Easyelectronics.ru

Поломав около года голову над поворотной платформой своего робота (для краткости я также называю ее "Башней"), перебрав кучу вариантов ее начинки, я понял, что не стоит пытаться обьять необьятное.
Когда я начал компоновать все то, что хотелось на ней разместить, оказалось, что все оно просто не влезет. При ориентировочном размере ее порядка квадрата со стороной 14-15см со слегка срезанными (по радиусу ~10см) уголками, больше половины ее займет УЗ локатор, видеокамера, и шаговики вращения платформы и наводки камеры по вертикали. Также еще и подсветка камеры. В общем места, особенно по переднему краю, остается мало.
С другой стороны, возможно появление в будущем у меня готовых (и более компактных) модулей (сонаров, ИК дальномеров, гироскопа, компаса, и прочих вещей), ранее недоступных, что может многое изменить.
Опять же, пора переводить все в практическую сферу, - реализовать в железе хотя бы то, что уже будет стоять наверняка, и создавать базу для проверки и отладки будущих решений.
Поэтому я решил сделать контроллер поворотной платформы, и само основание платформы (поворотный узел для нее у меня давно готов).
Контроллер по возможности должен быть достаточно универсальным, чтобы не делать его заново каждый раз при добавлении новых устройств.
Вот основные требования к нему, из которых я исходил:
1. Размеры не больше размеров платформы. Крепление на стойках, деталями вниз, при этом плата является как бы "крышей" ее, до установки декоративного кожуха прикрывая содержимое платформы от пыли и повреждений.
2. Питание от основного 12в аккумулятора, связь с будущим центральным контроллером - по SPI (или I2C). Все провода, связывающие его с остальной начинкой робота, должны проходить через полую ось поворотного узла (канал D=6мм), не затираться в нем, и допускать поворот в 360 градусов (+-180).
3. Для большей универсальности желательно вывести достаточное количество портов на разьемы, причем кроме сигнальных линий, вывести на большинство разьемов также общий провод и питание +5v (а на некоторые - и +12v).
4. При отсутствии пока центрального контроллера связь робота с компом осуществляется по радиоканалу через ходовой контроллер, поэтому для удобства автономной отладки контроллера платформы она должна иметь нормальный RS232, желательно с возможностью его аппаратного отключения, когда не нужен. Также можно им пользоваться для обновления программы через BootLoader.
5. Для подключения различных автономных модулей, которые будут изготовлены для платформы в дальнейшем, и содержащих собственный контроллер, за интерфейс связи с ними кроме обычного 3х проводного (земля, питание, TTL сигнал) принят также последовательный интерфейс на базе USART с адресацией устройств, и обьединением приема с передачей на одной линии. На плате контроллера установлено 5 разьемов для этого интерфейса, с выводом на них также питания +5v, и 1 разьем USART с возможностью разделения приема и передачи (в основном для отладки).
6. Для подключения различных автономных модулей, устанавливаемых на платформу, должны быть предусмотрены дополнительные разьемы питания +5 и +12v.
7. Для вывода различной текущей информации в процессе работы контроллера, а также в процессе отладки, должен иметься интерфейс для подключения стандартного LCD индикатора 2х16 символов.
8. На плате контроллера должна присутствовать пищалка (отключаемая джампером).
9. Для экономии портов, в то же время и для расширения количества входов- выходов, для некритичных ко времени устройств, использовать регистры с буфером-защелкой, последовательной записи - параллельной выдачи 74HC595 (3шт) для управления шаговиками, включения питания камеры, УЗ дальномера, подсветки камеры, и прочих устройств, и регистр параллельного ввода - последовательного считывания 74HC165 - для опроса концевиков, оптопар, и т.п.
10. Предусмотреть вывод на разьемы 2х каналов ШИМ, 2входов АЦП, входа таймера T1.

Решено было пока отказаться от некоторых устройств, ранее планировавшихся для размещение на этой плате. В дальнейшем, если нужно, они войдут в состав самостоятельных модулей обработки сигнала видеокамеры и TSL201R.
Вот некоторые из них:
1. Схема выделения кадрового и строчного синхроимпульсов из видеосигнала камеры на микросхеме LM1881N.
2. Схема на 8 компараторах (2шт по 4) для быстрой примерной оцифровки сигнала по 8 уровням с камеры или линейки TSL201R. (Например, для поиска ярких пятен).
3. Быстрый (частота выборок до 40МГц) 8-битный АЦП для видеосигнала или TSL201R на TDA8703.
Вот что получилось в итоге:


Для контроллера поворотной платформы было решено использовать микроконтроллер PIC16F877A, по следующим соображениям:
1. Корпус DIP40 достаточно удобен в применении, допускает быструю замену, удобно разводится, имеет 33 линии портов, из которых 3 - полностью байтовые (B,C,D), 6 бит порт A и 3 бита порт Е.
2. Имеет достаточно памяти (8k слов памяти команд, 368байт регистров ОЗУ, 256байт EEPROM) и хорошо развитую периферию. Тактовая частота до 20МГц. Питание 2,0 - 5,5v.
3. Имеет простую и удобную систему команд, множество стандартных библиотек, возможно использование BootLoader.
4. Легко программируется простейшими программаторами (например, JDM).
5. Он у меня есть (10 шт). В продаже тоже полно.

Размер платы получился 140х120 мм. Можно было еще без особых проблем обрезать до 120х100 мм, но не было особого смысла. Удобство разводки и размещения важнее.
Плата двухсторонняя. На 1 стороне развести не получилось, перемычки лепить лень, использовал обе стороны. Основная разводка, естественно, снизу, что не поместилось - сверху. Также сверху выполнены экраны аналоговой части, цепей сброса и тактирования. Хотя PIC более устойчивы к помехам, чем AVR, страховка (в пределах разумного) никогда не мешала.
Разьемы установлены таким образом, чтобы можно было использовать подключение как полной колодкой, так и частями. Например, все разьемы портов допускают подключение серв, с их 3х контактными разьемами и стандартным расположением контактов земли, питания и сигнала, или автономных устройств с подключением по 3 контактам.


Снимки не очень удачные, освещение было слабое, снимал с рук, поэтому не очень четкие и плохо передан красивый темно - зеленый цвет (получился почти черным). К тому же фольга бликует и вместо чисто белого цвета местами выглядит грязной... В правом нижнем углу пока из 4 резисторов на выходе ULN2803A запаян пока один (на пищалку), остальные впаяю потом, когда уточню их номиналы (они в основном пойдут на управление подсветкой).
Кварц вместо указанного на схеме 4МГц на самом деле стоит на 16. (Можно и на 20, но пока особой нужды нет, и на 16 задержки считать удобно - 0,25мкс на команду).
На схеме нет кнопки "сброс", забыл, поставил потом на плате вместо конденсатора, а конденсатор припаял SMD снизу.
Дырки в отверстияк при пайке оставлены специально, для отмывки глицерина (если запаять с обоих сторон наглухо, останется внутри). Чтобы не подлазить под панельки для припайки сверху, рядом вынесены переходные отверстия с запаянными перемычками.
Мощные транзисторы IRF9540 с P-каналом поставлены не ради мощности, а ради малого сопротивления канала (соответственно, малых потерь напряжения). Ну и просто они у меня были под руками... Часть теплоотвода у них обрезал, чтобы не торчали.
При запайке обнаружилось, что кончается запас однорядных цанговых разьемов, пришлось частично запаять и с вилочными контактами, хоть они и похуже (лень было ехать в магазин).
Вот на всяк случай примерное распределение портов и разьемов:

Крутая плата!

Да, в плате чувствуется некая монументальность. Неоклассицизм.
Кстати, из чего это она, такая тёмная? Или крашеная? И конденсатор 10мк на сброс - не слишком ли много? Может, лучше супервизор было бы влепить?

Красивая плата. Сразу чувствуется опыт конструирования плат.

[quote="SWG"][/quote]
а почему используются выводные компоненты? Чисто из-за "наличия в загашнике"?

Ну, тут я немножко переборщил. Обычно я сигнальные дорожки делаю 0,8 - 1мм, а тут задал аж 1,5. Уже на готовой плате обратил внимание. В последнее время зрение садится, работаю в очках +2,5, а с ними пропадает глазомер и чувство пропорций...
И на плате есть несколько разрывов шин питания и земли, с переходом на другую сторону, чего я очень не люблю, пришлось компенсировать большими площадями этих шин наверху и дублированием точек связи между ними.
Ну и после удаления некоторых кусков схемы, заложенных ранее, появилось много свободного места, а уменьшать размер платы не стал.
Обычная зеленка. Правда, промочил от души, хоть и смываю потом тщательно, пока мыльная пена не перестанет окрашиваться. В натуре она просто темно- зеленая, но фотоаппарат из за большого контраста с зеркальной фольгой делает ее почти черной.
Нормально. У меня же емкость на +5в после стабилизатора на плате 1000мкф х 6,3v. Хоть ток преобразователя до 700мА, мгновенно он ее не зарядит. А вообще PICи на медленное нарастание напряжения на сбросе реагируют без проблем, там вроде триггер Шмитта на входе. Вот правда я обычно еще диод на питание для разрядки этой емкости ставлю, а тут забыл, как и кнопку. Но у контроллера PIC16F877a зона рабочего напряжения от 2 до 5, 5v, а при выключении питания кварц уже в рабочем режиме, так что проблем быть не должно. Тем более что внутренний контроль питания я включаю всегда.

С ними удобнее работать, а главное - выше надежность. Не раз наблюдал, как лопаются SMD компоненты от деформации платы или механических напряжений после пайки. Да и не вижу смысла мельчить, когда размеры платы позволяют. Как - то несуразно смотрятся детальки в 2-3мм, когда к ним идут дорожки по несколько сантиметров. Все должно быть соразмерно. А дырки для меня - не проблема. Бывало, сверлил раньше и по полторы - две тыщи на плате... Конкретно эту плату просверлил ручной сверлилкой минут за 15. И совпадение сторон получилось почти идеальное (реперы по углам сверлил сверлом 0,3 мм, их сейчас и не видать). Ну и запас навесных деталей накопился приличный, нафига еще дублировать и SMD, если необходимости нет. Да и зрение в последние лет 5 садиться стало, а когда-то глазами сотки ловил.
Паялось все обычным Советским паяльником на 220v 40Wt, которому уже лет 15-20, включенным через небольшой ЛАТР на 2А.

А вот мне не нравится.
ИМХО - очень много сверловки. Могло быть в 40 раз меньше.

Для меня это - не проблема. Зато есть много других критериев, которые для меня важней. Например, надежность работы в любых условиях. У меня всегда все работало без проблем и подолгу.
А нравится - не нравится - дела вкуса. Мне, например, не нравятся платы с дорожками - паутинками, и мелкие детали без особой на то необходимости.

Ну, для того, чтоб не лопались от пайки - не мне вас учить, что делать... Да и, думаю, не такая уж для вас проблема заиметь китайскую станцию. А размеры будут ощутимо меьше, надежность не упадет. Вот глаза - те да, новые не купишь, а резать уже поздно...
И все-таки, я б сделал на smd - перешел, и не жалею. Ибо сверлить - муторно и лениво. Основная проблема, правда - разъемы. Там приходится дырявить.

Я понимаю, что здесь не идет речь об иных вариантах. Просто вот что навеялось: глядя на Ардуино Мега размером чуть более 100х50, я понимаю, почему многие люди (именно роботостроители) полюбили эту итальянскую штучку. Действительно, чтобы создать плату, как у нашего уважаемого SWG, нужно очень и очень много знать и уметь, а еще и хотеть ;) И ясно, что она заточена под задачу - суперово. Тут спору нет.
Но взять Ардуино Мегу на чипе 1280 и прилепить к ней небольшую "уточняющую" платку с тем, чево не хватает для полного счастья - просто. Мощность и возможность развивать проект - бешенная. Там и память, и порты, и коммуникации (одних СОМ-портов аж 4 шт), и тд и тп.

Для справки: я поигрался с Ардуино и считаю, что многие проекты нет смысла на них делать. Даже хочу сейчас трансформировать один проект из Ардуино в обычный контроллер. Но! У меня тоже за плечами кой-чего есть. И спроектировать контроллер под задачу - НИВАПРОС. А для тех, кто "советские паяльники" в руках не держал, да и не мечтает схемотехникой заниматься профессионально... Тогда разные готовые пинборды - вещь рулезная. ИМХО :)

С удовольствием выслушал бы мнение автора темы: а вот, если бы сейчас начинал делать контроллер, почему не взял бы готовый? Ну, хоть PIC-овский какойнить (ведь есть же?)

С уважением

Тоже не всегда.

Это для полусерийных изделий. Для собственной кустарщины вполне подходит угловой BLS

и двойной BLD, у которого часть ножек извлекается, переворачивается и вставляется обратно

Ну, во - первых, не всегда можно найти в пределах досягаемости (а я уже не раз упоминал, что заказы через Интернет или из других городов для меня не подходят из за мороки с оплатой, доставкой, а главное - нашими почтовиками...) именно то, что мне нужно. А нужно в данном случае было линий ввода - вывода больше, чем есть у контроллера. Получается - или есть что-то сильно навороченное, и, соответственно, неоправданно дорогое, или обрезанное по минимуму, к чему еще надо что-то лепить.
Во вторых - под себя я всегда могу сделать как мне надо, и как мне удобней, приспосабливая железо под себя, а не себя под железо. Да и почти 20 лет профессиональной разработки контроллеров для нужд производства (с 76 по 95г) приучили к самостоятельности, от выбора элементной базы и алгоритмов, до разводки, распайки и монтажа.
Ну а главное, все же - это то, что сейчас я занимаюсь этим не для производства, и не для денег, а для себя. И как от всякого хобби, я должен получать от этого удовольствие по максимуму. Мне доставляет удовольствие сам процесс и каждый его этап. Мне нравится перебирать десятки вариантов, анализируя их достоинства, недостатки, и отбрасывая ненужные. Мне нравится разводить схему вручную, когда поначалу кажется, что невозможно раскрутить и на 2х слоях без металлизации, а в конце оказывается, что иногда хватает и одной стороны, а разводка поражает своей простотой коротких прямых линий, и с трудом верится, что на это было затрачено столько труда... Мне нравится решать сложные проблемы простыми средствами, - именно в этом я вижу мастерство профессионала, а не в использовании "крутых" контроллеров где надо и не надо. Мне нравится вырезать заготовку платы, с точностью до 0,1мм, выверяя стороны по линейке и углы по угольнику. Мне нравится чистая поверхность фольги, хорошо зачищенная и обезжиренная. Мне нравится смотреть, как в хлорном железе слазит медь, постепенно освобождая рисунок. Мне нравится лудить плату с глицерином, оставляя лишь тонкий ровный слой припоя, без полос и потеков. Мне нравится распаивать плату, наблюдая, как припой заливает площадки и выводы, как вода или ртуть.
Мне нравится включить первый раз питание на плату и убедиться, что все работает так, как задумано. Впрочем, иначе у меня уже давно и не бывало...
Взяв же что-то готовое, я лишаю себя всех этих удовольствий. И зачем тогда этим заниматься? Купил готового робота с Ардуиной, закачал в него пару программок из идущих в комплекте, чере пару дней все это надоело - ну и забросил нафиг, пошел с мужиками пиво пить...
Нет, "Такой хоккей нам не нужен"...
Конечно, если бы многие вещи просто так лежали бы в магазине, чтобы я мог зайти, увидеть и купить, - например, современные радиомодули, электронные компас и гироскоп, сервы, сонары, ИК дальномеры, и многое другое - так почему бы и не купить? Я сейчас как раз готовлю списочек, возможно, удастся заказать по одному из найденных каналов - доставщиков. Но и сам делать платы все равно буду. Не все еще китайцы за меня сделали, и не все еще у нас можно купить...
Но и тягаться с промышленностью по части миниатюризации - тоже не собираюсь. Обойдусь и без этого.

Слишком велика вероятность оторвать их от платы кабелем, особенно при малом размере площадок и тонких дорожках. С дырками держится намного крепче.

Это штука дуальная. иногда самостоятельное изготовление чего-либо отвлекает от более производительного применения сил....
Удовольствие-да, но кроме процесса еще желателен и результат...

Mikesoft, а SWG умудряется получать и результат, и удовольствие от изготовления.

С тех пор, как я начал заниматься цифровой техникой, а несколько позже - и программированием, ожидаемый результат, как правило, достигался всегда. Что лишало удовольствия от вылизывания и доводки, как у других... Поэтому, чтобы не превратиться в бездушную машину, штампующую продукцию, я научился получать удовольствие от всего процесса, а не только от результата. Особенно, когда делаю для себя. Сейчас уже год как я бросил работу, живу в свое удовольствие, семьи нет (живу один), деньжат пока хватает, со сроками никто не гонит, а результат в данном случае, каким бы он не был - далеко не главное. Что бы я, не прожил без этого робота? Прожил бы вполне, нашел бы другое занятие. Для меня в данном случае важнее сам процесс его создания, и бесконечного развития, добавлений, совершенствования. Когда все будет готово и добавлять будет нечего - наверное, и интерес быстро пропадет, как это бывает с теми, кто покупает готовые наборы или роботов. Побаловаться и бросить.

