BEDIENUNGSANLEITUNG Version 01/11 PRO-BOT 128 Best.-Nr. 19 19 19 (Bausatz) Best.-Nr.
Inhaltsverzeichnis Seite 1. 2. 3. 4. 5. 6. Einführung ................................................................................................................................................................................................ 4 Bestimmungsgemäße Verwendung ....................................................................................................................................................... 5 Symbol-Erklärung ..............................................................
Seite 11. Baustufe II: Sichtprüfung der Platine ................................................................................................................................................... 28 a) Bestückungsplan (Drive-Unit) .............................................................................................................................................................. 28 b) Bestückungsplan (Main-Unit) ........................................................................................
1. Einführung Sehr geehrte Kundin, sehr geehrter Kunde, wir danken Ihnen für Ihre Entscheidung zum Erwerb des PRO-BOTs 128. Dieser mobile Roboter ist mit einem programmierbaren Kleincomputer versehen, der es Ihnen ermöglicht, grundsätzliche Verhaltensweisen und Reaktionen des Roboters auf externe Reize selbst zu bestimmen. Der PRO-BOT128 wurde von uns mit dem Anspruch entwickelt, die hohen Erwartungen unserer Kunden an Qualität und Funktion zu erfüllen.
2. Bestimmungsgemäße Verwendung Dieser mobile Roboter ist mit einem programmierbaren Kleincomputer versehen, der es Ihnen ermöglicht, grundsätzliche Verhaltensweisen und Reaktionen des Roboters auf externe Reize selbst zu bestimmen. Der Roboter PRO-BOT128 wurde als Experimentierplattform für den an der Thematik der Robotik interessierten Elektroniker entwickelt.
4. Sicherheitshinweise Bei Schäden, die durch Nichtbeachtung dieser Bedienungsanleitung verursacht werden, erlischt die Gewährleistung/ Garantie. Für Folgeschäden übernehmen wir keine Haftung! Bei Sach- oder Personenschäden, die durch unsachgemäße Handhabung oder Nichtbeachten der Sicherheitshinweise verursacht werden, übernehmen wir keine Haftung! In solchen Fällen erlischt die Gewährleistung/Garantie. Allgemein • Bedingt durch die offene Bauform gibt es beim PRO-BOT128 spitze Ecken und scharfe Kanten.
Die Gewährleistung von Conrad Electronic SE beschränkt sich ausschließlich auf den Austausch des Gerätes innerhalb der Garantiezeit bei offensichtlichen Defekten an der Hardware, wie mechanischer Beschädigung, fehlender oder falscher Bestückung elektronischer Bauteile, ausgenommen gesockelter integrierter Schaltkreise und Steckbrücken. Es besteht keine Haftung für Schäden, die unmittelbar durch oder in Folge der Anwendung des Roboters entstehen.
6. Systembeschreibung a) Leistungsmerkmale PRO-BOT128 ist ein programmierbarer Kleincomputer, der mit zahlreichen Sensoren bestückt ist und der auf einem differenziell angetriebenem Fahrgestell aufgebaut ist. PRO-BOT128 ist, entsprechend programmiert, ein voll funktionsfähiger Kleinroboter, der auf Umweltreize ansprechen und reagieren kann. Gleichzeitig bietet PRO-BOT128 eine ideale Basis für eigene Erweiterungen hinsichtlich Sensoren und Aktoren z.B. für Wettbewerbe.
d) Steuer-Computer C-Control PRO 128 (Conrad-Bestellnummer: 198219) Der Steuer-Computer des PRO-BOT128 ist ein Computer der C-Control PRO Serie. Dieser ist ein kompakter Baustein für den universellen Einsatz in Mess-, Steuer- und Regelungsaufgaben und verfügt außerdem über die Fähigkeiten der seriellen Datenübertragung und der Datenspeicherung.
7. Allgemeine Informationen Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Handhabung des Roboters und der zugehörigen Komponenten. Die nötigen Detailinformationen z.B. zur Programmierung entnehmen Sie bitte den nachfolgenden Kapiteln dieses Handbuches bzw. den in den Beispielprogrammen enthaltenen Beschreibungen.
Stimmt hier alles, dann ist als nächstes eventuell die Schuld bei einer kalten Lötstelle zu suchen. Diese unangenehmen Begleiter des Bastlerlebens treten dann auf, wenn entweder die Lötstelle nicht richtig erwärmt wurde, so dass das Zinn mit den Leitungen keinen richtigen Kontakt hat, oder wenn man beim Abkühlen die Verbindung gerade im Moment des Erstarrens bewegt hat. Derartige Fehler erkennt man meistens am matten Aussehen der Oberfläche der Lötstelle.
e) Erforderliches Werkzeug Um den PRO-BOT128 vernünftig zusammenbauen zu können (Bausatz-Version), wird außer den Bausatzteilen folgendes Werkzeug und Verbrauchsmaterial benötigt (nicht im Lieferumfang!): • • • • • Teppichmesser oder Säge Feine Spitzzange Seitenschneider (Elektronik-Seitenschneider) Kleiner Schraubstock oder sog. „Dritte Hand“ Lötkolben Hier sollte ein Elektronik-Lötkolben (ca. 20W bis 40W) oder besser eine Lötstation (mind. 50W) verwendet werden.
8. Mechanische Vorarbeiten Bevor es an die Elektronik gehen kann, müssen noch ein paar mechanische Tätigkeiten durchgeführt werden. a) Motorritzel Damit die Motoren ihre Kraft auf das Getriebe übertragen können, müssen die Motorritzel (das sind die kleinen Zahnräder mit der 1,9mmBohrung und den 10 Zähnen) auf der Motorachse montiert werden. Falls die gelieferten Motoren diese Ritzel noch nicht auf ihrer Achse haben, muss man sie aufpressen.
c) Fototransistoren & IR-LEDs Die Fototransistoren T1 und T2 müssen vor dem Einlöten noch mit einen Stück Schrumpfschlauch (etwa 1cm lang) überzogen werden. Dies vermeidet die Beeinflussung durch Fremdlicht von der Seite. Der Schrumpfschlauch kann z.B. mit einem speziellen Heißluftgebläse oder ersatzweise mit einem Feuerzeug eingeschrumpft werden. Fototransistoren T1 und T2 Für die IR-LEDs D6, D7, D8, D9, D10 und D11 gilt das Gleiche wie für T1 und T2.
9. Lötanleitung a) Allgemein Wenn Sie im Löten noch nicht so geübt sind, lesen Sie bitte zuerst diese Lötanleitung, bevor Sie zum Lötkolben greifen. Denn Löten will gelernt sein! Obwohl der Roboter-Bausatz an sich keine besonderen Spezialkenntnisse erfordert, sollte er nicht von einem Löt-Neuling aufgebaut werden, wenn dieser nicht von einem erfahrenen Helfer beim Aufbau begleitet wird.
b) Herstellen einer sauberen Lötstelle Mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs werden z.B. bei Widerständen die Beinchen so gebogen, dass sie exakt in die zugehörigen Löcher in der Platine passen (z.B. Abbiegewerkzeug verwenden). Daraufhin werden die Beinchen um etwa 40° umgebogen, damit das Bauteil beim Umdrehen der Platine nicht herausfällt. Anschließend wird die Spitze des Lötkolbens und die Spitze des Lötzinns genau an das Beinchen und das Lötauge der Platine gehalten.
10. Baustufe I: Montage der Bauelemente auf der Platine a) Auflöten der Messingwellen Das Auflöten der Messingwellen für die Getriebe und Radaufnahme sollten Sie als erste Lötarbeit vornehmen. Da hier wesentlich mehr Hitze benötigt wird als für die restliche Elektronik, kann es vorkommen, dass die Platine sehr warm wird und evtl. beim späteren Einlöten andere Bauteile beschädigt werden.
b) Widerstände Zuerst werden die Anschlussdrähte der Widerstände entsprechend dem Rastermaß rechtwinklig abgebogen und in die vorgesehenen Bohrungen (lt. Bestückungsplan) gesteckt. Damit die Bauteile beim Umdrehen der Platine nicht herausfallen können, biegen Sie die Anschlussdrähte der Widerstände ca. 40° auseinander, und verlöten diese dann sorgfältig mit den Leiterbahnen auf der Rückseite der Platine. Anschließend werden die überstehenden Drähte abgeschnitten.
