Приветствую Вас ГостьВторник, 26.09.2017, 10:24

Robostroi


Универсальный робо-контроллер MRC28 v1.4.1

Универсальный робо-контроллер MRC28 v1.4.1
Универсальный робо-контроллер MRC28 (MegaRoboController)

Преамбула

Когда в 2005 году мы с братом увлеклись робостроительством и экспериментами с микроконтроллерами AVR выбор пал на ATMEGA8-16PU, который был достаточно дешев и продавался практически во всех интернет-магазинах электронных компонентов. Так же данный МК обладает небольшими габаритами и хорошими функциональными возможностями. Начало было положено с помощью макетной платы. В процессе изучения работы МК и множестве экспериментов "макетка" быстро пришла в негодность. Конечно очистить плату от остатков припоя и убрать ненужные для очередного проекта элементы задача не слишком сложная, но отнимающая много времени и нервных клеток. Первые попытки создать универсальное средство разработки прошли удачно, но вставало множество проблем с соединениями модулей - приходилось постоянно распаивать новые разъемы, либо опять же подпаиваться непосредственно к плате. В конечном счете первые варианты были окончательно приспособлены на роботов и решено было обратиться к готовым изделиям различных фирм и разработчиков.

Изучив схемотехнику и функционал предлагаемых на рынке универсальных средств разработки - на старых добрых "макетках" было обкатано множество вариантов компоновки разъемов, расположения элементов и обвязок микроконтроллера. Много времени ушло на обдумывание функционала - "а что же мы все таки хотим получить в итоге?" (спорили до хрипоты smile ) Когда окончательно утвердились во мнении, что наиболее удобным является схема - "базовая плата" + "конкретный модуль под задачу", наткнулись на открытую платформу Arduino и убедились, что движемся в верном направлении. От Ардуино были "позаимствованы" расположение портов и типы разъемов. Было проверено несколько вариантов разводки плат - мы стремились создать легко повторяемый контроллер, который сможет повторить любой начинающий в домашних условиях. Один из "экспериментальных" образцов был обкатан на "полном чайнике" - ему была вручена плата, документация, программатор и софт. Вечером того же дня товарищ успешно освоил начальные знания работы с МК и теперь обратно его отдавать не хочет wink Этот эпизод показал - концепция и ее решение были выбраны верно, что и побудило нас опубликовать всю информацию по нашему робо-контроллеру.

Описание и схема контроллера MRC28

Схемотехника MRC28 не представляет из себя ничего экстраординарного - все элементы включены по рекомендациям производителей. Главным достоинством этого устройства, как мы считаем - удобство в использовании. Естественно доступность компонентов и легкость повторения в домашних условиях то же являются несомненными достоинствами.

Габариты платы контроллера обозначились в результате экспериментов с компоновкой. Эти габариты комфортны при разведении односторонней платы с минимум перемычек, удобны при распайке деталей начинающим, визуально- понятное расположение портов и разъемов (что минимизирует количество ошибок при соединении с модулями и внешними элементами), а так же позволяет использовать контроллер в небольших роботах типа мини-сумо, линетрейсер и т.п.

Так же концепция контроллера предусматривает наличие верхнего модуля (с такими же размерами), разрабатываемого под конкретный проект. Таким образом можно обойтись всего двумя платами для множества задач, притом нижнюю – сам робокотроллер, можно использовать для многих проектов без изменений в схеме.

В качестве основного микроконтроллера выступает ATMEGA8-16PU в DIP-корпусе. Так же без каких либо изменений в схеме можно использовать ATMEGA168-20PU или перспективный микроконтроллер от ATMEL - ATMEGA328P. Все эти микроконтроллеры полностью совместимы по выводам и командам. Закономерен вопрос - "почему не МК с большим количеством портов? Например ATMEGA32?" Ответ прост - во первых цена, во вторых габариты, в третьих портов и функционала 8-й хватает "за глаза" для подавляющего большинства любительских проектов - главное грамотно их распределить по задачам и писать прошивку соответствующим образом. При нехватке памяти программ ставим 168-ю (16Кб памяти) и в перспективе 328-ю (32! кб памяти). Соответственно совместимость с постоянно развивающимся открытым проектом Arduino то же не маловажна.

Схема обвязки MK ATMEGA8

Тактирование МК осуществляется от внешнего кварцевого резонатора на 16Mhz - запускаем на максимум smile (в случае использования 168 или 328-й меги, кварц можно поставить и на 20MHz). Если нет под рукой кварца необходимого номинала - ставьте 4 или 8MHz (они достаточно распространены), но не забывайте учитывать эти частоты в своих проектах.

