Voeding

Keuze voedingsspanning

Als keuze van de voedingsspanning hebben we 3 soorten batterijen besproken namelijk de welgekende 9V batterij, 4AA(1,5V) of de lipo-batterij.

Deze hebben elk hun voor en nadelen:

-De 9Volt batterij kan veel minder energie leveren dan 4AA baterijen(ongeveer 1/3).

-De lipo-batterij is te duur voor in deze situatie te gebruiken, maar moesten we niet budget beperkt zijn zouden we zeker kiezen voor een lipo-batterij.

De keuze gaat dus naar 6xAA batterijen die een totale voltage van 9V.

De houder kun je hier kopen.

Microcontroller

Keuze microcontroller 

Als keuze van de microcontroller hebben we gekozen voor een ATmega32u4. 

Deze is een 8-bit controller van het bedrijf ATMEL, hij heeft ook 6 analoge ingangen die we moeten gebruiken voor het inlezen van de sensoren.

Daarboven heeft hij een voldoende werkfrequentie (16MHz), zodat elke cyclus voldoende snel doorlopen kan worden. Het grote voordeel ook dat deze compatibel is met arduino, welke een open source is en waarvan je heel wat voorbeeldprogramma's kan vinden op het internet, je kan hem ook verbinden met een usb-doggle wat in ons geval een vereiste is.

Je kan deze microcontroller hier kopen.

Enkele belangrijke parameters:

Key Parameters

Parameter

Value

Flash (Kbytes):

32 Kbytes

Pin Count:

44

Max. Operating Frequency:

16 MHz

CPU:

8-bit AVR

# of Touch Channels:

14

Hardware QTouch Acquisition:

No

Max I/O Pins:

26

Ext Interrupts:

13

USB Transceiver:

1

USB Speed:

Full Speed

Sensoren

Keuze sensoren

We hebben een opstelling gemaakt om te kijken welke sensor we het best kunnen gebruiken. We hebben aan de hand van 3 verschillende sensoren beslist welke dat we zullen gebruiken. We hebben dit met 3 testopstellingen getest.

1) CNY70
Hier onder zie je de basis schakeling.

De sensor bestaat uit een scherp licht en een infrarood emitter, Het licht schijnt naar de oppervlakte en de fototransistor vangt de weerkaatsing van het licht op.

voordelen:
-> Goede range
-> Alles zit in het zelfde component ( gemakkelijk te schakelen)
-> Werkt op 5V
Nadelen:
-> Vrij duur in vergelijking van de andere componenten

Je kan hem hier aankopen

Arduino code:
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);
  Serial.println(sensorValue);
  delay(100);
}
2) TCRT5000
Het principe is hetzelfde als de CNY70

Voordeel:
-> Zeer goede range
-> Goedkoper in vergelijking dan de CNY70

Je kan hem hier aankopen

3) Wit LED en fotodiode.

Dit was gewoon een test, we gaan deze opstelling niet gebruiken. Aangezien dat de range te klein was.



Je kan de waardes bekijken op de volgende linken:
Wit LED: Klik hier
CNY70:  Klik hier
TCRT5000: klik hier



Het besluit van deze opstellingen is dan de TCRT5000 de beste range heeft en het best reageert. Dus we gaan verder werken met de TCRT5000

Zie tabel:

			Witte opervlak		Zwarte oppervlak
Sensor	R1(ohm)	R2(ohm)	min	max	min	max	Range	Ruis
CNY70	82	10k	372	381	885	886	509	0,96%
Z: witte led O:Fotodiode	720k	-	24	39	469	507	470	2,15%
TCRT5000	-	1k	24	27	996	1010	970	0.92%

Motor driver

Keuze H-brug

Wij hebben voorlopig gekozen voor de L298P, de p staat voor PowerS020. 

Voordelen + specificaties van de L298P

• Werking spanning tot 46V 
• piekstroom = 4A
• Lage saturatie spanning

       

• Warmtebeveiliging zit in de driver
• nominale stroom H-brug=> Vss=7V

Specificaties motor

• max stroom motor (stall current)=> 1.6 A stall.
• nominale stroom motor=> 100mA

Als we de specificaties vergelijken zien we dat we genoeg speling hebben met onze H-brug, zoals de piekstroom van onze motor gaat tot 1.6A en de h-brug kan werken tot 4A. De motor werkt op 6V en de H-brug op een Vss van 7V

Op deze hyperlink kan je de L298P kopen: klik hier

De motoren

De motoren hebben we gekozen aan de hand van de wielen, de motor bevat een gear box. Deze motor heeft een vrij groot koppel voor de toepassing en de berekende topsnelheid is 1,4 m/s, zodat deze robot rap genoeg kan rijden.

De motor heeft:
-verhouding van 50:1
-idiaal bij 6V (werk bij 3-9V)
-toerental van 625 tr/min
-nominale stroom=100mA
-piekstroom = 1,6A
-een koppel van 5oz-in (1,1kg-cm)

We hebben enkele berekeningen gezocht op het internet en we kwamen op 0,05seconden vooraleer de topsnelheid bereikt is. Dit is praktisch onmogelijk, dit zal in praktijk uitvoerig getest moeten worden.