Знания, опыт, время есть: Вы книгу писать не пробывали, я бы купил и почитал...?

Да я не про то... Может, выразился неудачно... Просто процесс создания - он очень длинен. Можно кропотливо добывать нефть, синтезировать полимеры, отливать пластмассовые детальки - а можно купить готовое, и потратить освободиввшееся от нефтехимии время на программирование робота... Или на повышение быстродействия...
Почему-то мне кажется, что бесконечный порцесс построения робота (а он реально бесконечен) можно несколько оптимизировать - путем приложения силк тому, что даст бОльшие отличия данной модели...

Мне кажется, что в вопросе конструирования плат SWG не должен ни перед кем оправдываться.

О чём разговор! Конечно, вероятность поломки разъёма есть. Но она не столь высока - я не могу припомнить, отрывались ли у меня разъёмы на 10+ ножек. Двойные отрывались, это было. Но как говорится, «с дури и хрен отломать можно». Моё мнение - соединители под поверхностный монтаж держатся хорошо. Слухи о их хлипкости сильно преувеличены. Но если хочется повышенной надёжности - нужно брать те, что шурупчиком к плате крепятся (видел один раз такие), или же сверлить.
Но thru-hole тоже на панацея, иногда они тоже расшатываются и отрывают дорожки.

У меня к плате будет подходить куча шлейфов, специфика же ее использования такова, что я сотни раз буду ее откручивать, прикручивать, что-то подключать, отключать, многократно ворочать и дергать, а при перемещениях робота возможны и перевороты, и падения с небольшой высоты, несмотря на датчики пола и прочее. (конечно, падений в люк со 2 этажа на первый постараюсь избежать, хотя бы первое время), есть пороги, бетонные дорожки во дворе высотой от 5 до 20-25см над грунтом, в общем, стараюсь делать все покрепче.
А дырки я под разьемы сверлю такого диаметра, чтобы они вставали туго, внатяг, да еще пайка, и площадки делаю побольше (на этой плате - по 2 мм!), что дает надежную фиксацию. Уж скорее провод от разьема оторвешь. Шлейфы обычно делаю из МГТФ 0,12-0,15, сплетенного в косички, получаются и мягкие, и крепкие. Особенно если места припайки провода термоклеем залить.

Да лень мне... Вот только по форумам иногда оттягиваюсь, да домой пацаны прибегают поболтать. 40 лет отпахал без перекура, решил остаток жизни просто пожить в свое удовольствие.

Да Бог с тобой! Какие отчеты? Я, кажется, оговорился, что ДАННЫЙ контроллер заточен под задачу и никаких разговоров о "неоптимальности" не веду. Интересно было послушать мастера по поводу... По поводу как раз того, в чем я поддерживаю уважаемого Mikesoft: если интересен скорее результат, чем процесс (или, скажем так, интересны иные процессы, на более высоком творческом уровне), то всегда есть смысл рассмотреть альтернативы натур хозяйству.
Я, например, косорукий беспредельно. Мне не в кайф вырезать платы с допуском 0,1 мм. Большинство моих конструкций доделываются с помощью веревочек :) Как-то, в 81-82 годах, делали мы анализатор спектра с 8080. Ну, контроллер представлял собой такую корзину с платами (плата памяти на 2К). И в определенный момент ОЗУ не стало хватать. А ставить доп плату просто некуда! А показать результат нужно. Ну, принимал решения я, сопливый МНС, но уже с "веревочным подходом", поэтому сделали плату, повесили на шлейф и болталась она позади прибора. Замотанная в тряпочку :)
А, как известно, чего не умеешь, того и не любишь. Вот, уже теперь, когда я тоже занимаюсь контроллерами в свое удовольствие, я узнал про новые технологии типа ЛУТ - потрясная вещь! Но не думаю, что когда-то это освою. Не, мож' попробую, но получится... как всегда, с веревочками.
Зато! Взяв красивенькую платку типа Ардуино, я наиграю на ней любой алгоритм, намакетируюсь от пуза. А потом, если нужно, сделаю трансформацию в минимально необходимый контроллер. Дав изготовление мастеру :)

Так что, извините за оффтопик. А обидеть никого не хотел.

Завтра в Китай еду. Привезти Вам чегонить?

Привези чудище страшное, для любовных утех и разных извращений. А, ладно, лучше сразу по длинному пути... Привези аленький цветочек :)