ultimo aggiornamento 2 gennaio 2018


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Indice

Descrizione

PoldinoBOT è una piattaforma didattica per l'approccio alla robotica , il progetto realizzato dalla Elettra Robotics Lab, è volto alla didattica di tipo open source, il suo scopo è di avvicinare i più giovani, ma anche i più grandi, alla robotica.

Il kit messo in vendita è pensato per permettere a chiunque di approcciarsi alla robotica, un' appassionante mondo, investendo poco.
La scheda di controllo è basata sul processore Microchip 18F4550 nella versione a 44 pin tqfp, è possibile programmarla direttamente da un IDE che supporti tale micro o impiegando l'IDE Pinguino (R) che consente di caricare il programma tramite la porta USB.

La scheda è munita di due driver per motori in continua, grazie ai quali è possibile assemblare un piccolo robot senza dover usare altri componenti.
E' comunque possibile impiegare la scheda separatamente per realizzare il tuo robot o altri progetti embedded. La sezione ponti infatti è separabile completamente semplicemente togliendo i jumper dai contatti appositi. In questo modo i pin assegnati ai ponti potranno essere impiegati come GPIO. Anche il pulsante user è abilitabile mediante jumper

 

Caratteristiche della scheda di controllo

Versione scheda:

 rev4.0, 4.1

Microcontrollore:  PIC18F4550
Dimensioni: 107x56 mm
Pin GPIO:  29 (di cui 8 utilizzati per motori, pulsante e LED)
Canali analogici:  12
Driver motori:   2 x LB1930 Dual, PWM, 1A max
Alimentazione  LM 7805 - Vin 6-11 V
 separabile per i ponti con morsetto ausiliario
 Protezione contro inversione della polarità
Quarzo:  20MHz
Dotazioni a bordo:  Led user, Led on, Led batt, pulsanti user e reset
Porta  USB
BUS  I2C
Porta programmazione  ICSP

 

Processore PIC18F4550 44-Pin TQFP
High Performance, Enhanced Flash, USB Microcontrollers with nanoWatt Technology

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

LB1930MC Bidirectional Motor Driver 2.2-10.8V 1ch Brsuh Motor Driver

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato


LM7805 Series 3-Terminal Positive Voltage Regulators

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

 

Definizione dei comandi e dei connettori

  1. Connettore mini-USB: Non accendere la scheda mentre l’USB è collegata.

  2. Connettore principale di alimentazione: fornisce alimentazione alla scheda. Collegare una sorgente compresa tra 6 ed 11V. Rispettare la polarità indicata. La scheda è protetta dall’inversione della polarità, ma si consiglia di curare questo aspetto.

  3. Selettore di accensione principale: collega l’alimentazione principale alla scheda.

  4. LED PWR STAB: indica la presenza di alimentazione proveniente dalla batteria.

  5. Selettore PROG/RUN: porta la scheda in modalità di programmazione. In modo programmazione, l’alimentazione principale è interrotta, ma si consiglia comunque di non accendere la scheda in questa modalità.

  6. RESET: pulsante di reset della scheda, funziona da reset principale, in modo RUN, è necessario per avviare il riconoscimento della scheda in modo PROG

  7. P2: connettore opzionale per il reset. Se si vuole inserire un pulsante di reset remoto, in parallelo al principale, è possibile collegarlo a P2.

  8. SW2 AUX: pulsante user. Pulsante generico per l’utilizzo della scheda. Se si vuole utilizzarlo, si deve programmare il PIN RD0 come ingresso, quindi collegare il jumper sul connettore P3/RD0. Se si usa il programma di esempio precaricato, questo pulsante funge da avvio, va quindi collegato. -LED PWR UC: Indica la presenza di alimentazione sulla scheda, che può provenire dalla batteria o dalla USB.

  9. LED RUN giallo: è il LED USER, si può impiegare a piacere nei propri programmi, è collegato al pin RA4 del microcontrollore. E’ attivo basso, ovvero è acceso quando il pin è in stato digitale basso. Nel programma di esempio, indica che il robot è pronto all’avvio, dopo l’avvio è spento.

  10. Banchi di connettori GPIO: Sono presenti 33 pin GPIO organizzati in 3 connettori da 11. Ogni banco ha tre file di pin: VDD, GND, pin. L’ordine è quello di un connettore di tipo servo RC standard. Questa configurazione consente di collegare piccole schede esterne, come ad esempio sensori aggiuntivi, portando l’alimentazione mediante lo stesso connettore. Prestare molta cura alla polarità del sensore che si desidera collegare, in quanto non vi sono protezioni nel caso di errore. Per quanto riguarda i sensori forniti con il robot, i cavi sono stati opportunamente realizzati, in quanto la polarità di destinazione è differente. In generale, si consiglia di verificare sempre questo aspetto. La corrente massima che è possibile prelevare dalla scheda è di circa 700mA. Se la corrente che alimenta schede
    esterne è rilevante, può essere necessario montare un dissipatore sull’integrato regolatore
    U5. Per dubbi contattare il supporto ERL.

  11. Connettore AUX MOT: connettore per alimentazione esterna motori. A seconda delle versioni potrebbe esser necessario montarlo se si desidera usarlo. Tramite questo connettore, è possibile fornire un’alimentazione esterna ai motori, diversa da quella principale. Il range rimane comunque quello dei 6-11V. Se si vuole fare uso di questo connettore, si dovranno aprire i jumper sul connettore P11, in questo modo si scollega l’alimentazione motori da quella principale. Anche su questo connettore è presente la protezione per l’inversione di polarità, ma è necessario inserire un interruttore ausiliario esterno.

