Электроника

В любом новаторском проекте некоторые элементы и компоненты почти неизбежно окажутся несовместимыми с другими элементами и компонентами. Мы уже вскользь упоминали об этом в разделе «Механика». Так, может оказаться, что двигатель с диаметром выходного вала 2 мм должен приводить в действие систему передаточных шестерен, которая требует приводного вала диаметром 3 мм.

Подобное случается и с электроникой. Так, например, различные компоненты требуют разных напряжений питания. Это и есть первая из проблем, с которыми мы должны справиться.
Электронная часть портального робота состоит из двух отдельных но работающих совместно, систем. Каждая из них снабжена собственным микроконтроллером PIC 16F690. Система управления портальным роботом перемещает рамы X и Y-рамы, а также поднимает и опускает рабочий инструмент. Другими словами, она включает и выключает двигатели и задает направление вращения их валов. Эта система также содержит кнопки и переключатели, используемые оператором, и пару индикаторных светодиодов. Она предоставляет оператору возможность управления роботом и основана на использовании микроконтроллера PIC, который мы обозначаем как PIC1.
Другая система, управляемая вторым микроконтроллером (PIC2), отвечает за работу инструмента.
Именно она принимает важные решения. Эта система оснащена датчиками, на основании показаний которых она решает, что делать дальше.
Она соединена с микроконтроллером PIC1, сигнализируя ему о необходимости включения двигателей. Эту двухстороннюю связь мы рассмотрим позже.

Система управления портальным роботом
Система управления портальным роботом состоит из двух основных элементов:
• микроконтроллер PIC1 — работает от постоянного напряжения в диапазоне 2,0..5,5 В и нуждается лишь в нескольких десятках миллиампер для управления светодиодами;
• три двигателя — работают от постоянного напряжения 12 В, потребляя ток вплоть до 500 мА. При большой нагрузке они могут потребовать больше тока, однако 500 мА — наиболее вероятное значение.
Наилучший источником питания для микроконтроллера PIC — батарея из четырех никель-металл-гидридных перезаряжаемых элементов.
Она дает напряжение 4,8 В (сразу же после зарядки — чуть больше). Две такие батареи удобны для обеспечения питания двигателей.
В сумме они дают 9,6 В, чего немного недостаточно. В качестве альтернативы можно использовать батарею на 12 В или сетевой блок питания. Напряжение стабилизировать необязательно, однако блок питания должен обеспечивать ток в 500 мА.
Плата управления питанием
Плата управления питанием монтируется на левой боковой панели портального робота, ближе к его передней части.
Для подключения батарей или блока питания используется трехконтактный винтовой клеммный блок: двигатель — 9,6 В или 12 В; общая шина — 0 В; логика — 4,8 В.
Светодиоды и переключатели монтируются на боковой панели на маленькой плате, обеспечивающей подключения.
Такая организация минимизирует количество проводов, идущих от главной рамы к Y-раме. Это очень важно по той причине, что относительная жесткость проводов для такого небольшого портального робота по сравнению с полномасштабными промышленными портальными роботами.
Кроме того, чем больше проводов, тем выше вероятность, что один из них будет зацеплен инструментом, что нарушит работу робота.
Полная схема линий питания.

Плата микроконтроллера PIC1
На этой плате установлен микроконтроллер PIC 16F690, который управляет приводными двигателями лебедок. Она также содержит кнопки и двухпозиционный переключатель для ввода сигнала оператором. Здесь также есть два светодиода (красный и зеленый), а также зуммер для подачи простого звукового сигнала.
Эта плата подключается проводами к плате микроконтроллера PIC2. Для этого используются три провода: сигнал от PIC1 к PIC2, сигнал от PIC2 к PIC1 и 0 В. Эти провода идут от передней панели к Х-раме. В процессе работы робота они могут натягиваться, поэтому используйте максимально гибкие провода. Они проложена от платы PIC1 вдоль внешней стороны правой направляющей к дальнему правому углу портального робота, а затем заворачиваются вокруг Х-рамы.
Кроме реле управления двигателями и микропереключателей MS1 и MS2, которые подключаются к плате через разъемы PL1-PL3, все другие компоненты системы управления портальным роботом размещены на плате микроконтроллера. Входные сигналы на микроконтроллер PIC поступают от кнопок S1 и S2, а также — от двухпозиционного переключателя S3. Выходные сигналы от PIC идут на светодиоды и зуммер (AWD).
Присутствует также транзисторный ключ Q1, применяемый для включения устройств, потребляющих более тех 20 мА, которые могут быть сняты непосредственно с выхода микроконтроллера PIC.
Напряжение питания 4,8 В поступает от четырех элементов Или от сетевого блока питания на 4,5 В или 6 В. Маломощный блок питания (например, на 200 мА или 300 мА) вполне приемлем, однако у Не го должен быть стабилизированный выход.
При сборке этой платы не должно возникать никаких проблем.
Возможно, потребуется слегка модифицировать некоторые детали разрешения компонентов (например, чтобы принять во внимание разницу р размещении выводов элементов, наподобие кнопочных переключателей и зуммера).
В позициях СЗ и V36 присутствуют два отверстия диаметром 3 мм, предназначенные для болтового крепления платы к передней панели. В опытном образце эта плата была размещена у правого края передней панели. На болты мы установили распорки длиной 4 мм.

Источник: qwedr.com