Anschlusstechnik für die externen Komponenten des HandyBoards

Letztmalig dran rumgefummelt: 26.01.12 17:52:05

	GOLEM XX und (k)ein Ende in Sicht??? Nun - eines steht fest: es wird keinen weiteren GOLEM auf LEGO-Basis geben - wir haben dank der hervorragenden Mechaniker Tony und Florian eine statisch sehr gute Maschine und auch die elektrischen Komponenten sind diesmal wirklich stabil installiert. Es gab schon einmal eine sehr gute Maschine, deren technische Einzelheiten für Fans hier auch detailliert beschrieben werden.
	0. Die Anschlussbelegungen des Handy- sowie des Extensionboards   1. Die Spannungsversorgung   2. Das Sonar   3. Der Liniensensor   4. Die Radencoder   5. Infrarot-Sensoren   6. Der Kompass CMPS03   7. CMU-Cam   8. die rollenden Augen
	Motorola-Controller MC68HC11F1 Controller-Doku mit Befehlssatz Motorola-Controller MC68HC11F1 Data-Sheet TechData Handyboard Handy-Board-Manual Handyboard Assembling oft the Handy-Board Expansion-Board - die Doku Schaltplan und Doku des Expansion-Boards Expansion-Board - das Layout der Platine Platinenlayout des Expansion-Boards Line Sensor mit I2C-BUS Line Sensor von Krause Robotics Radencoder Tech-Manual Radencoder Ultraschall-Sonar Sonardoku Reflexkoppler Assembling oft the Handy-Board Die H-Brücke Ansteuerungsschaltung für DC-Motoren via Controller Technische Dokumentation zum Handy-Board Assembling oft the Handy-Board CMU-Camera Anschluss The Graphical User-Interface

0. Die Anschlussbelegungen des Handy- sowie des Extensionboards

Die Anschlussbelegungen der beiden Boards zu kennen und dann aus den Dokus der jeweiligen Komponenten die richtigen steuersignale herauszulesen, ist die halbe Miete zumindest für die elektronische Seite des Roboters. Da wir da jedes Jahr machen mussten (und wohl auch weiterhin müssen), soll das nunmehr etwas konstant zusammengetragen werden.

Das Handybaord ist ein kompaktes Mikrokontrollerbord mit enorm vielen Anschlussmöglichkeiten. Es zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: kompakte Bauform großer Speicher viele Anschlüsse Unterstützung vieler gängiger Sensoren und Aktoren komfortable und umfangreiche Entwicklungsumgebung in C Anzeigemöglichkeit über LCD. Onlinedebugging ohne PC Technische Daten: 16 analoge Eingänge, die auch als Digitaleinänge genutzt werden können 9 digitale Eingänge 8 digitale Ausgänge 4 PWM-Ausgänge zur Ansteuerung von kleinen Gleichstrommotoren 6 Servoausgänge zur Ansteuerung handelsüblicher Servos aus dem Modellbaubereich 4 Lego-kompatible Sensoreingänge 1 Infrarotempfänger zur Fernsteuerung über eine normale Fernbedienung oder zum Datenaustausch 1 Infrarotsender zum Senden von Daten 1 serielle Schnittstelle 1 I²C Bus (optional) Speicherhalteelko (optional) (Bei unterbrochener Stromversorgung bleibt der Programmspeicher erhalten) LCD-Display 32 KByte Speicher multitaskingfähig   Anschlussbelegung des Handyboards Anschlussbelegung des Extensionboards Nachfolgend der Versuch, so viel wie möglich Details für die kommenden Jahre durch Fotos und Verweise zu fixieren Handyboard-Draufsicht Extensionboard-Draufsicht Anschlüsse von Sonar und Infrarot-Sensoren auf dem Handboard - wahrscheinlich aber nicht korrekt das LCD-Display solo Montage Handy- und Extension-Board Handy- und Extension-Board Handy- und Extension-Board - Seite der Stromversorgung Pfostenleiste auf dem Extensiomnboard - links die Servo-Anschlüsse Blick auf die Servo-Treiber - gesteuert durch zwei Schrittmotorentreiberstufen L293D Aufsatz des LCD-Displays Aufsatz des LCD-Displays

1. Die Spannungsversorgung ...

Die Stromversorgung ist in mehrere Strecken unterteilt und alle Strecken sind über Relais-Selbsthalteschaltungen gesteuert. Alle Signale werden mit dem EIN-Taster gemeinsam zugeschalten und über den AUS-Taster wieder weggenommen.