  12. Connettori EN_I2C: consentono di abilitare il bus I2C, collegando le resistenze di pull-up presenti sulla scheda. I jumper vanno inseriti solo se si usa questa opzione e se si abilità il bus I2C dal micro. Se non si effettua questa operazione, chiudere i jumper potrebbe danneggiare i pin RB0 ed RB1 del dispositivo. Se si usa il bus I2C, i pin RB0 ed RB1 non possono essere usati.

  13. Connettori P9, P10, P14: collegano le uscite di controllo dei motori, agli ingressi dei driver motori. In particolare:
    - P10: direzione Motore A
    - P14: direzione Motore B
    - P9: PWM entrambi i motori

  14. Connettore P11: abilita l’alimentazione principale per i driver motori.  I jumper P9, P10, P11, e P12 vanno collegati per l’impiego del programma di esempio. Se non si desidera usare Poldino_Board per controllare dei motori, o si vuole utilizzare un driver esterno, è possibile aprire tali connettori e prelevare i segnali logici dagli stessi connettori ad un’altra board, oppure impiagarli come GPIO.
    I pin impiegati per controllo motori sono i seguenti:
    P9: RC1, RC2
    P10: RB4, RB5
    P14: RB6,RB7

  15. I2C: bus I2C, va abilitato via software, e mediante i connettori EN_I2C. E’ possibile collegare sulla scheda direttamente 8 dispositivi in I2C, è possibile espandere esternamente il bus, fino al limite fisico del protocollo.

  16. MOTA e MOTB: connettori di collegamento per i Motori di PoldinoBot.

  17. ICSP: connettore per la programmazione mediante IDE Microchip

I sensori forniti con il kit

All'interno del kit di PoldinoBOT, sono forniti due sensori in grado di rilevare un ostacolo posto di fronte al sensore, l'accensione del led presente sul modulo segnala la presenza dell'ostacolo, allo stesso tempo il pin OUT viene portato a livello basso.
Il modulo rileva un oggetto ad una distanza compresa tra i 2 e i 30 cm, con un angolo di rilevamento di 35°, la distanza può essere regolata tramite il trimmer, ruotando in senso orario la distanza aumenta; ruotando in senso antiorario la distanza di rilevamento diminuisce.
Il modulo utilizza utilizza una coppia di diodi infrarossi che funzionano per riflessione, sono quindi importanti la forma e la riflettività del bersaglio.  Anche il colore influenza il funzionamento, la distanza di rilevamento sarà minima nel caso l'oggetto sia nero, e massima nel caso sia di colore bianco. Per maggiori informazioni vedere l'apposita pagina.

Costruzione del robot

PoldinoBOT viene venduto in Kit, all'interno della confezione sono presenti tutti i componenti, per il suo montaggio, il telaio è realizzato stampa 3D.

Scatola contenente il Kit PoldinoBOT

Telaio base e ruote

I due motoriduttori DC

Minuteria, sensori, cavi di collegamento, cavo per batteria

Scheda di controllo

Montaggio dei due motoriduttori sul telaio.

Attenzione a non serrare eccessivamente le viti dei motori. Un eccessivo serragio può alterare la velocità dei motori.

Motoriduttori montati

le due ruote e gli anelli in gomma per aumentarne il grip

Per fissare le ruote nel kit sono presenti due coppie di viti autofilettanti, un paio da 6,5mm ed uno da 9,5, assieme a due rondelle.

Il consiglio è di usare inizialmente le viti corte, ed impegare eventualmente quelle più lunghe se con il tempo le altre perdono presa.

Le due ruote sono così montare sui motoriduttori

Ora viene montata il supporto centrale

Supporto montato

Ora si passa al montaggio del distanziali esagonali che permetteranno l'installazione delle scheda di controllo

Ora si fanno passare i cavi dei motoriduttori attracerso gli asspositi fori presenti nella base

Si recupera la scheda e le viti di fissaggio.

Si fissa la scheda sui tre distanziali.

Si recupera il cavo con clip batteria 9v

Si fa passare il cavo di collegamento della batteria attraverso il fotro sul telaio e si connettore di alimentazione facendo attenzione a rispettare la polarità del connettore.

Si recuperano i due distanziali e relative viti per il fissaggio dei due sensori di anticollisione ad infrarossso.

I due distanziali fissati sulla base del robot.

Si recuperano i due sensori anticollisione e le due viti di fissaggio.

I due sensori fissati.

Si recuperano ora i cavi di collegamento ai sensori.

Si collegano i cavi tra i sensori e la scheda di controllo.

Dettaglio collegamento dei cavi di alimentazione dei due motoriduttori.

Dettaglio collegamento cavi dai sensori anticollisione.

Dettaglio fissaggio con un piccolo elastico della batteria 9V nell'apposito incavo realizzato nella parte inferiore della base del robot.

Il montaggio del robot può dirsi completato, si può passare ora al collaudo.

Primo utilizzo di PoldinoBOT

Una volta assemblato PoldinoBOT è pronto al primo avvio, nella memoria del processore è già precaricato il programma:

 

Elenco revisioni

02/01/2018

Emissione preliminare