\documentclass[a4paper]{report} \usepackage{amsmath} \usepackage{german} \usepackage{epsfig} \usepackage{caption2} \begin{document} \begin{titlepage} \null \vfil \begin{center} \begin{tabular}{p{12cm}} \hline\\[1ex] {\large\bf\centering TUD VDE Roboterwettbewerb 2003\\}\\ \\ {\small\centering Christian Ro{\ss}berg, Samuel Hildebrandt\\ mailto:robot@fiasko.dyndns.org\\}\\ {\large\bf\centering Aluminator\\}\\ \hline \end{tabular}\\ \end{center} \begin{center} \epsfig{file=eps/title.eps}\\ \end{center} \end{titlepage} \tableofcontents \listoffigures %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{Aufgabenstellung} Die ausf\"uhrliche Aufgabenstellung und Wettbewerbsbedingungen k\"onnen im \emph{Lastenheft TUD Roboterwettbewerb 2003} entnommen werden. \section{Zusammenfassung} \subsection{Bahnverfolgung} Der Roboter soll aus einem Startbereich heraus eine auf einer Fahrbahn aufgebrachte schwarze Linie finden und ihr dann folgen. Der Roboter mu{\ss} diese Linie dann durchgehend \"uberdecken und zwei vollst\"andige Runden fahren. Ziel ist eine m\"oglichst kurze Zeitdauer. \subsection{Schu{\ss} von der Mittellinie} Der Roboter soll von f\"unf verschiedenen Startpunkten aus mit einem sandgef\"ullten Tennisball bis zur Mittellinie des Wettbewerbfeldes fahren und von dort aus jeweils einen Distanzschu{\ss} auf das Tor machen. Das Tor wird durch einen gepulsten Infarotsender markiert. Bewertungskriterium ist die Anzahl der geschossenen Tore. \subsection{Torserie} In dieser Aufgabe soll der Roboter seine F\"ahigkeiten kompiniert unter Beweis stellen. Auf der Linie von Aufgabe 1 werden 3 sandgef\"ullte Tennisb\"alle gelegt. Der Roboter mu{\ss} aus dem Startbereich die Linie finden, jeweils einen Ball einsammeln und ihn in das Tor schie{\ss}en. Dabei darf der markierte Strafraum nicht befahren werden. Bewertungskriterium ist die Anzhal der geschossenen Tore. Bei Punktgleicheit entscheidet die k\"urzere Zeit. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{L{\"o}sungsidee} \section{Allgemeines} \subsection{Motivation} Die Motivation f\"ur die Teilnahme an dem \emph{VDE TUD Roboterwettbewerb 2003} bekamen wir, als wir eher zuf\"allig die Vorbereitungen zu dem \emph{VDE TUD Roboterwettbewerb 2002} gesehen haben. Entwicklungspunkte waren f\"ur uns \begin{itemize} \item Modularit\"at, bessere Planung und Entwicklung der Komponenten \item Robustheit, sowohl elektrisch, als auch mechanisch, um ein langlebiges Produkt zu schaffen \end {itemize} \subsection{Gesamtkonzept} In den einzelnen Aufgabenbereichen werden teilweise verschiedene L\"osungen gefordert, dazu z\"ahlen \begin{itemize} \item Autonome Bewegung \item Linienerkennung/Objekterkennung \item IR-Signalerkennung \item Ballschussfunktion \end{itemize} Jede Funktionsgruppe ist modular auf einer eigenen Platinen aufgebracht. Dies sichert ein schnelles, platzsparendes Anordnen der Module auf dem Roboter. Die Verbindung zwischen den Modulen wurde durch geeignete Steckverbindung realisiert.\\\\ Die von uns verwendete Rechteckform hat den Vorteil das wir bei maximaler Ausnutzung der Grundfl\"ache sehr flexibel unsere Baugruppen darauf verteilen k\"onnen. Gleichzeitig wird die Grundplatte als Masseleitung f\"ur alle elektrischen Komponenten und als K\"uhlblech f\"ur alle Leistungsteile benutzt. Der Akku wurde \"uber den Motoren angebracht um so eine optimale Gewichtsverteilung zu erm\"oglichen und eine gr\"o{\ss}tm\"ogliche Achslast auf die angetriebenen R\"ader zu bringen. \section{Aufgabe 1} Bei dieser Aufgabe kommt es einerseits auf Geschwindigkeit andererseits auf die Zuverl\"assigkeit der Linienverfolgung an.