... ist ein äußerst komplexes Netzwerk aus Relaisschaltungen, welche im einzelnen: Not-Austaster über eine Selbsthalteschaltung die Betriebsspannung von 9 Volt permanent die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt permanent die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt im Aktivzustand die Betriebsspannung von 9 Volt permanent im Aktivzustand zur Stromversorgung des Handyboards zwei mal die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt im Aktivzustand via Digitalport Ein- und Ausschaltbar digital zuschaltbare Spannungen werden werden eingangsseitig durch einen 74LS540 negiert - das erzeugt stabile - nämlich ausgeschaltene Zustände während der Initialisierung des Handy-Boards auch die Relais der zu schaltenden Einheiten ziehen einen beträchtlichen Strom (durchschnittlich pro Stück immerhin 50 mA) - es sollte also sehr wohl zwischen Aktiv- und Passiv-Phase unterschieden werden Was muss warum gesondert spannungsmäßig geschalten werden?: die Reflexkopplerzeile benötigt mit 8 Stück CNY71 sehr viel Strom und sind ausgetauscht worden gegen den Liniensensor der Firma Krause-Robotik Basis der Stromversorgungskanäle ist immer eine Relais-Selbsthalteschaltung

2. Sonaranschlüsse

	In Erfurt haben wir als Frischlinge natürlich sofort mitbekommen, was wir alles falsch gemacht haben (ein gleich vorweg: eigentlich fast alles). Messen, messen und nochmals wichtig. Es nützt gar nix, mit 30 und mehr Sensoren fahren zu wollen, wenn diese nicht richtig funktionieren. Deshalb im folgenden nun die technischen Details unserer Sensortechnik sowie Steuerungseinheiten. In den folgenden Beschreibungen verfolgen wir nicht das Ziel, einem Laien zu erklären, wie Sensorik und Aktorik funktionieren und via Software miteinender abgestimmt werden müssen. Eigentlich belegen wir nur, dass wir's kapiert haben (das ist ja eines der heimlichen Ziele des Roboking-Wettbewerbs).
	Ultraschall-Sonar Sonardoku
	Der Ultraschallsensor ... ... misst den Abstand zu einem Hindernis - dies allerdings innerhalb eines relativ großen Erfassungskegels, was ungünstig ist
	Betriebsspannung: 5V
	Anschlussbezeichnungen: Basiplatine Pin7 Digiports Echopulse oder Basiplatine Pin 9 Digiports; Expansionboard digitaler Ausgang 0 Triggerpulse-Eingang
	Abbildungen: Abbildung ohne Radencoder Abbildung mit Radencodern
	Fotos: Sonar angeschlossen Sonar angeschlossen

3. Der Liniensensor ...

	... ist in der Lage, eine vorgegebene Linie abzufahren. Wurde einmal durch die optischen Reflexkoppler ein Farbunterschied gefunden, so kann dieser durch mehrere solcher Koppler überwacht werden - dies nach dem Motto: wenn er einen Koppler verlassen hat, muss er in einen anderen Koppler einlaufen. Das lässt sich programmtechnisch auswerten.
	Line Sensor mit I2C-BUS Line Sensor von Krause Robotics
	Die Reflexkoppler ... ... sind die Augen des GOLEM II nach unten hin und sie sollen es ermöglichen, einer Kontur zu folgen: sie ziehen mit acht mal CNY71 bestückt immerhin fast 400 mA - das ist zu viel, um sie konstant laufen zu lassen - sie werden also über die Spannungsversorgung getrennt bei Bedarf zu geschalten, denn sie sollen lediglich der vorgezeichneten Linie folgen sie generieren für das zu lesende A/D-Wandler-Eingangsbit eine Spannung zwischen 0,7 Volt bei vollem Licht sowie ca. 4,94 Volt bei völliger Verdunklung - das kann der A/D-Wandler dann in HEX-Zahlen umsetzen und das Programm kann das auswerten aus den angegebenen Spannungen werden mit leichten Differenzen zueinander wirklich die Zahlen non 0D bis 255D ermittelt die einzelnen Bits der Koppler-Stufen wurden via einem 74LS541 getriggert, verstärkt und durch eine LED-Zeile zur Anzeige gebracht
	Betriebsspannung: 5V
	Anschlussbezeichnungen: I2C-BUS am Expansion-Board
	Abbildungen:

4. Die Radencoder

	Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:
	Betriebsspannung: 5V
	Anschlussbezeichnungen: Basiplatine Pin7, 12 Digiports und 8, 13 Digiports Rechts- Linkslauf
	Abbildungen:
	Abbildung

5. Die Infrarotsensoren

	Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:
	Betriebsspannung: 5V Expansionboard Plus-Reihe 24 bis 27 sowie  Minus-Reihe 24 bis 27
	Anschlussbezeichnungen: Expansionboard analoge Eingänge 24 bis 27 Reflex-Eingänge
	Abbildungen: Abbildung
	Fotos: 4 Stück Infrarot-Koppler angeschlossen 4 Stück Infrarot-Koppler angeschlossen

6. Der Kompass CMPS03

Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:

Die rollenden Augen ... ... sind ein rein elektronischer Gag, der auch 'ne Menge Strom zieht - sie sind deshalb abschaltbar Kernstück ist ein Taktgenereator (in der Frequenz regelbar) ... ... die Taktimpulse werden auf einen Zähler geschalten... ... bei der HEX-Kombination 7 setzen wir den Zähler zurück ... ... die Bits der Zählerstände werden auf einen 1 aus 8 Decoder geschalten ... ... diese werden über einen 74LS541 verstärkt ... ... und auf einem LED-6-Komplex einzeln angezeigt

7. Die CMU-Cam

	Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:
	Der Ultraschallsensoren ... ... misst den Abstand zu einem Hindernis - dies allerdings innerhalb eines relativ großen Erfassungskegels, was ungünstig ist
	Die Infrarotsensoren ... ... arbeiten eng mit dem Ultraschallsensor zusammen
	Die Namenszug im Sechzehnsegment-Display ... ... ist eine Multiplexerschaltung bezogen auf die anzuzeigenden Digits (Stellen)

8. Die rollenden Augen

Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:

Die rollenden Augen ... ... sind ein rein elektronischer Gag, der auch 'ne Menge Strom zieht - sie sind deshalb abschaltbar Kernstück ist ein Taktgenereator (in der Frequenz regelbar) ... ... die Taktimpulse werden auf einen Zähler geschalten... ... bei der HEX-Kombination 7 setzen wir den Zähler zurück ... ... die Bits der Zählerstände werden auf einen 1 aus 8 Decoder geschalten ... ... diese werden über einen 74LS541 verstärkt ... ... und auf einem LED-6-Komplex einzeln angezeigt

9. Verwandte Themen

	Da unsere Roboter ganz furchtbar viel mit Elektronik, Stromversorgung, Logik, Sensorik, Aktorik und Signalwandlung, aber auch mit Microcontrollern sowie deren Programmierung zu tun haben, können wir hier nun rein theoretisch auf fast jeden Bereich der Informatik verlinken und werden garantiert fündig. Selbst einen Datenübertragung via Schnittstellen ist erforderlich.
	Blei Akkumulatoren Lithium-Ionen Akkumulatoren elektronische Konstantspannungsregler Bereich Stromversorgung
	Elektronische Bauelemente     Bereich elektronische Bauelemente
	Z80-CPU - unser Hausprozessor ;-) Z-80-Befehlsliste Alphabetisch sortierte Dokumentation ... und so funktioniert ein Computer der LC-80   Bereich Mikroprozessor-Technik
	Logikaufgaben Schaltalgebra mittels Kanonische Normalformen Logische Schaltungszusammenfassung   Karnaugh-Veitch-Tafeln     Bereich Logik
	CPU's Blockschaltbild eines Einchiprechners Praktische Microcontroller-Technik Bereich Microcomputer und Microcontroller
	höhere Programmierwerkzeuge für Microcomputer     Bereich Programmierung
	Roboter - der GOLEm des Rabbi Loew Robotertechnik - die Grundlagen     Bereich Robotertechnik
	zur Geschichte der Daten Fernübertragung Datenübertragungsverfahren die RS232-Schnitttstelle I2C-BUS OSI Referenz-Schichtenmodell   Bereich Datenkommunikation
	Computergeschichte von-Neumann-Architektur Logo der Parallelrechnersystemee Betriebssysteme     Bereich Rechentechnik und Betriebssysteme

zur Hauptseite

© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha

© Frank Rost im November 2007