Fuzee 2

multifunkční robot do krabičky od sirek

Úvodní slovo

Fuzee 2 bude novou verzí mého robota do krabičky od sirek. Bude napěchovaný technologiemi a celkovým uspořádáním i vzhledem s ebude rapidně lišit od všech krabičkových robotů.
Jméno robota je odvozeno od anglického názvu zápalek, které nezhasínají.

Proč?
Je to vlastně velmi snadné - Fuzee byl můj první robot a mnoho věcí jsem na něm nedotáhl, částečně taky proto, že jsem něco špatně navrhl nebo že mi to holt nešlo. Po nějakém tom roku, kdy se zabývám roboty a studuji elektroniku, dokáži jiš řadu věcí udělat jinak, lépe,... A strašně mám rád malé roboty se spoustou funkcí.
Hlavní podmínkou je zlepšení jízdních vlastností - třecí převod je super co se místa týče, ale velkou nevýhodou je prokluzování a to je třeba odstranit.

Požadavky

Uznávám že výpis hlavně ke konci začíná vypadat dost šíleně. Ale proč ne?

Deníček..?

Pokud se mi povede pravidelně si vyhradit nějaký čas na udržování webu, budu sem psávat poznámky o vznikajícím robotovi. Zatím však nemohu nic slíbit.

Podvozek
První velká změna. Vibrační motory byly nahrazeny výkonějšími mikro motory ze Švýcarska s označením MK04 a nějaké dodatky týkající se délky motoru a odporu vinutí. Na jejich hřídele jsou přidělýny šnekové převody, které, stejně jako celý podvozek, vyráběl opět Pepa Vandělík a msím říct, že se jedná opradu o špičkové dílo. Nejen že disky kol a ozubená kolečka vypadají v černém provedení z plastu krásně, ale celý podvozek působí neskutečným dojmem, když se podíváte na tak miniaturní převod. Slibuji si od něj především daleko přesnější přenos otáček motoru a žádné prokluzování při tomto převodu.
Šikmé uložení motorů jsem si vymyslel já (a ano, špatně se to vyrábělo), aby nezabýraly mnoho místa v oblasti, kde budou DPS.
Za zmínku stojí ještě zvětšení koleček na průměr 11 mm, kdy po jejich zbroušení (O kroužků) za účelem zvětšení styčné plochy klesne tento rozměr směrem k 10 mm.

Sesumírování při začátku psaní
Podvozek jsem měl doma již v srpnu nebo září 2012 a motory také. Prvním požadavkem byly kvadratrní enkodéry. Jelikož budou optické, hodí se na jejich vyhodnocování analogové komparátory, a tady nastal problém. Jak jich dostat na robota tolik? Nebo jak to vyřešit? Mno, nejlépe integrací v mikročipu. Trochu jsem je zkoumal a už ani nevím jak jsem narazil na řadu STM32F3, která se připravovala do výroby. V příslibu byla řada analogových periferií, například 7 analogových komparátorů. To by na 4 kanály (dva na kolo) stačilo úplně bohatě. 5 megasamplů za vteřinu z AD převodníku? Paráda. Maximální frekvence 72 MHz? Ohromný výpočetní nárůst, byť řada F4 jde až přes 160 MHz. Je jasné, že tyto čipy mají oproti atmegám ohromnou paměť na program i data, takže by zde nebyl problém ani s implementací algoritmů pro bludiště. Jenže čipy se měly začít prodávat až v lednu 2013, alespoň verze STM32F303 s požadovaným počtem komparátorů. Takže jsem začal čekat, což byla chybal, jelikož jsem mohl dělat na řadě dalších věcí a vše připravovat...
V prosinci se mi povedlo objednat z Farnellu DISCOVERY desku s STM32F303. Párkrát se tam objevilo množství kolem 20 kusů, a dost rychle mizely. S deskou přichází možnost testování.
Během podzimu 2012 jsem odzkoušel něco málo k enkodérům pomocí osciloskopu, a výsledky byly celkem uspokojivé, rozkmit hodnot by měl jít použít. Také jsme testoval senzor překážek, pozjišťoval vliv velikosti pull down odporu u fototranzistoru na výslednou naměřenou hodnotu i na citlivost na okolní světlo.
15.2.2013 jsem jeden senzor překážek propojil s DISCOVERY deskou a testoval funkčnost. Výsledky jsou na jedničku, i zobrazování vzdálenosti na ledkovém kruhu na desce.
Úplně bych zapomněl. Senzor překážky je složen z IR ledky SFH4350 a fototranzistoru SFH309FA. Obě součástky jsou od firmy Osram. Prakticky totožné komponenty, akorát v 5mm pouzdře používám na Stevovi. Tady se akorát jedná o 3mm pouzdro a trošku sníženou výkonost, tudíž dosah. Ale do těch 10 cm to reaguje i na ruku pěkně. Princip? IR ledku zapínám pulzně přes tranzistor. Po zapnutí čekám její náběžnou dobu + náběžnou dobu fototranzistoru. Poté změřím napětí na pull down odporu u fototranzistoru a ledku vypnu. Následně se cyklus může opakovat až po uplynutí určité doby vyčtené s datasheetu pro danou velikost proudu IR ledkou (cca 0,5 A) a délku jejího zapnutí. Tak mě napadá, ani jsme při nynějším testu neodečítal okolní světlo.