Hieronder vindt je onze berekeningen:

D=diameter=42mm=0.042m
T=toerental=625RPM
d*3.14*T=v
0.042*3.14*625=82,425 m/min=1,37375m/s

Koppel:

t=tijd
v= snelheid m/s
m=massa=0.45kg
r=straal wiel=0.021mm
T=15(oz-in)= 0.10592327749995nm
n=aantal motors=2

t=(v*m*r)/(T*n) t=(1.3*0.45*0.021)/( 0.10592327749995*2) t=0,05799008626789233843631202420943 sec =0,05 sec



De keuze van de motoren vindt je hier.

Tevens hebben we ook al gezocht hoe we deze motoren gaan bevestigen op de printplaat, dit doen we aan de hand van deze bevestigingsarmen.

De wielen

We hebben gekozen voor wielen met een vrij kleine diameter en een relatieve grote dikte , de grote reden hiervan is omdat de leerkracht ons vertelde dat er vorige jaren wel wat problemen waren met een te grote diameter en ook dat de wielen ook niet dik genoeg waren.

Onze wielen hebben het grote voordeel (aangezien van de dikte) dat ze een goede grip hebben op het papier en dat ze ook snel kunnen aanzetten, wat dus theoretisch idiaal zou zijn voor deze robot zodat we dus een snelle aanzetsnelheid hebben en goeie grip in de bochten. De wielen hebben een diameter van 42 mm en een dikte van 19mm.

We hebben gekozen voor wielen van Polulu, omdat onze motor ook van polulu zal worden gekozen zodat de as mooi past in de binnendiameter van het wiel.

;

De keuze van de wielen vindt je hier.

Met 2 achterwielen zonder een voorwiel ben je natuurlijk half verloren, daarom hebben we gekozen voor een ball caster. Deze ball caster bevat dus een bal, die alle kanten kan draaien, die erg precies draait en een kleine draaicirkel hebben.

Deze ball caster is dus idiaal voor een robot met 2 wielen.


De keuze van de ballcaster vindt je hier.

Voorwoord

Voor de toevallige voorbijganger of al dan niet bewust bezoeker, welkom op onze blog!
Laat me toe om ons even voor te stellen. Wij zij studenten van de hogeschool Gent waar wij de richting professionele bachelor in elektronica afstudeerrichting automatisering (mond vol) volgen.
Ondertussen zijn we al in het derde jaar beland. Ons team bestaat uit 4 personen namelijk Niels De Booser, Dries De Groote, Robbert Van Cauteren en Dries Van Hessche. Wat dit hopelijk sterk maakt (zal binnen enkele maanden blijken) is dat elke persoon een krak is in bepaalde onderdelen.

Bij elke nieuwe vorderingen zal deze blog geupdate worden.

De opdracht:
1. Goedkoop. Richtprijs : 50€
2. Zo snel mogelijk : streefdoel : 1m/s (recordhouder 2012 : 0,47m/s)
Gemiddelde snelheid van 3 na elkaar correct afgelegde toeren van het parcours.
3. Zwarte lijn op wit papier (kopieermachine), minimum kromtestraal : 10cm, lijndikte : 1,5 cm, minimum
afstand tussen 2 lijnen : 10 cm. Minimale onderbrekeningen mogelijk.
4. Kruispunten mogelijk! De robot dient altijd rechtdoor te rijden.
5. De robot moet werken onder “normale” lichtomstandigheden in het labo. Hou rekening met zonlicht,
tl-lampen, flits van fototoestellen, scherpstellen (infrarood) van fototoestellen, …
6. Afmetingen : tijdsmeting gebeurt in een “chronotunnel” waar de robot moet doorrijden.
Binnenafmeting tunnel : 12x12x12 cm. Tunnel wordt voorafgegaan door een rechte baan van 30cm.
Meting gebeurt d.m.v. een lichtsluis op 5 cm hoogte.
TUNNEL RAKEN = NIET CORRECT VOLGEN VAN HET PARCOURS
7. Eenvoudige hardware : 1 energiebron (bvb. 4 AA-batterijen), goedkope dc-motoren, h-brug, ...
8. Licht sensor array -> uitlezing lineaire afwijking van de te volgen lijn
9. PID regeling
10. Wireless communicatie (infrarood?) – Geen LCD display op de line follower – 1 power on/off button,
1 start/stop monostabiele schakelaar. De robot begint te rijden met de laatst opgeslagen waardes.
11. Alle instellingen (Kp, Ki, Kd, debug on/off, calibratie, maximum snelheid, maximum acceleratie, start,
stop, …) zijn aanpasbaar / worden gevisualiseerd via een pc programma. Programma is zo
gebruiksvriendelijk mogelijk.
12. Uiteindelijke robot moet op een eigen printplaat gebouwd worden. Maak gebruik van smd
componenten waar mogelijk / nuttig.
13. Alle beslissingen moeten technisch onderbouwd worden. Maak hiervoor per team 1 blog waarop je
minimum 1 maal per week uw technische vorderingen post.

14. De uiteindelijke robot dient vergezeld te worden van een “instructable” : een volledig stappenplan

waarin uitgelegd wordt hoe de robot kan nagebouwd worden, inclusief printplaat, componentenlijst,

software, … De robot MOET VOLLEDIG na te bouwen zijn met courant verkrijgbare onderdelen.

15. Alle software nodig om de instructable te volgen / het eindproduct te gebruiken moet gratis zijn voor

de eindgebruiker

16. Spoilers niet vergeten!!

En tot slot het parcour: