Projekt: Roboter. Florian Grohnert. Semih Kisakaya

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Brigitte Walter
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1 Projekt: Roboter Team: Florian Grohnert Semih Kisakaya

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung...3 Abweichungen...3 Arduino Atmega Überblick:...4 Stromversorgung:...4 Speicher:...4 Ein- und Ausgänge:...4 Kommunikation:...5 Programmierung:...5 Automatischer (Software) Reset USB Überstromschutz:...5 Physische Merkmale:...5 Bluetooth-Shield v Mode Switch...7 Status-LED...7 Anleitung...7 Die Hauptplatte...7 Frontsensoren...9 Ultraschallsensor...9 Fahrgestell...10 Funktionsbeschreibung...10 Schaltpläne...10 Sonar...10 Bluetooth...11 Layouts...12 Sonar...12 Bluetooth...13 BOM...13 Reflexion...14 Anhang...14

3 Einleitung Als Projekt haben wir einen Roboter. Dieser ist von einem früheren Schüler gebaut und programmiert worden. Die Aufgabe ist diesen Roboter zu erweitern. Ebenfalls muss die Sonar - Leiterplatte nochmal angefertigt werden. Danach wird der Roboter durch ein Bluetooth Modul erweitert. Dazu wird eine neue Platine angefertigt und ein Programm in C geschrieben. Der Roboter soll durch Bluetooth von einem PC evtl. Smartphone gesteuert werden. Abweichungen Wir haben eine Platine für das Bluetooth Bee Modul hergestellt. Das Bluetooth Bee konnten wir aber nicht mehr verwenden und brauchten ein Bluetooth Shield. Die Platine kann daher auch nicht verwendet werden. Unser Plan war es 48,28 auszugeben, aber es wurden 110,38 da wir neue Boards bestellen mussten. Arduino Atmega1280

4 Überblick: Das Board hat 54 digital I/O Ports, davon PWM Outputs, 4 Hardware UART Ports, 16 analog Eingänge, einen 16Mhz Kristall Oszillator, einen USB Anschluss, betriebsstrom Buchse, einen ICSP Header und einen reset Taster. Zum Betrieb muss der Arduino Mega per USB mit dem Computer verbunden werden oder per Gleichstrom Netzteil oder Batterie mit Spannung versorgt werden. Stromversorgung: Er kann per USB Verbindung oder regulären Adapterkabel mit Strom versorgt werden. Die Umschaltung erfolgt automatisch. Externer Strom kann per Gleichstromadapter oder Batterie erfolgen. Der Adapterstecker kann mit einem 2,1mm Stecker eng geschlossen werden, der innen eine positive Spannung hat. Er kann mit einer Spannung von 6 bis 20 Volt versorgt werden. Die empfohlene Spannung liegt aber Zwischen 7 und 12 Volt. Wenn eine Spannung von weniger als 7V verwendet wird, kann das Board unstabil laufen, weil der 5V Pin weniger als 5V bereitstellen kann. Der Voltregulator kann überhitzt werden, wenn mehr als 12V Spannung anliegt und das Board kann beschädigt werden. Strompins: VIN Strom kann auch durch diesen Pin bereitgestellt werden oder von hier abgegriffen werden 5V Stromquelle mit der das Board versorgt wird 3V3 Wird vom FTDI Chip erzeugt. Maximale Stromstärke sind 50 ma. GND Masse Pin (Ground). Speicher: Der ATMega1280 hat 128 KB Flash Speicher. Ein- und Ausgänge: Jeder der 54 digitalen Pins auf dem Arduino Mega können als Eingänge oder Ausgänge genutzt werden. Im Betrieb läuft er mit 5V. Jeder der Pins kann ein Maximum von 40mA senden und empfangen. Sie haben einen Internen Pull-Up Widerstand von kohm. Pins mit speziellem Funktion: Serial ( 0 und 1 ) wird genutzt um serielle TTL Daten zu Empfangen und zu Senden. Diese Pins sind mit den passenden Pins des FTDI USB-to-TTL seriellen Chips verbunden.

5 Externe Interrupts ( 2 und 3 ) können konfiguriert werden um bei geringen Werten, ansteigenden oder fallenden Flanken oder bei einer Wertänderung zu triggern. PWM ( 2 bis 13 ) stellt 8-Bit Ausgänge mit der analog Write Funktion zur Verfügung. LED ( 13 ) ist mit dem digitalen Pin 13 verbunden. LED an = Pin High LED aus = Pin Low Der Arduino Mega hat 16 analoge Eingänge. Pins auf dem Board: AREF Referenze Spannung für die Analogeingänge. Reset setzt im LOW Zustand den Mikrocontroller zurück. Kommunikation: Der Arduino Mega hat Einrichtungen um mit einem Computer, mit anderen Arduinos oder anderen Mikrocontroller zu kommunizieren. Der ATMega1280 stellt eine (5V) serielle Kommunikation bereit (Pins 0 (RX) und 1 (TX), sowie ). Ein FTDI ( USB-Adapter) kanalisiert diese serielle Kommunikation um dem Computer einen virtuellen COM Port bereitzustellen. Eine Monitor Funktion erlaubt den Empfang und Versand von Textdaten von und zum Arduino Board. Eine serielle Datenverbindung erfolgt über jeden beliebigen digitalen Pin des Arduino Mega. Programmierung: Programmierbar mit Arduino Software. Das Board hat einen Bootloader, der ohne externe Hardware einen neuen Code auf den Chip schreiben kann. Automatischer (Software) Reset USB Überstromschutz: Der Arduino bietet eine zusätzliche Sicherheit. Es schützt den Computer vor zu hohen Stromstärken und Kurzschlüssen. Wenn mehr als 500mA Strom über den USB fließen wird der Strom durch eine Sicherung unterbrochen. Physische Merkmale: Länge: 10,2 cm Breite: 5,33 cm 3 Schraublöcher Zwischen Pin 7 und 8 ist ein 4,04 mm Abstand, der nicht dem üblichen Lochraster entspricht