Связь с персональным компьютером реализована посредством СОМ-порта, а конкретно с помощью микросхемы - преобразователя уровня TTL MAX232CPE, так же в исполнении DIP (внимание: напрямую линии TX и RX микроконтроллера соединять с СОМ-портом компьютера нельзя!). На плате дополнительно выведен разъем для самодельного коммуникационного кабеля (раздел "Начинающим"). При отсутствии в компьютере СОМ-порта есть возможность использования конверторов USB->COM (выведен соответствующий разъем). Так же на данные дополнительные разъемы можно подключить различные модули беспроводного канала связи с ПК.

COM-порт MRC28

Контроллер имеет собственный стабилизированный источник питания на 5 вольт и с максимальным током на выходе до 1,5 ампер. Таким образом, можно питать достаточно много внешних модулей и устройств от самого контроллера.

В основе источника питания лежит популярный и недорогой линейный стабилизатор L7805 (иностранный аналог отечественной КРЕН5). Рекомендуемый диапазон подаваемых внешних напряжений на стабилизатор – от 7,4 до 12 вольт. Меньше нельзя, так как на нем присутствует падение от 1,5 до 2,5 вольт (зависит от производителя и конкретной модели) и стабилизатор перестает стабильно работать. При желании, и без каких либо изменений в схеме, можно использовать LOW-DROP регуляторы – они могут работать при более низком входящем напряжении (к примеру - LM2940CT) Единственным недостатком «лоу-дроп» регуляторов является их цена.

В качестве внешнего источника питания, мы используем сборку из пальчиковых металлогидридных аккумуляторов формата АА (6 штук вполне достаточно). Так же стабильную работу показал сетевой блок питания китайского производства на 9 вольт.
источник питания на 5 вольт

Предлагаемое назначение и маркировка портов контроллера MRC28.

Все разъемы на плате имеют индивидуальную маркировку. Порты микроконтроллера пронумерованы и имеют маркировку платформы Arduino (номера PIN) и распределены по двум основным разъемам.

Назначение портов контроллера MRC28

Так же имеется разъем дополнительного питания для подключаемых устройств и модулей.

аспиновка разьема для внешних модулей

Печатная плата и перечень используемых компонентов.

Печатная плата выполнена односторонним монтажом с использованием нескольких перемычек для «лазерно-утюжного» метода (ЛУТ – об этом отдельная тема). Толщина дорожек и размеры зазоров позволяют без труда изготовить печатную плату самостоятельно любому начинающему. Сверловка платы осуществлялась на обычном сверлильном станке при помощи сверел 3-х диаметров – 0.5, 0.8 и 3 мм.

Печатная плата контроллера MRC28 Универсальный робо-контроллер MRC28

Используемые компоненты в схеме контроллера:
  1. разъемы J1-J2 и J3 – прямые гнезда на плату PBS-18
  2. разъем J4 – прямое гнездо на плату PBS-4
  3. разъемы J1,J5 и J6 – прямая штыревая вилка серии PLS (приобретайте длинную и отламывайте от нее сколько необходимо – так дешевле)
  4. Клеммник питания V1 - клеммник винтовой, 2-контактный, 5мм, прямой.
  5. Разъем COM-порта - DRB-9F розетка 9 pin на плату.
  6. Дроссель L1 - EC24-100K, 10 мкГн (визуально похож на резистор).
  7. Кварцевый резонатор 16 MHz HC-49S – усеченный. На фото стоит обычный – в тот момент не было нужного =)
  8. Электролитические конденсаторы С1 и С4 серии К50-35 «мини» на 16 вольт.
  9. Остальные конденсаторы – керамические, импортные, серии К10-17.
  10. Все резисторы 0,25 ватт 5-10%.
  11. Защитный диод в цепи питания VD1 – 1N4004
  12. Светодиод HL1 – любой с диаметром корпуса 3мм.
  13. Кнопка RESET - TC-0103 (TS-A2PS-130) кнопка тактовая h=5мм (расстояние между ногами)
  14. Стабилизатор VR – любой из серии L7805 в корпусе TO-220 (если есть возможность – ставьте «лоу-дроп» стабилизатор, к примеру - LM2940CT-5.0 TO-220)
  15. Конвертер уровня TTL IC2 – MAX232CPE DIP16
  16. Микроконтроллер IC1 – ATMEGA8-16PU DIP28 (ATMEGA168-20PU DIP28)
Скачать схему в формате sPlan 6.0 и печатную плату в формате Sprint-Layout 4.0 можно тут.

Источник: http://robozone.su/mrc28/7-universalnyjj-robo-kontroller-mrc28.html
Поиск
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 180
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Календарь новостей
«  Сентябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930
Реклама
    WMmail.ru - сервис почтовых рассылок WMlink.ru - рекламный брокер SB-MONEY.RU - Электронная коммерция, Сервисы для вебмастеров, Раскрутка
    OZON.ru
    Обмен SMS
    ПОЛУЧИТЬ:  
    НА:
Мини-чат