Scheda controllo braccio

ultimo aggiornamento 9 luglio 2007


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La scheda di controllo braccio del robot Pathfinder permette il pilotaggio di due motori DC, il promo aziona il "gomito" e il secondo la "pinza".
Su di essa sono presenti 2 ponti H realizzato mediante
transistor in configurazione Darlington PNP, formati da transistor modello BC558 e BD136, e da altri Darlington NPN costituiti da due transistor modello BC548 e BD135.
Il primo dei ponti è collegato direttamente al processore principale tramite le porte RB6 e RB7 e controlla il motore di salita/discesa braccio.
Il secondo ponte H è collegato invece al microprocessore PIC12C508, un microcontroller OTP (One Time Programmable), ossia un dispositivo con una memoria programma di tipo PROM (Programmable Read Only Memory) che contiene il programma di gestione per la gestione della pinza.
Questa può avere un funzionamento temporizzato oppure comandato tramite il processore con la porta RA3, a seconda della posizione del Jumper JP2 che se è cortocircuitato risulta temporizzato se aperto è in modo controllato.

La scheda viene assemblata con i componenti allegati ai fascicoli dal numero 81 al 87


Vista lato componenti


File PDF
LABORATORIO PRATICO

File PDF

ESERCIZI PRATICI


File PDF
COSTRUZIONE DEL PATHFINDER

 

 
Fascicolo 81 Fascicolo 82

 

Fascicolo 83 Fascicolo 84

 

Fascicolo 85 Fascicolo 86 Fascicolo 87

 

Fascicolo n° 81
1 Circuito stampato scheda Pinza RV505r5
1 Cavo da cablaggio 8 cm marrone
Fascicolo n° 82
4 Res. 4K7ohm
¼ W
5 Res. 10K ohm
¼ W
1 Res. 8,2 ohm
¼ W
4 Condensatore 470nf
Fascicolo n° 83
2 Res. 1K ohm
¼ W
2 Transistor BD135
2 Transistor BC548 o BC547
Fascicolo n°84
1 Condensatore 100n
1 Condensatore Elettrolitico 100uF
2 Transistor BD136
2 Transistor BC558 o BC557
Fascicolo n° 85
1 Connettore 14X2
2 Transistor BD135
2 Transistor BC548 o BC547
1 Zoccolo per PIC 8 pin
Fascicolo n° 86
2 Connettore Maschio 2 poli per c.s.
2 Transistor BD136
2 Transistor BC558 o BC557
1 Jumper
1 Chiudi jumper
Fascicolo n° 87
1 PIC PIC 12C508A Programmato
 

 

Schema elettrico della scheda

 

Elenco componenti

R 1,2,3,4,14 10 kΏ 1/4W
R 5,6,7,8 1 kΏ 1/4W
R 10,11,12 4,7 kΏ 1/4W
R 13 8,2 Ώ 1/4W
C 1,2,3,4 470 nF multistrato
C 5 100 nF multistrato
C 6 100 uF 16V
Q 1,2,3,4 BD136 PNP
Q 5,6,7,8 BC558 PNP
Q 9,10,11,12 BC548 NPN
Q 13,14,15,16 BD135 NPN
U1 PIC12C508A
JP1 Connettore  maschio 14X2 per c.s.
JP2 Chiudi jumper
JP3, 4 Connettore maschio 2 poli per c.s.

 


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Transistor PNP  BC558
Piedinatura Datasheet Foto del transistor (contenitore plastico)

Transistor  PNP BD136
Piedinatura Datasheet Foto del transistor (contenitore plastico)

Transistor  NPN BC548

Piedinatura Datasheet Foto del transistor (contenitore plastico)

Transistor  NPN BD135
Piedinatura Datasheet Foto del transistor (contenitore plastico)

Processore PIC12C508A

Piedinatura Datasheet Foto del processore

 

Analizzeremo ora l'ultima scheda di Pathfinder, la scheda di controllo del braccio.
Questa scheda gestirà il movimento di salita e discesa del braccio di Pathfinder e inoltre l'apertura e chiusura della sua pinza, Sarà in comunicazione con il microcontroller tramite la scheda di interfaccia. Possiede un microcontroller PIC 12C508 che ha il compito di controllare i movimenti della pinza.
 

Nell'immagine possiamo vedere la prima parte dello schema della scheda di controllo del braccio.
Si tratta di un ponte ad H, basato su transistor in configurazione Darlington, in modo simile ai ponti ad H della scheda di potenza che controlla i tre motori del sistema delle ruote e delle zampe di Pathfinder.
Questo ponte ad H controlla il motore che gestisce il movimento di salita e discesa del braccio.
Le linee RB6 e RB7 del microcontroller avranno il compito di controllare questo motore.