c) Lichtabhängige Widerstände (LDR) Widerstände die Ihren Widerstandwert im Anhängigkeit von der Lichtstärke ändern, nennt man LDR (Light Dependent Resistor). Die LDRs werden an der Unterseite der Main-Unit eingelötet, die Beinchen werden aber vorher so abgewinkelt, dass die transparente Oberfläche nach außen zeigt. Zwischen den beiden LDRs wird noch eine 3 polige Buchsenleiste JP3 eingelötet, um eine Lichtabschattung zwischen den beiden LDRs zu erzielen.
e) Diode Winkeln Sie die Beinchen der Siliziumdiode mit einer kleinen Flachzange oder einem anderen geeigneten Abbiegewerkzeug ab. Achten Sie beim Einlöten auf die Polung der Diode. Der weisse Ring auf der Diode kennzeichnet die Katode (Minus, „-“). D4 = 1N4001 f) Leuchtdioden & IR-LEDs Achten Sie beim Einbau der LEDs auf die richtige Polung. Die Katode der Leucht-/IR-Dioden erkennt man durch die leicht abgeflachte Seite des Kunststoffgehäuses.
Die 6 IR-LEDs TSU520 (D6, D7, D8, D9, D10, D11) werden vor dem Einlöten mit einem Stück Schrumpfschlauch (ca. 1cm lang) versehen (siehe Kapitel 8. c). Achten Sie beim Einlöten der IR-LEDs auf die richtige Polung, das Beinchen der Anode („+“) ist länger als die der Katode („-“). Auf der Platine ist die Anode mit einem „A“ gekennzeichnet (hier das längere Beinchen einstecken), die Katode mit einem „K“.
i) Infrarot Empfänger TSOP1736 j) IC-Fassungen Stecken Sie die Fassungen für die integrierten Schaltkreise (ICs) in die entsprechenden Positionen auf der Bestückungsseite der Platine. Achtung! Beachten Sie die Einkerbung oder eine sonstige Kennzeichnung an einer Stirnseite der Fassung. Dies ist die Markierung (Anschluss 1) für das IC, welches später einzusetzen ist.
l) Schallwandler Damit der PRO-BOT128 auf sich aufmerksam machen kann, wurde ihm ein Schallwandler spendiert. Dieses Bauteil besteht im Inneren aus einen Piezo-Element, das die elektrische Spannung in Schall umwandelt. Achten Sie auf die Kennzeichnung der Polarität auf dem Schallwandler (Plus/+ bzw. Minus/-) und löten Sie das Bauteil entsprechend dem Bestückungsaufdruck auf der Platine ein.
p) Steckbrücke (Jumper) JP1 JP2 Steckbrücke (Jumper) für JP1 Die Steckbrücke (Jumper) muss auf JP1 aufgesteckt werden, wenn Akkus für den Betrieb des „PRO-BOT 128“ verwendet werden. Bei Batteriebetrieb ist die Steckbrücke von JP1 zu entfernen! Beachten Sie dazu auch das Kapitel 10. t). JP2 ist eine 2x2polige Stiftleiste, die später für den Anschluss an den PC dient (über den USB-RS232-Adapter). Je zwei Pins werden auf der Oberseite und Unterseite der Platine angelötet.
r) Flachbandkabel, Wannenstecker und Pfostenstecker Die 6poligen Wannenstecker CON1, CON2, CON3, CON4, CON5 und CON6 werden nun in die jeweiligen Positionen gesteckt und festgelötet. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Wannenstecker nicht nur auf der richtigen Seite der Platine eingesteckt werden, sondern es ist äußerst wichtig, die korrekte Position zu beachten. Bei jedem Wannenstecker ist auf einer Seite eine kleine Nut, diese muss mit der Abbildung auf der Platine übereinstimmen.
s) Montage der Motoren und des Getriebes Wenn die Bestückung der Platine des PRO-BOT abgeschlossen ist, müssen nur noch die Motoren mit Kabeln versehen und befestigt werden. Zum Anschluss der Motoren wird je ein schwarzes und rotes ca. 70mm langes Kabel mit abisolierten und verzinnten Enden benötigt. Sind die beiliegenden Kabel noch nicht passend vorbereitet, so isoliert man die Enden ca.
t) Platinen-Abstandhalter, Batteriehalter, Ladebuchse Um die Platinenebenen (Drive-Unit, Main-Unit, Breadboard) zusammenzuschrauben, liegen dem Bausatz 6x Platinen-Abstandshalter, 3x Muttern M3 und 3x Schrauben M3x10 bei. Bevor Sie die Platinen verschrauben, müssen Sie den Batteriehalter an der Main-Unit verlöten (schwarzes Kabel = „BAT-“, rotes Kabel = „BAT+“).
11. Baustufe II: Sichtprüfung der Platine Kontrollieren Sie nochmals vor Inbetriebnahme der Schaltung, ob alle Bauteile richtig eingesetzt und gepolt sind. Sehen Sie auf der Lötseite (Leiterbahnseite) nach, ob durch Lötzinnreste Leiterbahnen überbrückt wurden, da dies zu Kurzschlüssen und zur Zerstörung von Bauteilen führen kann. Ferner ist zu kontrollieren, ob abgeschnittene Drahtenden auf oder unter der Platine liegen, da dies ebenfalls zu Kurzschlüssen führt.
2.
b) Bestückungsplan (Main-Unit) 1.
2.
c) Bestückungsplan (Breadboard) 1.
2.
12.
13. Installation der Software Bitte beachten Sie, dass sich die Verzeichnisnamen bei neueren Versionen der Software evtl. ändern könnten. a) CD-Inhalt • C-Control PRO IDE Programmieroberfläche für die C-Control PRO Evtl. Updates finden Sie unter www.c-control.de • C-Control PRO Manual Anleitung zur C-Control PRO • PRO-BOT128 Circuit diagram Schaltpläne zum PRO-BOT128 • PRO-BOT128 Datasheets Datenblätter der verwendeten Bauteile Informationen dazu finden Sie auch auf www.conrad.
c) Programmierkabel (Voltcraft USB-Programmer) Legen Sie hierzu die mitgelieferte CD in das entsprechende Laufwerk des Computers ein und starten Sie das Installationsprogramm. Stecken Sie Ihren Programmer erst nach erfolgter Installation an Ihren USB-Port des PCs an. Ist die Treiber-Installation richtig abgeschlossen worden, ist der Programmer als virtueller COM-Port im Gerätemanager zu finden. Merken Sie sich die COM-Port-Nummer (z.B.
Drücken Sie die Boot -Taste (SW2) an dem PRO-BOT128 und schalten bei gedrückter Taste den Roboter ein. Im Ausgabefenster muss sich nun die C-Control PRO melden. Ist das erfolgt, können Sie ein Programm öffnen. Dazu gehen Sie mit der Maus auf „Datei/Öffnen“. Wählen Sie den angelegten Software-Pfad aus (z.B. PRO-BOT128) und öffnen dort unter „Systemtest“ ein Programm, z.B. „Beep-Check“, die Datei „Beep.cprj“. Es erscheint der Programmcode im Editor.
Line-Check: Überprüft den Liniensensor. Die rote Line-LED blinkt auf und leuchtet dann ständig. Im Ausgabefenster werden die Messwerte der Fototransistoren ausgegeben. Diese können je nach Lichteinfall stärker voneinander abweichen. Auch die Bauteile-Toleranz spielt hier eine Rolle. Stellen Sie den Roboter dazu auf ein weißes Blatt Papier, auf den Sie zuvor eine schwarze Linie gezeichnet haben (etwa 1cm dicke Linie, z.B. schwarzen Filzstift verwenden; alternativ über PC-Software erstellen und ausdrucken).
FLR_ON() Schaltet die vordere rechte LED ein („Front Led Right“). FLR_OFF() Schaltet die vordere rechte LED aus („Front Led Right“). BLL_ON() Schaltet die hintere linke LED ein („Back Led Left“). BLL_OFF() Schaltet die hintere linke LED aus („Back Led Left“). BLR_ON() Schaltet die hintere rechte LED ein („Back Led Right“). BLR_OFF() Schaltet die hintere rechte LED aus („Back Led Right“). ENC_RIGHT() Interrupt Routine für den rechten Rad-Encoder. Die Variable „ODO_RIGHT“ wird jeweils um 1 inkrementiert.
READ_LINE_RIGHT() as word Gibt den analogen Wert des rechten Linien-Sensors wieder (0 bis 1023). LINE_LED_ON() Schaltet die LED des Linien-Sensors ein. LINE_LED_OFF() Schaltet die LED des Linien-Sensors aus. AKKU_SPG() as single Gibt die Akku- bzw. Batteriespannung wieder. GET_ADC(channel as byte) as word Beliebigen ADC-Channel auslesen (Channel 0 bis 7). DRIVE_INIT() Initialisiert den Antrieb. Bevor der Antrieb benutzt wird, muss diese Routine aufgerufen werden.
ACS_INIT() Initialisiert das Anti-Collisions-System, muss vor der Benutzung aufgerufen werden. ACS_LEFT() as byte Gibt des Status der Hindernis-Erkennung zurück (linker Sensor): 1 = kein Hindernis 0 = Hindernis erkannt ACS_RIGHT() as byte Gibt des Status der Hindernis-Erkennung zurück (rechter Sensor): 1 = kein Hindernis 0 = Hindernis erkannt DELAY_MS(time as integer) Alternative Zeitschleife zu AbsDelay().
14.
Motoren drehen sich nicht, oder falsch: • • • • • • • • IC L293 und IC CD4093 richtig eingesteckt? Motoren richtig gepolt (rotes und schwarzes Kabel)? Getriebe oder Motoren laufen zu streng Verbindungskabel richtig hergestellt, sind die Stecker in der richtigen Orientierungt? Richtiges Programm in der C-Control PRO? Zu kleine PWM im Programmcode eingestellt? Akkus/Batterien zu schwach? Lötfehler? Odometer funktioniert nicht: • • • • • IR-Dioden und Fototransistoren vertauscht? Evtl.
15. Letzte Einstellarbeiten Die Achsen werden leicht eingefettet, das Getriebezahnrad mit dem schwarz-weiß-Muster wird auf die kurze Achse gesteckt. Der Reifen wird auf das Getrieberad mit den 50 und 12 Zähnen gesteckt, dann zusammen auf die hintere Achse gesteckt und mit einem Stellring fixiert, sodass es sich noch leicht drehen kann.
16. Stückliste C1, C4, C10 = 100µF/16V ....................................................... Conrad-Best.-Nr.: 445579 C2 = 22µF/16V ........................................................................ Conrad-Best.-Nr.: 445555 C7, C9 = 10µF/16V .................................................................. Conrad-Best.-Nr.: 445591 C3, C6 = 100nF/50V ................................................................ Conrad-Best.-Nr.: 453099 C5 = 10nF/50V ...............................................
CONx = Wannenstecker........................................................... Conrad-Best.-Nr.: 739235 Pfostenstecker ......................................................................... Conrad-Best.-Nr.: 701980 Flachbandkabel ........................................................................ Conrad-Best.-Nr.: 601922 IC Sockel 8pol. ......................................................................... Conrad-Best.-Nr.: 189502 IC Sockel 14pol. ................................................
17.
18. Ideen zur Erweiterung So, nun kann es losgehen mit den eigenen Experimenten! Wenn alles funktioniert und Ihr PRO-BOT128 die einzelnen Testprogramme erfolgreich absolviert hat, können Sie sich an die Arbeit machen, eigene Programme und Hardwareerweiterungen zu basteln. Ein paar Anregungen, was denn so alles möglich wäre mit dem Roboter bzw.
19. Reinigung Wenn der Roboter auf dem Boden fährt, so können Staub und Schmutz sowie Haaren in den Antrieb gelangen. Diese behindern den Antrieb und können so zu Funktionsstörungen führen. Kontrollieren Sie deshalb den Antrieb sorgfältig und entfernen Sie jegliche Verschmutzung. Staub auf den Lichtschranken sowie auf den Sensoren führt ebenfalls zu Funktionsstörungen. Entfernen Sie Staub z.B. mit einem sauberen langhaarigen Pinsel und einem Staubsauger. 20.
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