6 Bluetooth-Shield v2.2 Das BT Schild V2.2 ist eine serielle Schnittstelle, ein Bluetooth-Modul mit einem Masterund Slavemodus. Es ist kompatibel mit den Arduino-Borads und kann direkt auf ein Arduino draufesteckt werden. Für die Kommunikation mit einem Arduino oder mit dem PC wird der UART-Port verwendet. Über einen Jumper kann man TXD und RXD mit den D-Eingängen verbinden. Wie sie verbindet werden müssen, kann bei jedem Board anders sein.

7 Mode Switch Die Mode-Schalter ist mit PIO11 angeschlossen, wenn es auf CMD geschaltet ist und es eingeschaltet wird. Das Modul empfängt Daten und gibt Antworten im CMD-Modus. Im DATA-Modus wird er die Befehle nicht akzeptieren. Status-LED Wenn der Strom eingeschaltet wird blinkt die LED alle 2 Sekunden. Wenn das Board durch eine serielle Schnittstelle verbunden wird blinkt es 2 mal pro Sekunde. Anleitung Die Hauptplatte Diese Leiterplatte ist das Anschlussboard zwischen den einzelnen Leiterplatten. Es werden alle Pins vom Arduino direkt angeschlossen. Um eine einfache Verbindung mit den anderen Leiterplatte zu gewährleisten, werden Wannenstecker benutzt. Flachkabel werden zum verbinden der Baugruppen verwendet. Ein Reset Knopf ist eingebaut wurden, um einen Programm neu zu starten. Über den Jumper sind zwei Fotowiderstände zur Lichtmessung verfügbar. Die Energieversorgung erfolgt an der Hauptplatte in Form von sechs Mignon Batterien.

8 Die Erweiterungen Motortreiber Steuert die Motoren des Roboters, sodass er in alle Richtungen fahren kann. Er regelt die Geschwindigkeit beider Motoren unabhängig voneinander. Frontsensoren

9 Die Frontsensoren steuern die Lichtschranken, erkennen Objekte und haben einen Linienverfolger an der Front. Ultraschallsensor Der Ultraschallsensor ist digital und analog angeschlossen. Er befindet sich in einem Gehäuse mit einer Adapterplatine. Er wurde auf einem Servomotor montiert und kann in einem Schwenkbereich von 0 bis 180 messen.

Fahrgestell Das Fahrgestell verfügt zwei 6V Getriebemotoren. Funktionsbeschreibung Es muss ein Programm in den Arduino geschrieben werden.

10 Fahrgestell Das Fahrgestell verfügt zwei 6V Getriebemotoren. Funktionsbeschreibung Es muss ein Programm in den Arduino geschrieben werden. Dieses Programm wird über dem USB-Kabel zum ATMega transportiert. Über den Wannenstecker und dem Flachbandkabel müssen alle Platinen mit dem Hauptleiterplatte in Verbindung kommen. Damit der Roboter endlich losfahren kann, muss der Jumper in die Stiftleisten neben der Eingangsspannung eingesetzt werden. Damit sie wieder stoppt muss ebenfalls der Jumper raus genommen werden. Schaltpläne Sonar Wurde neu gemacht

11 Bluetooth Konnten wir nicht verwenden

12 Layouts Sonar Wurde neu gemacht

13 Bluetooth Konnten wir nicht verwenden BOM Bestell- Nr. Einzelpreis Gesamt Stückzahl Firma 10Pin Xbee Sockel 2mm Raster PRT ,87 1,74 2 Watterott Bluetooth Bee WLS125E1P 21,51 21,51 1 Watterott IC L 293 D 1,15 1,15 1 Reichelt 0,08 0,40 5 Reichelt Wannensteck WSL 10G er 10polig, gerade

14 Fotowidersta LDR 07 nd 0,89 3,56 4 Reichelt Steckbare AKL Anschlusskle mme 2polig,RM5mm 0,46 5,06 11 Reichelt Stiftleiste für STL Anschlusskle mme 2-polig, RM5mm 0,25 5,06 11 Reichelt DFRobot EXP-R ,80 Mega mit Atmega 2560 Arduino compatible 32,80 1 EXP Tech DFRobot EXP-R ,80 ATMEGA8U2 Serial Light Adapter (Arduino Compatible) 8,80 1 EXP Tech Stackable Bluetooth Shield : BT Shield v2.2 (Master / Slave) 18,50 1 EXP Tech EXP-R ,50 Summe: 96,27 Reflexion Im großen und ganzen hat uns das Projekt gefallen, aber ein anderes Projekt wäre für uns besser gewesen. Den Roboter zum Laufen zu bringen war kein Problem für uns, nur ihn über Bluetooth zu steuern war sehr kompliziert und haben wir leider nicht hin bekommen. Die Platine vom Motortreiber wurde ebenfalls erneuert. Anhang Die Datenblätter befinden sich mit in dem Ordner, wo die Dokumentation drin ist.

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