multistabilnego z NE555 −

U3. Częstotliwość ta musi dokładnie od−

powiadać częstotliwości do jakiej przy−

stosowane są zastosowane w układzie

odbiorniki. Tu jeszcze jedna uwaga doty−

cząca układu TFMS5360, a właściwie ca−

łej rodziny tych układów. Produkowane

są one w sześciu wersjach różniących

się częstotliwością pracy. W układzie

modelowym zastosowany został układ

przystosowany do częstotliwości nośnej

36kHz. Dla ułatwienia Czytelnikom regu−

lacji urządzenia zamieszczamy wykaz

tych układów i odpowiadających nim

częstotliwości.

Typ układu Częstotliwość nośna

TFMS5300 30 kHz

TFMS5330 33kHz

TFMS5360 36kHz

TFMS5380 38kHz

TFMS5400 40kHz

TFMS5560 56kHz

Regulacji częstotliwości dokonujemy

za pomocą potencjometru montażowego

PR3, kierując się wskazaniami miernika

częstotliwości. Jeżeli go nie posiadamy,

nie ma problemu, regulację możemy też

wykonać bez żadnych przyrządów po−

miarowych. Podłączamy zasilanie do

układu (+5VDC) i naprzeciwko płytki,

w odległości paru centymetrów ustawia−

my jakikolwiek przedmiot w jasnym kolo−

rze. Jako element pomocniczy wykorzys−

tamy diodę LED dołączoną poprzez re−

Rys. 3.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/96

gość impulsów generowanych przez U1

i U2 różni się nieco od siebie (wspomni−

my jeszcze o tym podczas opisywania

uruchamiania układu) jeden z silników

zmieni kierunek obrotów wcześniej od

drugiego. W efekcie pojazd po wycofa−

niu się na bezpieczną odległość od prze−

szkody lekko skręci i rozpocznie dalszą

jazdę do przodu.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 2

Robotyka

zystor szeregowy o wartości ok. 560 W

pomiędzy plus zasilania i wyjście jedne−

go z układów TFMS. Pokręcając poten−

cjometrem PR3 staramy się uzyskać

efekt migotania pomocniczej diody kont−

rolnej. Następnie odsuwamy nieco

przedmiot odbijający światło i powtarza−

my regulację aż do uzyskanie maksymal−

nej czułości. Pamiętajmy jednak, że zbyt

duża czułość układu może uniemożliwić

mu prawidłową pracę! Właściwą odleg−

łością, z jakiej pojazd powinien reagować

na przeszkody wynosi w zależności od

jego prędkości i rodzaju terenu w jakim

będzie się poruszał około 10...30 cm.

Gdyby czułość układu okazała się zbyt

duża, to możemy wymienić rezystory R1

i R3 na inne, o większej wartości.

Po zmontowaniu płytkę dołączamy za

pośrednictwem kabla taśmowego do

modułu AVT2047B lub AVT2059 i całość

umieszczamy w modelu pojazdu. Teraz

nastąpi drugi, jeszcze prostszy etap re−

gulacji.

Musimy teraz ustawić długość impul−

sów generowanych przez uniwibratory

U1 i U2. Tutaj autor nie jest w stanie

udzielić Wam dokładnych wskazówek,

ponieważ czas ich trwania zależy wyłącz−

nie od szybkości pojazdu i Waszych zało−

żeń co do dynamiki jego ruchu. Pojazd

doświadczalny napędzany silnikami kro−

kowymi od stacji dysków po zauważeniu

przeszkody wykonywał zwrot w miejscu

o ok. 120 o i kontynuował jazdę do przo−

du. Dawało to dobre rezultaty i teki spo−

sób regulacji można śmiało Kolegom po−

lecić.

Możemy także zastosować nieco inny

sposób wykonywania zwrotów przez

nasz model. Jeżeli rozewrzemy jumpery

JP2 i JP1 to zwrot będzie wykonywany

z zatrzymanym jednym silnikiem, nie

w miejscu lecz łagodnym łukiem. Warto

wypróbować obydwa sposoby i ustalić,

który daje lepsze efekty.

Wspomniano już o lęku, jaki odczuwa

nasza zabawka przed pilotami. To oczy−

wiste: światło emitowane przez pilota

jest przez układ traktowane jak odbite od

przeszkody! Nie zawsze jednak model

musi uciekać przed pilotem, w prosty

sposób możemy zmusić go do podążania

za wiązką podczerwieni przez niego emi−

towaną. Wystarczy tylko zmienić usta−

wienie jumperów i pomajstrować przy

przewodach zasilających silniki. Sami

jednak domyślcie się, drodzy Koledzy,

jak to zrobić. Pamiętajcie tylko o jednym:

diody D1 i D2 w takim trybie pracy mu−

szą być odłączone, ponieważ w innym

wypadku pojazd będzie atakował napo−

tkane przeszkody!

