Pingubot
Autores: Bastian & Furri (orden alfabetico)
Ultima version: beta 4.01
Ultima actualizacion: 7 de Agosto de 2011
Contenido |
[editar] Introducción:
Pingubot es una placa de hardware libre basada en pinguino. Este diseño integra todas las capacidades de una Pinguino con el añadido de dos drivers para mosfet(*) para control de tracción diferencial conectados a los canales PWM, integra dos pulsadores y dos interruptores de libre configuración, comunicaciones serie, dos leds indicadores configurables, situa juntos en la parte frontal de la placa 8 pines, 3 digitales y 5 analógicos para facilitar la conexión de un sistema sensorial, tambien incorpora un diodo o un MOSFET de protección en caso de inversión de polaridad.
El proyecto Pingubot incluye dos placas de sensores para conectar a la CPU en el conector central, que permiten de manera facil y rápida la conexión de distintos sensores. Una de las placas está diseñada para construir robots rastreadores (seguidor de linea). Está compuesta por 8 sensores óptico-reflexivos (CNY70). La otra es una placa con dos LDR (sensores de iluminación) y un receptor de IR. Además tiene conectores que permiten conectar sensores de ultrasonidos, de distancia por IR, finales de carrera, interruptores tipo reed, servos, etc.
(*) Los drivers para mosfet no están pensados para atacar motores de forma directa salvo que sean motores de potencia baja o moderada tipicos de robots de aprendizaje como los Copal, Pololu, Servos trucados, etc. Los hemos usado por tres motivos, el primero es que va mas fino que el tipico L293D, el segundo que permite el control de velocidad y sentido de giro con dos señales digitales y el tercero es que se pueden pedir de forma gratuita como sample en Microchip.
[editar] Pingubot V4.01 (Beta)
En esta versión se corrigen "bugs" en la serigrafia de la versión anterior (3.04). También se incorpora a la serigrafía el logo de Pingubot y la URL de la página del proyecto: www.pingubot.com.
Se intercambian las señales 7 y 17 para concentrar todas las entradas analógicas en el conector central. Esto se hace para evitar posibles problemas de configuracion como señales digitales de los pines 13 al 17. Los problemas se pueden presentar, por que si te configura como entrada alanógica alguna de las señales de la 13 a la 17 todas ellas se configuran como entradas analógicas, quedando sin efecto la función pinMode() sobre estas señales en la función setup(). Esto podia presentar problemas en el control del sentido de giro del motor 1.
Se añade al diseño un MOSFET en paralelo con el diodo de protección. El MOSFET se pone como alternativa al diodo, ocupando el mismo espacio que este en la placa. De esta forma se puede optar por un dispositivo de protección u otro en el montaje de la placa.
[editar] Archivos de esta versión
El diseño de la placa de Pingubot se han realizado con la versión FREE de EAGLE 5.11.
- Proyecto de EAGLE comprimido: Archivo:Pingubot4-0-1 Logo.rar
- Esquema: Archivo:Esquema Pingubot CPU V4-0-1.pdf
- Pistas cara TOP: Archivo:Pingubot-cpu v4-0-1 logo TOP.pdf
- Pistas cara BOTTOM: Archivo:Pingubot-cpu v4-0-1 logo BOT.pdf
- Serigrafía cara TOP: Archivo:Pingubot-cpu v4-0-1 logo SerigTOP.pdf
- Serigrafía cara BOTTOM: Archivo:Pingubot-cpu v4-0-1 logo SerigBOT.pdf
Los archivos pdf de las pistas y la serigrafía están a escala 1:1.
[editar] Placa de sensores sigue-líneas
Como complemento a la placa Pingubot se ha diseñado una placa de sensores ópticos para la construcción de robots velocistas o rastreadores (sigue lineas). Esta placa dispone de 8 sensores CNY70 para leer la posición de la linea y se puede conectar directamente al conector central de la CPU de Pingubot.
Los conectores de la CPU y de esta placa de sensores, se han diseñado para que se puedan conectar uno al otro directamente mediante conectores macho-hembra. Al conectarse de esta forma, los sensores quedan orientados hacía abajo.
Los diodos emisores de los CNY70 se conectan en serie de dos en dos para reducir el consumo de corriente de la placa. Los sensores se conectan con la resistencia de polarización del transistor entre el emisor y masa. La salida del sensor es el emisor del fototransistor, lo que significa que una superficie reflectante blanca producirá tensiones de salida del sensor próximas a la tensión de alimentación (5v),y las superficies oscuras o la asuencia de superficie reflectante producirá tensiones de salida próximas a 0v.
La salida de los sensores se pueden leer tanto en analógico como ene digital. Si se conecta directamente a la CPU los sensores centrales de la placa se conectan a las señales analógicas de pingubot (señales 13 a 17, excepto en la versión 3 que solo se conectan a las analógicas de la 13 a la 16).
Los valores de las resistencias de polarización de los sensores son orientativos. Estos valores son fruto de mi experiencía con estos sensores, aunque se pueden polarizar perfectamente los sensores con otros valores de resistencia, por lo que se puede optar por otros valores de resistencias. Debe tenerse en cuenta que el cambio de los valores de las resistencia puede afectar al alcance o las interferencias de luz externa. En el caso de la resistencia de polarización del diodo, no debe de reducirse su valor ya que esto puede dañar el sensor de manera irreparable.