Bluetooth modul by měl být od firmy Rayson s označením BTM160. Umožňuje pracovat v režimu virtuálního sériového portu a má rozměry kolem 16x14 mm. Nyní k němu vybírám smd anténu.

Po předběžném posčítání spotřeby jednotlivých komponent jsem někde kolem 250 mA + pulzně 500 mA do senzoru překážek. Hledal jsme vhodný regulátor napětí a rozhodl se pro dva ADP124. Je to low drop stabilizátor na 3,3 V, má enable pin a dokáže dodávat 500 mA, proto dva. Vyrábí ho firma Analog Devices a měří v bezpinovém pouzdře cca 3x3 mm.

Reproduktor již mám doma také delší dobu. Jedná se o repráček z Nokie 5310 (kteoru jsem dříve používal, ale není vykuchaná, repráček jsme objednával nový). Svými rozměry cca 12x5x4 mm mi ideálně pasuje do konceptu Fuzeeho 2 (nic jsem o něm nezmínil, tak hned další odstavec). Zkoušel jsem ho připojit přes kabely a Jack k mobilu nebo PC a bude vyžadovat zesilovač. Uvažoval jsem o stavbě nějakého miniaturního z max. dvou trandů, jelikož danou tématiku jsme nedávno dělal ke zkoušce. Ale nakonec mi poradil Matěj a budu testovat zesilovač třídy D od Analog Devices v integrované podobě.

Tak v čem že bude především a už z "dálky" Fuzee 2 tak odlišný? Vzhledem a uspořádáním. Dlouho jsem si hrál s rozmístěním základních několika prvků. Podvozek měl být situován tak, jak na prvním Fuzeem, osa kol uprostřed. Ale během učení se na zkoušky mě napadla převratná věc - posunout podvozek ke kraji robota tak, že osa kol je úplně na konci. Co z toho? Jednak daleko více volného místa na DPS. Berte taky v potaz, že senzor čáry bude na druhé desce, která bude moct sahat až k podvozku (viz obrázek modelu). Zlepší se i vlastnosti při sledování čáry - senzor bude dál od osy otáčení diferenciálního podvozku, takže robot bude moct reagovat dříve na čáru, z čehož plyne že teoreticky se bude moct pohybovat rychleji. A především s emi tento neotřelý návrh velmi líbí. Vidíte na obrázku, kde mají být ty dva plošňáky? Tak vepředu mezi nima bude umístěn reproduktor směrem dopředu. Nahoře budou čtyři senzory překážek, BT modul a slot na microSD kartu. Baterie? Tušíte? Bude ukryta mezi oběma DPS. Už ji mám i doma - LP382030, tloušťka 3,8 mm, kapacita 190 mAh.
Model - podvozek a balzové destičky




Model ze Cinemy 4D
Postuopně ho snad budu doplňovat o další součástky, jakmile budu trochu rozhodnut, kam přijdou. Ani nyní to není finální, červená krabička vzadu je slot na microSD kartu, čedá uprostřed je BT. Je pravděpodobné, že si své místo již po několikáté opět prohodí.


To by v základu mohlo být vše. Až mě napadně něco dalšího, udělám nějaký test nebo něco obdobného, přidám to sem. Ještě pro doplnění, h-můstek je opět integrovaný A3901.