Anders Arvidsson ROBOTBESKRIVNING. Roboten på bilden är extrautrustad

Transkript

1 Anders Arvidsson ROBOTBESKRIVNING Roboten på bilden är extrautrustad

2 Abstract This document describes the robot which is used in the third years applied courses at Ingenjörshögskolan i Jönköping. The description is divided in three parts: Chassis, motherboard and motor supply card. Sammanfattning Detta dokument beskriver den robot som används i tredje årets tillämpade kurser vid Ingenjörshögskolan i Jönköping. Beskrivningen är indelad i tre delar: Chassi, moderkort och motordrivkort. Innehållsförteckning 1 Chassi Allmänt Motorer Moderkort Allmänt Anslutningar Strömförsörjning Programmering Externa signaler Kortplatser Kortformat Signaler Seriebuss Drivkort Krets Krets

3 1 Chassi Chassi med motorer, vars utformning framgår av omslagsbilden, är sponsrade av Husqvarna AB. Nedan följer en översiktsbeskrivning. 1.1 Allmänt Chassit består huvudsakligen av aluminiumprofiler. En U-balk mellan hjulen (från SAPA) med tillhörande gavlar, samt en rektangulär balk för framhjulet. Framhjulets dimension är 10 cm och bakhjulens 19 cm. Då främre hjulet är fritt roterande sker all styrning genom hastighetsreglering av bakhjulen enligt stridsvagnsprincipen. Under mittbalken sitter ett 12 volt blybatteri med kapacitet av 6,5 Ah. 1.2 Motorer Figur A. Drivmotor. Drivmotorerna är av likspänningstyp och helt integrerade med en växellådan, vilket framgår av figur a. Normal drivspänning är 12 volt. Strömförbrukningen varierar mellan 200 och 500 ma beroende på belastning. Motoraxeln är försedd med en halleffektgivare och med växellådans utväxling, 91:1, ger den 182 pulser per varv. Vid behov kan ytterligare en halleffektgivare monteras för att möjliggöra detektion av motorns riktning. Anslutningstrådarnas funktion framgår av tabell a. Färg röd svart brun blå gul Funktion Matning, motorlindning Matning, motorlindning Matning 5 volt, halleffektswitch Jord, halleffektswitch Utsignal, halleffektswitch (open-collector) Tabell A. Motoranslutning. 3

4 2 Moderkort Moderkortet är inte specifikt anpassat för roboten utan kan användas även för andra tillämpningar. Det ges därför en generell beskrivning. 2.1 Allmänt Kortet är av Europaformat (100*160) och försett med fem socklar av Europatyp med 64 hylsdon. Vissa anslutningar är avsedda för kommunikation mellan korten medan andra går att nå via en skruvplint. Ännu en typ av anslutning är avsedda för kommunikation mellan instickskorten och processorn, en PIC16F Anslutningar Figur B. Moderkort. Vid kommande beskrivning av kortets anslutningar refereras till figur b Strömförsörjning Kortet strömförsörjs, via en tvåpolig kopplingsplint (längst upp t v), med volt likspänning. Polariteten framgår på mönsterkortet. En spänningsregulator, 7805, förser sedan delar av kortet med 5 volt. Strömuttaget här är beroende av regulatorns kylning men ligger i intervallet 0,5-1 A. Behövs mer ström på 5-voltsidan kan detta ordnas på instickskorten från 12-volt stiften. Max totalt uttag begränsas av en 3,15 A snabb säkring. Spänning till externa enheter kan tas från skruvplinten t h. 4

5 2.2.2 Programmering Programmering av processorn kan ske via en 4-polig stiftlist på moderkortet. Processoranslutningarna i listen ser ut som följer avtabell b. 1 MCLR 2 GND 3 Port B6 4 Port B7 Tabell B. Programmeringssignaler. Före programmering måste oscillator, programmeringsportar och resetkrets kopplas ifrån. Detta sker med DIP-switchen (ovan µp) resp strömställaren (t v om switchen). Switchen ska då vara i läge off och strömställaren skjuten mot processorn. Moderkortet måste vara spänningssatt. Normalt lyfts PIC-processorn istället ur sockeln för programmering i PICSTART Externa signaler En 19-polig skruvplint (t h) finns för anslutning av externa signaler. Hit är spänning, processorns port B samt 6 kortplatssignaler dragna. För en mer detaljerad beskrivning se avsnittet om kortplatser nedan. För teständamål finns en stiftlist (v kortplatserna) för uttag av interna signaler mellan korten. 2.3 Kortplatser Moderkortet är bestyckat med 5 likvärdiga kortplatser. Dels ges en beskrivning av tillåtna kortformat och samtliga signaler, men också en separat beskrivning av seriebussen Kortformat För att möjliggöra stagning av korten samt minska spillbitarna krävs att dessa följer ett standardformat. De enda tillåtna kortformaten är således 100*160 (Euro) och 100*80. Europadonet fästes på sidan med måttet 100. Maximal bygghöjd är p g a avståndet mellan kortplatserna 20 mm. 5

6 2.3.2 Signaler ROBOTBESKRIVNING Kortplatsens signaler beskrivs med hänvisning till figur c. Samtliga signaler med samma namn är sammankopplade. Signaler markerade med * finns tillgängliga i skruvplinten. GND* - Signal och spänningsjord. +5* - Spänningsmatning, 5 volt, för max ström se PtSin/ut, StPin/ut, Sclk, Sload, Sstr - Se PICB0:7* - PIC-processorns port B. RES - Resetsignal vid spänningstillslag, genereras av en DS1233. OSC - Kan förbindas med PIC-processorns oscillatoringång för synkron klockning vid multiprocessorsystem. EXT1:6* - Ospecificerade signaler för anslutning i skruvplinten. INT1:11 - Ospecificerade signaler för kommunikation mellan korten. +12* - Spänningsmatning, 12 volt. Figur C. Europadon Seriebuss För möjlig expansion av antalet portar finns en seriell buss tillgänglig. Bussen byggs upp av ett antal skiftregister som kaskadkopplas. En kedja av register ger utportar (Seriell till Parallell) och en kedja ger inportar (Parallell till Seriell). Signalerna, som ligger i kortplatsens pinnar (3:7a&c), beskrivs nedan. Signalnamnen blir logiska om man tänker sig signaler till/från instickskortet. PtSin - Parallell till Seriell in, kaskadingång från tidigare kort, se PtSut. PtSut - Parallell till Seriell ut, parallell indata från korten som skickas seriellt till processorn. StPut - Seriell till Parallell ut, kaskadutgång till övriga kort, se StPin. StPin - Seriell till Parallell in, seriell data från processorn som skickas ut parallellt på korten. Ovanstående signaler måste byglas om de inte används. Detta för att distribuera signaler till efterföljande kort. Sclk - Seriell klocka, för ut och inskiftning, positiv flank. Sload - Seriell load, går hög innan inskiftning från processorn via PtSut påbörjas. Sstr - Seriell strobe, går hög efter utskiftning från processorn via StPin. Lämplig krets som utport kan vara 74HC595 och inport 74HC165 (se nedan). Bilden till vänster visar funktionsdiagram för 74HC595, som är ett skiftregister med inbyggd latch. Se datablad som länkas från ett Excelark under K:\elektro\komponenter för detaljer. 6

7 Figur D. Utport & inport. 3 Drivkort För drivning av robotens motorer finns ett färdigt drivkort på europaformat. Anslutning av motorer sker via en 4-polig skruvplint. Styrning av motoreffekten sker seriellt via två 74HC595. Använda signaler på seriebussen är StPut, StPin, Sclk och Sstr. Funktionen för respektive krets beskrivs nedan. 3.1 Krets 1 Denna krets styr motorernas effekt med pulsbreddsmodulering. Pulsbredden kan varieras från 0/15 till 15/15. Detta sker via ett 4 bitars tal där högre tal ger längre pulsbredd. Bit 0:3 styr höger hjul och bit 4:7 vänster. 3.2 Krets 2 Motorernas riktning styrs med denna krets. Bit 0:1 styr höger hjul och 2:3 vänster. Tillåtna kombinationer framgår nedan. Bitkombination Motorriktning 10 Fram 01 Bak 00 Stopp Tabell C. Riktningsbitar. 7