[editar] Archivos
- Archivos de EAGLE: Archivo:8CNY-10x3-Curva V1.2.rar
- Esquema: Archivo:Esquema 8CNY-10x3-Curva V1.2.pdf
- Pistas Cara TOP: Archivo:TOP 8CNY-10x3-Curva V1.2.pdf
- Pistas Cara BOTTOM: Archivo:BOT 8CNY-10x3-Curva V1.2.pdf
- Serigrafía cara TOP: Archivo:SerTOP 8CNY-10x3-Curva V1.2.pdf
- Serigrafía cara BOTTOM: Archivo:SerBOT 8CNY-10x3-Curva V1.2.pdf
[editar] Versiones anteriores
furri->(CAMBIAR A CRONOLOGIA)
[editar] Tarribot 2.0
La idea original surgió en la contrucción de la electronica de Tarribot 2.0, formada por una placa intermedia que incorporaba todos los accesorios (etapa de potencia L293D, comunicaciones serie, interruptores, pulsadores y salida de sensores) dejando un zocalo donde enchufar una tarjeta pinguino original.
[editar] Pingubot 1.0
La primera versión de Pingubot era una placa igual que la de Tarribot 2.0 pero en PCB, el diseño original se hizo con el programa ExpressPCB.
Aqui teneis un video donde podeis ver al primer robot que incorpora esta placa
Y aqui una variación de ese mismo robot compitiendo en el CES San Jose de Malaga.
[editar] Pingubot 2.x
A raiz de la incorporación de Bastian al proyecto y gracias a su experiencia con Eagle la cosa mejora notablemente ya que nos permite hacer modificaciones de forma rapida y controlada.
En esta versión la placa ya incluye todos los componentes en una sola placa incorporando tanto el circuito del pinguino 1.1 como el de la "shield" pingubot 1.0.
Toda la circuiteria se implementa sobre una placa de 80x60 mm realizable a una sola cara.
[editar] Pingubot 3.0.1
En esta versión, se redistribuyen los componentes sobre la placa para un mejor trazado de la misma, y se reduce el tamaño a 80x50mm.
Se cambia la distribución de señales en el conector central de la placa, situando las señales analógicas en el "centro" del conector.
Tambien se añaden al diseño un diodo para evitar inversiones de polaridad de la alimentación y dos conectores de salida de alimentación de 5V.
Archivos del diseño en formato Eagle:
Pingubot_Beta_301.zip
[editar] Lista de Materiales
CPU de Pingubot
- 1 x PIC 18F2550 ó 18LF2550
- 1 x resonador de 20 MHz --| se puede sustituir por 1 x cristal de cuarzo de 20Mhz + 2 x condensador 22pF
- 1 x Zocalo dip 28 pines 0,3"
- 1 x Condensador 220nF
- 1 x Condensador 100nF
- 1 x Condensador Electrolítico 22uF
- 1 x Condensador Electrolítico 10uF
- 3 x Pulsador CI 6x6
- 1 x Switch DIP 2p
- 4 x Diodo led 3mm
- 2 x MCP14E5 ----------------------|Opcionalmente se pueden utilizar MCP14E4 y MCP14E3
- 2 x Zocalo dip 8 pines 0,3"
- 1 x Conector USB tipo B para CI
- 4 x Resistencias 470 Ohm | 1/4W
- 5 x Resistencias 10 KOhm | 1/4W
- 2 x Resistencias 3,3 KOhm | 1/4W
- 1 x Diodo 1N4007 -----------------|Opcionalmente se puede sustituir por un MOSFET IRF5305 TO220 (Solo en la versión 4)
- 1 x Regulador 7805 TO220 ---------|Opcionalmente se puede sustituir por un LDO L4940V5
- 1 x Disipador para TO220
- 1 x Conector 2,54 macho 2vias ----|
- 1 x Conector 2,54 Hembra 2 vias --|Se pueden sustituir por un conector CI Tornillo 2 Vias
- 2 x Terminales para Hembra ------|
- 1 x Tira de pines paso 2,54 Macho (15 pines)
- 1 x Tira de pines paso 2,54 Hembra (11 pines; pueden ser acodados)
- 1 x jumper configuracion paso 2,54
Placa sensores de linea
- 8 x CNY70
- 8 x Resistencias 4,7 KOhm | 1/4W
- 4 x Resistencias 56 Ohm | 1/4W
- 1 x Tira de pines paso 2,54 Macho(11 pines; pueden ser acodados)
Placa multisensorial
- 1 x Tira de pines paso 2,54 Macho(11 pines; pueden ser acodados)
- 1 x Tira de pines paso 2,54 Macho Vertical(23 pines)
- 5 x Resistencias 10 KOhm | 1/4W
- 1 x Resistencias 100 Ohm | 1/4W
- 1 x Condensador Electrolítico 4,7uF
- 2 x Resistencias LDR
- 1 x Sensor infrarrojos TSOP34838
[editar] Enlaces
[editar] Internos
[editar] Externos
- Página oficial del proyecto Pingubot
- Pingubot en xBot.es
- Pingubot en Robótica Lúdica
- Pingubot en foro de ARDE