\\ Damit eine m\"oglichst gro{\ss}e Geschwindigkeit erreicht wird, werden die Motorentreiber zwar mit 5V gesteuert, jedoch, die Motoren mit 6V betrieben. Um eine m\"oglichst robuste Schaltung zu konstruieren, die auch Geschwindigkeitsreglung erm\"oglicht, musste jeder Motor mit einem eigenen Motorentreiber ausgestattet werden.\\ F\"ur die Linienverfolgung haben wir folgendes konstruiert. Die Detektoren sitzen links und rechts neben der Linie. Falls jetzt von den Detektoren die Linie detektiert wird, weil die Linie einen Bogen macht, erkennt das die Elektronik und regelt die Richtung nach, das Prinzip nennt sich Reflex-Lichttaster-Methode, siehe Kapitel \ref{IR-Schaltung}. Weiter aussen sitzen jeweils nochmals links und rechts solche Detektoreinheiten, falls die inneren Sensoren einen Fehler haben. Dieser kann durch einen zu starken Kurvenradius auftreten, oder durch einen Messfehler. Bei Bedarf kann hier st\"arker nachgeregelt werden um so zu gew\"ahrleisten, das der Roboter die Linie nicht verl\"asst. \section{Aufgabe 2} Das Fahren mit dem Ball, Anpeilen des Tores, sowie das Schiessen ab einer Linie geh\"oren zu den Schwerpunkten dieser Aufgabe.\\ Bei der Ballf\"uhrung kam es darauf an, das dieser nicht aus seiner F\"uhrung herausrollt, die Schwierigkeit hierbei war es, das der Ball mindestens bis zur H\"alfte aus dem Roboter herausragt.\\ Das Anpeilen des Tores erfolgt \"uber sogenannte TSOPs. Diese Sensoren sind auf eine Frequenz von 38kHz ausgelegt und man brauch sie nicht speziell durch einen Hochpass zu filtern. Da die Sensoren auf digitale Signale ausgelegt sind, musste noch eine spezielle Schaltung realisiert werden, siehe Kapitel \ref{IR-Peilung}.\\ Wir haben insgesamt 4 TSOPs verwendet. Diese haben wir in 3 Fotodosen eingepackt, wobei in der mittleren Einheit, 2 TSOPs eingebaut sind. Die beiden \"ausseren, die links und rechts aussen am Roboter angebracht sind, haben als Aufgabe die Ferndetektierung, die beiden Mittigen Sensoren haben die Aufgabe das Tor auf geringe Entfernung auszumachen, dabei hilft es, das wir dort 2 TSOPs verbaut haben, welche mit einem Pappstreifen r\"aumlich getrennt sind. Das Lastenheft liess es zu den Abschussmechnismus per Hand zu spannen, wir haben uns jedoch entschieden einen autonomen Mechanismus zu bauen, der ein schnelles Nachspannen, ohne menschliches Eingreifen erledigt. Hierbei entschieden wir uns f\"ur eine Zahnstangen-Feder-Konstruktion, siehe Kapitel \ref{Abschussmechanismus}.\\ Der Abschuss an einer Linie erfolgt durch die Liniensensoren die uns auch schon in der Linienverfolgung zur Verf\"ugung standen. Detektieren Sie die Linie, wird der Ball abgeschossen. \section{Aufgabe 3} Die letzte Aufgabe ist eine Zusammenf\"uhrung der beiden vorhergehenden Aufgaben, mit einer zus\"atzlichen Anforderung. Diese besteht darin zu erkennen ob ein Ball mitgef\"uhrt wird oder nicht. Hierzu nehmen wir wieder die bekannte Reflex-Lichttaster-Methode aus der Linienverfolgung zur Hilfe. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{Mechanik} \section{3D-Ansicht} \begin{center} \begin{figure}[!h] \epsfig{file=eps/3d.eps}\\ \caption{3D-Ansicht} \end{figure} \end{center} Als Konstruktionsmaterial f\"ur den gesamten Roboter wird Aluminium eingesetzt, damit erzielten wir den besten Kompromiss zwischen Stabilit\"at und geringem Gewicht. Die Grundplatte wurde aus 2-mm-Blech gefertigt, die Akkuhalterung aus 1-mm-Blech. Neben Blech ist auch Winkelprofil (30x15 mm, 3 mm stark) verbaut, um eine ausreichende Stabilit\"at zu erhalten. Lediglich f\"ur die Halterung des Getriebemotors der Abschussvorrichtung wurde Edelstahl verwendet, da kein ausreichend gro{\ss}er Aluminiumwinkel zur Verf\"ugung stand.\\ Die Verkleidung wird ebenfalls aus Aluminium hergestellt, das nach Abschluss aller Arbeiten poliert wird.\\ Um den Verkabelungsaufwand etwas zu reduzieren, wird die Grundplatte als Masseleitung verwendet. Die Platinen sind mit Abstandhaltern aus Kupferrohr montiert, die auf der L\"otseite der Platinen angel\"otet sind. Einige Platinenlayouts wurden durch diese Ma{\ss}nahme wesentlich vereinfacht.\\ Die Antriebsmotoren wurden weit vorn montiert, da sich ein gezogenes Objekt bekanntlich besser steuern l\"asst als ein geschobenes.\\ Um die asymmetrische Gewichtsverteilung durch den Motor des Abschussmechanismus zu kompensieren, kann der Akku seitlich verschoben werden. Eine symmetrische Gewichtsverteilung ist f\"ur die gleichm\"a{\ss}ige Belastung beider Antriebsmotoren wichtig. %\newpage \section{Frontansicht} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/front.eps}\\ \caption{Frontansicht} \end{center} \end{figure} In der Frontansicht kann man gut die Positionierung der Infrarotsensoren f\"ur die Tordetektierung erkennen. In den \"au{\ss}eren beiden schwarzen Zylindern (Filmdosen) ist jeweils ein TSOP eingebaut, in dem mittleren zwei. Die \"au{\ss}eren dienen zur groben Ausrichtung in gr\"o{\ss}erem Abstand, f\"ur die Feinjustage sind die mittleren Sensoren zust\"andig, die bedingt durch den schmaleren Spalt im Deckel der Filmdose eine geringere Reichweite haben.\\ Die Ballf\"uhrung wird mittels zweier Aluminiumwinkel realisiert. In einem ist ein Infrarotsensor integriert, der erkennt, ob sich ein Ball in der F\"uhrung befindet.\\ Angedeutet ist das Hinterrad erkennbar. Es besteht aus einem Kugellager (Au{\ss}endurchmesser 16 mm), das mit zwei Muttern auf einem Gewindestab fixiert ist. Dieser wird an zwei Stellen von unten an der Grundplatte befestigt. Um die Ger\"auschentwicklung bei scharfen Kurven zu reduzieren (Kugellager rutscht seitlich), wurde die Lauffl\"ache mit Klarlack \"uberzogen. \newpage \section{Seitenansicht} \label{Abschussmechanismus} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/right.eps}\\ \caption{Seitenansicht} \end{center} \end{figure} Die f\"ur den Schuss notwendige Energie wird in einer Schraubenfeder gespeichert. Die Feder wird gespannt, indem ein Zahnrad die Zahnstange nach hinten bewegt. Von dem Zahnrad wurden einige Z\"ahne entfernt; wird diese Stelle beim Spannen erreicht, dann erfolgt der Abschuss. Die Motoransteuerung wird dadurch wesentlich vereinfacht, da nur eine Drehrichtung ben\"otigt wird.\\ Als Anschlag dient ein Zylinderstift, der quer durch die Zahnstange gesteckt ist und im vorderen Teil des Roboters gegen zwei Bleche st\"o{\ss}t. Gleichzeitig bet\"atigt dieser Stift einen Rolltaster, wenn die Feder fast vollst\"andig gespannt ist.\\ Um die Zahnstange genau genug f\"uhren zu k\"onnen, verwenden wir eine aus Aluminium gefr\"aste F\"uhrung. Damit ist gew\"ahrleistet, dass ein Schuss genau senkrecht zur Vorderkante des Roboters erfolgt.\\ Die technische Realisierung des Schussmechanismus war eines der gr\"o{\ss}ten Probleme beim Roboterbau, da keines der Teammitglieder viel Erfahrung mit mechanischen Konstruktionen hatte. \newpage \section{Draufsicht} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/top.eps}\\ \caption{Top Ansicht} \end{center} \end{figure} \newpage \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/extern_connector.eps}\\ \caption{Schematische Anordnung der 5 Buchsen} \label{Buchsen} \end{center} \end{figure} Von oben erkennt man, im geschlossenen Zustand, 1SUB-D 9-polige Buchse, 2 Drucktaster, 2 LEDs und 5 Buchsen, welche in spezieller Anordnung, siehe Abbildung \ref{Buchsen}, angebaut worden sind, siehe Bild oben, davon 4 rote und 1 schwarze.\\ Die 9-polige SUB-D Buchse dient zur Programmierung der C-Control.\\ Mit Hilfe der 2 Drucktaster k\"onnen wir die C-Control bedienen, die 2 Taster der C-Control wurden einfach herausgef\"uhrt und an den beiden externen Tastern angeschlossen. Dabei entspricht der rote Taster, dem RESET-Taster und der gelbe Taster dem START-Taster, farblich gleich denen auf der C-Control gehalten. Dasselbe gilt f\"ur die Leuchtdioden, hier haben wir die ACITVE-LED der C-Control durch eine gr\"une Leuchtdiode, hier befindet sich der Roboter in der Programmabarbeitung, und die RUN-LED durch eine rote Leuchtdiode dargestellt. Zu beachten ist, das die ACTIVE-LED auf der C-Control gelb ist, bei uns jedoch die externe Leuchtdiode gr\"un, da f\"ur uns die Farbe Gr\"un f\"ur den Aktiven Modus logischer erschien.\\ Die im nachfolgenden mit externe Spannungsversorgung bezeichnete Ger\"ateeinheit bezieht sich auf die mit GND und 6V EXTERN bezeichneten Buchsen und einer geeigneten Spannungsversorgung. Diese sind f\"ur + und - Pol farblich gekennzeichnet. Die 3 Buchsen, welche im Dreieck die wir in das Geh\"ause eingelassen haben dienen verschieden Betriebsmodi umzuschalten. Wir haben hierbei die Wahl zwischen fahren mit Akku, fahren mit externer Spannungsversorgung und laden des Akkus. Wird die Kurzschlussbr\"ucke auf AKKU und POWER gesteckt, so wird der Roboter aus dem Akku gespeist. Falls die Kurzschlussbr\"ucke auf 6V und POWER, so liefert eine externe Spannungsversorgung die Betriebsenergie. Um den Akku auch mit m\"oglichst wenig aufwand laden zu k\"onnen, braucht man die Kurzschlussbr\"ucke nur auf 6V und AKKU stecken, bei Anschluss einer externen Spannungsversorgung. Dabei ist darauf zu achten das keine Ladeschaltung im Roboter vorhanden ist, das heisst, das die Ausg\"ange eines geeigneten Ladeger\"ates an den Roboter angeschlossen werden sollten.\\ Insgesamt sollen alle externen Anschluss-, Tast- und Kontrolleinrichtungen uns das arbeiten am st\"andig geschlossenen Roboter erleichtern. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{Schaltungen} \section{Hauptplatine} Aufgabe:\\ Die Hauptplatine hat die Aufgabe die Spannung des Akkumulators, 6V, auf 5V umzuwandeln und der C-Control und den anderen Komponenten zur Verf\"ugung zu stellen. Desweiteren die ersten Bearbeitungsschritte f\"ur die Signale, welcher sp\"ater den Motorentreiber steuern aufzubereiten.