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

PR1, PR2: 470k W

PR3: 22k W

R1, R3, R10: 1k W

R2: 100k W

R4, R7, R11: 22k W

R5, R6: 10k W

R8, R9 560 W

Kondensatory

C1: 330pF

C2, C3, C5, C8, C10, C12: 100nF

C4: 220µF/16V

C6: 470nF

C7, C9: 100µF/16V

C11, C13: 10µF/16V

C14, C15: 1µF/16V

Półprzewodniki

D1, D2: IRED

U1, U2, U3: NE555

U4, U5: TFMS5360

U6: CMOS 4093

Różne

JP1, JP2, JP3, JP4: goldpiny

z jumperami

Z1: złącze goldpin 10

Z2: złącze goldpin 14 + 2 wtyki 14

z kablem taśmowym ok. 15 cm.

Zbigniew Raabe

Cd. ze str. 6

W przypadku, gdy nośnikiem informacji

jest nie tylko tekst, ale i obraz, dopusz−

czalne jest zrezygnowanie z powszechnie

obowiązujących zasad ortografii. Kla−

sycznym przykładem jest poezja e.e.

cummingsa. (Tak, właśnie taką pisownię

jego nazwiska widzi się na okładkach je−

go książek i w opracowaniach go doty−

czących.)

Niemniej, bardzo nas ucieszył Twój list. To

bardzo budujące, że niektórzy z naszych

czytelników zwracają uwagę na popra−

wną polszczyznę.

tym zająć. Jak zauważyliście, staramy się

prezentować układy naprawdę dla każ−

dego. Tymczasem stare płyty z proceso−

rem 286 czy 386 występują w takiej ilości

odmian, iż nie można szczegółowo wyjaś−

nić funkcji wszystkich przełączników, zwo−

rek i linii. Może się więc okazać, że do suk−

cesu zabraknie drobiazgu: jakiejś zworki,

czy jednego połączenia na płycie głów−

nej. Tym sposobem rozgrzejemy do czer−

woności oczekiwania Czytelników, przed−

stawimy szerokie możliwości wykorzysta−

nia takich płyt i... zostawimy z niedokoń−

czonym układem (bo przecież nie zdoła−

my potem zdalnie wykryć przyczyn każ−

dego niepowodzenia). Nie znaczy to jed−

nak, że zdecydowanie odcinamy się od

tematu. Podzielcie się Waszymi doświad−

czeniami w tym zakresie. Gotowi jesteśmy

udostępnić łamy Forum, a nawet zwięk−

szyć objętość tego działu, o ile tylko otrzy−

mamy praktyczne i rzetelne materiały.

A może ktoś z Was chciałby poprowadzić

rubrykę dotyczącą PC−towskiego hard−

ware’u?

Temat zupełnie nie związany z elektroniką

poruszył Marek Kwaśnica z Koszlina: Cho−

dzi mi o pisownię tytułu Waszego mie−

sięcznika na stronie tytułowej. Zgodnie

z zasadami pisowni w tytułach czasopism

wszystkie wyrazy (z wyjątkiem występują−

cych wewnątrz tytułu spójników i przyim−

ków) piszemy wielką literą, a więc słowo

“wszystkich” powinno być napisane tak,

jak wymaga tego obowiązująca reguła

(nie słyszałem bowiem, aby się zmieniła).

Kolejnym argumentem może być fakt, że

“Elektronika dla Wszystkich” jest tytułem,

który podlega odmianie gramatycznej.

Skąd więc ta innowacja, skoro wewnątrz

numeru często pojawia się prawidłowy

zapis?

Rzeczywiście, reguła pisowni tytułów cza−

sopism się nie zmieniła, stąd w naszych

tekstach piszemy “Elektronika dla Wszyst−

kich”. Lecz może być ona pominięta przy

wszelkiego rodzaju opracowaniach gra−

ficznych, szczególnie zaś przy tzw. logo.

Spójrz na stronę 73, na której są zamiesz−

czone winiety czasopism wydawanych

przez AVT. Spójrz na okładki czasopism

w kiosku. Prawda, że znaczna część tytu−

łów jest niezgodna z zasadami stosowa−

nia wielkich i małych liter?

Adam Dziergas z Jastrzębia−Zdroju napi−

sał: Na początku listu pozdrawiam całą

redakcję i wszystkich tych, których to cza−

sopismo zauroczyło tak samo, jak mnie.

Długo czekałem na takie wydanie gaze−

ty, które nawet przerosło moje oczekiwa−

nia − oby tak dalej. Najpierw kilka pytań

odnośnie przyszłych artykułów: czy bę−

dziecie projektować układy, do których

można wykorzystać stare płyty od PC−

tów, które można kupić za niewielką su−

mę, a wielu z nas takie posiada. Mam na

myśli różne sterowniki, mierniki, przetwor−

niki. (...)

Interesujący temat! Rozważaliśmy tę spra−

wę już dawno. Jednak do tej pory mamy

poważne wątpliwości, czy powinniśmy się

Cd. na str. 62

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 11/96

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: