VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY"

Oldřich Černý
před 5 lety
Počet zobrazení:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY DEPARTMENT OF CONTROL AND INSTRUMENTATION PÁSOVÝ ROBOT BELT ROBOT PROJEKT DO PŘEDMĚTU BROB BROB THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Jakub Vávra, Alexander Korotynskiy, Oleksandr Makedonenko Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D. BRNO

2 Raspberry Pi 2 Model B Jako hlavní řídící jednotka robota je využit minipočítač Raspberry Pi 2 Model B v1.1. Na něj jsou připojeny další periferie přes sběrnici I2C a GPIO piny. Na Raspberry Pi je nainstalována linuxová distribuce Debian Lite. Parametry Raspberry Pi 2 A 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU 1GB RAM 4 USB ports 40 GPIO pins Full HDMI port Ethernet port Combined 3.5mm audio jack and composite video Camera interface (CSI) Display interface (DSI) Micro SD card slot VideoCore IV 3D graphics core 2

3 Ultrazvukové senzory HC-SR04 Pro kontrolu překážek nacházejících se před robotem jsou použity tři ultrazvukové senzory HC-SR04. Tyto senzory jsou schopny změřit vzdálenost od 2 do 400 cm s přesností až 3mm. Moduly obsahují vysílač, přijímač a řídící elektroniku. Základní popis funkce [2] 1. Using IO trigger for at least 10us high level signal, 2. The Module automatically sends eight 40 khz and detect whether there is a pulse signal back. 3. IF the signal back, through high level, time of high output IO duration is the time from sending ultrasonic to returning. Test distance = (high level time velocity of sound (340M/S) / 2. Vstupy a výstupy [2] 1. 5V Supply 2. Trigger Pulse Input 3. Echo Pulse Output 4. 0V Ground Elektrické parametry Working Voltage DC 5 V Working Current 15mA Working Frequency 40Hz Max Range 4m Min Range 2cm MeasuringAngle 15 degree Trigger Input Signal 10uS TTL pulse Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in proportion Dimension 45*20*15mm 3

4 Dálkový ovladač Merkur RC1 Na robotu je použit dálkový ovladač od firmy MERKUR. V dálkovém ovládání je použit vysílač TX-SAW 433 od firmy Aurel a v příjímací části na robotu je použit čip MICRF211 od firmy Micrel. Celý systém spolu komunikuje přes radiový signál na frekvenci MHz. Dálkový ovladač má čtyři směrová tlačítka a čtyři tlačítka pro další funkce. Komunikace s Raspberry Pi je zajištěna pomocí čtyř pinů, na nichž se po stisknutí tlačítka DO nastaví binární kombinace. Výstup DO Tlačítko DO Výstup F (Forwad) 0111 B (Backwards) 1011 L (Left) 1110 R (Right) (Fnc 1) (Fnc 2) (Fnc 3) (Fnc 4)

5 Rozvodná deska robotu Námi navržená deska obsahující DCDC měnič, konektor pro AD převodník a optočleny CNY70 a napěťové děliče a konektory pro ultrazvukové senzory HC-SR04. Vzhled rozvodné desky Figure 1 Rozložení rozvodné desky Figure 2 Jednoduchá vizualizace rozvodné desky s AD převodníkem 5

AD převodník AD7997 Pro připojení optočlenů CNY 70 je použit desetibitový AD převodník AD7997. Komunikace s Raspberry Pi je řešena přes I2C sběrnici.

6 AD převodník AD7997 Pro připojení optočlenů CNY 70 je použit desetibitový AD převodník AD7997. Komunikace s Raspberry Pi je řešena přes I2C sběrnici. AD převodník je osazen na jednoduché desce a s ní zasunut do hlavní rozvodné a napájecí desky robotu. Vlastnosti [6] 10-bit ADC with fast conversion time: 2 μs typ 8 single-ended analog input channels Specified for VDD of 2.7 V to 5.5 V Low power consumption Fast throughput rate: up to 188 ksps Sequencer operation Automatic cycle mode I 2 C -compatible serial interface supports standard, fast and high speed modes Out-of-range indicator/alert function Pin-selectable addressing via AS Shutdown mode: 1 μa max Temperature range: 40 C to +85 C 20-lead TSSOP packag Figure 3 Blokový diagram AD převodníku 6

Detekce objektů je realizována na základě jejich odrazivosti IR záření, z

7 Optočlen CNY70 Optočleny CNY70 jsou kompaktní řešení obsahující zdroj i detektor IR záření. Detekce objektů je realizována na základě jejich odrazivosti IR záření, z čehož vyplývají problémy s citlivostí na některé materiály. Detektor je řešen pomocí fototranzistoru a je citlivá na záření o vlnové délce 950nm. 7

8 DCDC měnič s LM2596 Pro napájení Raspberry Pi používáme miniaturní DCDC měnič s čipem LM2596. Výstupní napětí se nastavuje pomocí trimeru a měnič je k Raspberry Pi připojen přes rozvodnou desku. Dále se z něj pomocí 5V napájí i ultrazvuková čidla. Vlastnosti čipu LM2596 [7] 3.3V, 5.0V, 12V, 15V, and Adjustable Output Versions Adjustable Version Output Voltage Range, 1.23 to 37V +/- 4%. Maximum Over Line and Load Conditions Guaranteed 3.0A Output Current Wide Input Voltage Range Requires Only 4 External Components 150Khz Fixed Frequency Internal Oscillator TTL Shutdown Capability, Low Power Standby Mode High Efficiency Uses Readily Available Standard Inductors Thermal Shutdown and Current Limit Protection Moisture Sensitivity Level(MSL) Equals1 8

9 Motory SX QCEF Pro pohon robotu jsou využity krokové motory SX QCEF, které jsou řízeny pomocí driveru DRV8825. Technické parametry [8] 9

Drivery DRV8825 Pro řízení krokových motorů jsou využity dva drivery DRV8825. Základem driveru jsou dva H-můstky a drivery také umožňují mikro krokování, 32mikrokroků na krok.

10 Drivery DRV8825 Pro řízení krokových motorů jsou využity dva drivery DRV8825. Základem driveru jsou dva H-můstky a drivery také umožňují mikro krokování, 32mikrokroků na krok. Vlastnosti [9] PWM Microstepping Stepper Motor Driver Multiple Decay Modes 8.2-V to 45-V Operating Supply Voltage Range 2.5-A Maximum Drive Current at 24 V and A = 25 C Simple STEP/DIR Interface Low Current Sleep Mode Built-In 3.3-V Reference Output Small Package and Footprint Protection Features Zjednodušené schéma [9] Specifikace Maximální hodnoty [9] Doporučené provozní hodnoty [9] 10

Modul KM2 Modul KM2 slouží k propojení motorových driverů a

zajišťuje komunikaci s Raspberry Pi přes sběrnici I2C.

11 Modul KM2 Modul KM2 slouží k propojení motorových driverů a motorů, obsahuje mikrokontroler ATMega8, který řídí drivery a zajišťuje komunikaci s Raspberry Pi přes sběrnici I2C. Přes modul KM2 je dále připojena baterie a z něj je napojeno napájení do DCDC měniče. Figure 4 Rozložení modulu KM2 strana driveru [10] Figure 5 Rozložení modulu KM2 strana mikrokontroleru [10] 11

12 [1] Raspberry Pi 2 B v1.1, [2] Ultrazvukové senzory HC-SR04, [3] Dálkový ovladač Merkur RC1 Přijímač, [4] Dálkový ovladač Merkur RC1 Vysílač, [5] AD převodník AD7997, [6] Optočleny CNY70, [7] DCDC měnič s LM2596, [8] Motory SX QCEF, [9] Drivery DRV8825, [10] Modul KM2, 12

Podobné dokumenty

Projekt BROB B13. Jízda po čáře pro reklamní robot. Vedoucí projektu: Ing. Tomáš Florián

Projekt BROB B13. Jízda po čáře pro reklamní robot. Vedoucí projektu: Ing. Tomáš Florián FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCHTECHNOLOGIÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY Projekt BROB 2013 B13. Jízda po čáře pro reklamní robot Vedoucí projektu: Ing. Tomáš Florián Autoři práce: Martin