Udeleženci letošnjih »Ljetnih škola tehničkih aktivnosti«, ki so se odvijale od 29.06 do 09.07. in od 03.08. do 13.08. v NCTK (»Nacionalni centar tehničke kulture«) Kraljevica, na Hrvaškem, so se odlično zabavali med različnimi aktivnostmi, ki so jih zanje pripravili izkušeni vodje in mentorji. Bilo je res raznoliko, vse od modelarstva, ustvarjanja na 3D tiskalniku, robotike, elektrotehnike, mikrokontrolerjev, kajakaštva, orientacije v naravi, kopanja…
Glavna tema letošnjih Škola je bila izdelava robotskega hroščka, simpatičnega šestnogega izdelka iz vezane plošče, ki je dobil ime Robobuba (slika 1). Za premikanje Robobube skrbita dva vgrajena servo motorja, njuno delovanje pa krmili krmilno vezje, ki je nameščeno v glavi hrošča (slika 2). Ravno opis krmilnega vezja in programiranje njegovega delovanja pa bosta temi tega članka.
Prvi primerki Robobube so kot krmilno vezje uporabljali Arduino Uno ploščico, ki je bila sprogramirana prek Arduino razvojnega sistema. Vendar so si vodje zastavili cilj, da si udeleženci Škole sami izdelajo svoje krmilno vezje, ob tem pa bi mlajši uporabili že dokončan Arduino program, starejši pa bi sami napisali svoj Bascom-AVR program. Pred nami je bila zahtevna naloga načrtovanja krmilnega vezja, ki bi bilo združljivo z Arduinom, obenem pa dostopno tudi za programiranje prek drugih razvojnih platform.
Od Arduina do krmilnega vezja
Vsi, ki so se že kdaj ukvarjali z Arduinom vedo, da na Arduino Uno ploščici ni ravno veliko “elektronike”: našli bomo seveda izvrstni mikrokontroler ATmega328P, kakšen čip za serijsko komunikacijo in programiranje, napetostni stabilizator, nekaj konektorjev in – to je tudi vse. Od “pravega” krmilnega vezja se vendarle pričakuje nekaj več: ne le to, da se neposredno nanj lahko priključijo različni senzorji in motorji, ampak tudi to, da zagotovi napajanje tem motorjem. Poleg tega bi moral na ustrezen način zaščititi občutljive priključke mikrokontrolerja tudi za primer morebitnega nepazljivega ravnanja in ga obenem ščititi pred motnjami, ki lahko pridejo iz okolice. Seveda vedno obstaja tudi želja, da bi bilo takšno vezje poleg vsega tudi univerzalno, namreč da bi bilo z njim mogoče krmiliti delovanje različnih robotov.
Ko sem razmišljal o vseh teh zahtevah, poleg tega pa še na vnaprej določeno velikost tiskanega vezja in dejstvo, da bodo nanjo spajkali komponente tudi udeleženci, ki še nimajo kakšne večje izkušnje v zvezi s spajkanjem, sem na koncu sestavil vezje, katerega shema je prikazana na sliki 3. Če ga vzamemo kot enega izmed klonov slavnega Arduina, bomo opazili:
- imata enak mikrokontroler, ATmega328P (IC1),
- napetostni regulator IC2, ki skrbi za stabilnih 5 V, v tem primeru je to LP2950-5,
- reset tipko,
- 16MHz kvarc kristal,
- rdečo LE diodo LED2, ki signalizira, da je ploščica priključena na ustrezno napajalno napetost,
- rumeno LE diodo LED1, priključeno na PB5 priključek mikrokontrolerja, ki z utripanjem označuje, da se v mikrokontrolerju nahajata bootloader in testni program,
ISP konektor za programiranje ter
konektorje KB5-0, KC5-0, KD7-4, KD3-0 in 5V-GND, ki so na shemi označeni z modro barvo.
Na teh “modrih” konektorjih se nahaja večina priključkov, ki so običajno dostopni na standardni Arduino UNO ploščici. Priključki so označeni glede na priključke mikrokontrolerja, s katerimi so povezani: KC0 je na primer povezan s priključkom PC0. Zaradi pomanjkanja prostora na tiskanem vezju sem se moral odpovedati standardnemu Arduino označevanju, povezava med uporabljenimi in standardnimi Arduino oznakami pa je prikazana v Tabeli 1. Razlike se nanašajo le na način označevanja, sicer pa so vse funkcionalnosti posameznih priključkov popolnoma enake.
Krmilno vezje za Robobubo (1)
2016_SE237_54