L’ultimo motore di cui è composto Pathfinder è il motore di controllo del movimento di apertura e chiusura della pinza. Per questo lavoro, è necessario un nuovo ponte ad H sulla scheda di controllo del braccio. Tuttavia, questo ponte non sarà gestito dal microcontroller principale, poiché i segnali di controllo che vanno alla base
dei transistor arrivano da un microcontroller specifico modello PIC12C508.
In questo altro schema possiamo vedere il ponte ad H di controllo per il motore della pinza collegato con il microcontroller dedicato PIC12C508.
Abbiamo un jumper JP2 mediante il quale possiamo selezionare i due modi di funzionamento per la pinza.
Un modo sarà quello temporizzato, in cui la pinza eseguirà un movimento di chiusura e di apertura automatico.
La seconda opzione ci permetterà di controllare, a nostra scelta, sia l'apertura che la chiusura della pinza con segnali che arrivano dal microcontroller principale della scheda di controllo.
Riassumendo mediante i segnali RB6 e RB7 del microcontroller, gestiremo il movimento necessario per alzare e abbassare il braccio.
Tramite il segnale RA3 invieremo ordini al microcontroller dedicato PIC12C508 che ha il compito di controllare l'apertura e la chiusura della pinza nei suoi due modi di funzionamento.
Possiamo notare come i due motori del braccio prendano l'alimentazione direttamente dell'alimentatore, allo stesso modo dei motori delle ruote e delle zampe

.

Nella figura possiamo vedere lo schema del connettore JP1 della scheda, tramite questo verrà collegata alla scheda di controllo tramite la scheda BUS.
Da essa riceverà oltre che le alimentazione sia dei motori che della parte elettronica anche i segnali di controllo.
 
PIN Denominazione
7 RA3
16-18-20 GND
22-24 +5V
25 RB6
26-28 Alimentazione motori
27 RB7
La scheda di controllo del braccio verrà inserita sul connettore femmina JP15 della scheda di interfaccia di Pathfinder, con lo stesso orientamento mostrato dall'immagine.
Continuiamo l'analisi della scheda di controllo del braccio.
In questa immagine possiamo vedere il microcontroller PIC12C508.
Si tratta di un microcontroller OTP (One Time Programmable), ossia un dispositivo con una memoria programma di tipo PROM (Programmable Read Only Memory) che è programmabile una sola volta, con un programma già scritto che non si può modificare.
Questo microcontroller ha una particolarità, non richiede oscillatore esterno, dato che possiede un clock interno da 4 MHz, che è la frequenza di lavoro del microcontroller PIC16F870 della scheda di controllo.
Grazie ad esso, dei suoi otto piedini, due sono di alimentazione, i rimanenti si possono utilizzare come pin di ingresso e segnali di uscita.
Il jumper IP2 della scheda di controllo del braccio, servirà per gestire due modi di funzionamento. Se il jumper è inserito, il funzionamento della pinza è temporizzato.
Un fronte di salita, inviato tramite il pin RA3 del microcontroller principale, farà in modo che la pinza si chiuda e trascorso un determinato tempo si riapra.
Se il jumper è tolto controlleremo il movimento.
Mediante un fronte di salita inviato tramite RA3, faremo chiudere la pinza, e con un secondo fronte di salita la pinza si riaprirà.
Tutti i movimenti di controllo del motore sono gestiti dal microcontroller PIC12C508.
In questa immagine possiamo vedere il braccio e la pinza di Pathfinder montati sul telaio.
Il braccio avrà un movimento di salita e discesa fra due posizioni fisse.
All'interno del braccio si trova il motore di controllo della pinza e tutto il meccanismo necessario per convertire i movimenti di rotazione del motore in movimento di apertura e chiusura della pinza.
Il braccio dispone di un motore esterno che servirà per gestire il suo movimento.
Tramite un sistema di ingranaggi, riusciremo ad applicare una riduzione al movimento di rotazione del motore e aumentare la sua copia, in modo da poter muovere il braccio.
Sarà necessario un impulso sul motore per sollevarlo e un altro impulso per farlo scendere.
Il braccio avrà due posizioni fisse, una con il braccio alzato e l'altra con il braccio in linea orizzontale.
Questo è il meccanismo di controllo della pinza.
Come potete osservare, il movimento del motore è collegato a una serie di corone sino ad arrivare a una cremagliera, che avrà il compito di trasmettere il movimento alla pinza.
I movimenti di temporizzazione necessari per l'attivazione di questo meccanismo, li controlla il microcontroller PIC12C508, quindi dovremo solamente inviare gli impulsi tramite il piedino RA3 del microcontroller della scheda di controllo per iniziare il movimento.
Gli oggetti da sollevare non potranno essere eccessivamente pesanti, perché in caso contrario, la pinza non riuscirà a sollevarli.

 

Elenco revisioni:
09/07/2006 Aggiornato pagina
16/06/2006 Aggiornato pagina inserimento file PDF Costruzione e Laboratorio
29/06/2005 Inserito descrizione scheda
08/06/2004 Emissione preliminare