\\ Mechanisch besitzt die Hauptplatine noch die Funktion die C-Control zu tragen und ihre Ein- und Ausg\"ange f\"ur uns gruppiert zur Verf\"ugung zu stellen.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Der 74HC00 ist ein logisches 4-fach NAND, es ist f\"ur die Ansteuerung der Motoren, welche an JP3 und JP4 angeschlossen sind, gedacht. Er negiert jeweils einen INPUT-Eingang des Motortreibers, siehe Kapitel \ref{Antrieb}, und somit kann Vorw\"arts- und R\"uckw\"artsbetreib umgeschalten werden. Es werden beide Motorentreiber unabh\"angig voneinander angesteuert. Die Steuerung geschieht durch die auf der C-Control befindlichen Software.\\ An dem Eingang des Spannungswandlers liegen 6V an, am Ausgang kann man 5V nutzen. Da normalerweise der Spannungswandler eine gr\"osseren Potentialdifferenz zwischen Ein- und Ausgang bedarf, haben wir den Low Drop Spannungsregler eingesetzt. Die Kodensatoren am Ein- und Ausgang des Spannungswandler verbessern das Regelverhalten. \newpage \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/main_sch.eps,angle=90}\\ \caption{Schematic der Hauptplatine} \end{center} \end{figure} \newpage \section{Motortreiber} \subsection{Antrieb} \label{Antrieb} Aufgabe:\\ Die Motorentreiber haben die Aufgabe die Antriebsmotore zu steuern, die Treiber sind f\"ur Vorw\"arts und R\"uckw\"artsbetrieb ausgelegt.\\ Wir haben die Motorentreiber doppelt ausgelegt, da wir f\"ur jeden Motor eine getrennte Schaltung verwenden.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Der Motorentreiber IC L293B gibt ein Pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal auf den Ausgang, das ist ein Signal, welches ein definierte Zeit auf HIGH-Pegel steht und danach auf den LOW-Pegel abf\"allt. Mit Hilfe dieser Signalform l\"asst sich auf einfache Weise die Drehzahl des Motors steuern.\\ Um den maximal m\"oglichen Ausgangsstrom zu erh\"ohen haben wir jeweils 2 Halbbr\"ucken parallel geschaltet. Die Drehrichtung des Motors wird \"uber die beiden INPUT-Pins festgelegt. Wenn man beide INPUT-Pins auf denselben Wert setzt, kann man den Motor bremsen. Das geschieht jedoch nicht, wenn die ENABLE-Pins auf LOW-Pegel gesetzt sind, also dreht der Motor nur wenn man die ENABLE-Pins auf HIGH-Pegel setzt, dadurch wird, durch st\"andiges umschalten des Pegels der ENABLE-Pins, das PWM-Signal erzeugt.\\ Die Dioden D1 bis D4 werden als Freilaufdioden bezeichnet. Diese sollen Spannungsspitzen, die beim schalten induktiver Lasten, wie es ein Motor ist, zur\"uckhalten. Wir benutzen daf\"ur die mitgelieferten 1N5400.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/driver_sch.eps,scale=.85}\\ \caption{Schematic des Motortreibers f\"ur den Antrieb} \end{center} \end{figure} \newpage \subsection{Abschu{\ss}mechanismus} Aufgabe:\\ Diese Platine hat die Aufgabe den Motor des Abschu{\ss}mechanismus zu steuern, und somit den Abschu{\ss}mechanismus zu spannen oder f\"ur das Abschiessen freizugeben.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Die Motorensteuerung f\"ur den Abschu{\ss}mechanismus funktioniert anders als die in Kapitel \ref{Antrieb} beschriebene Motorentreiber, da hier der Weg den der Motor zur\"ucklegt begrenzt werden muss. Dies geschieht mit Hilfe eines Rolltasters, welcher an JP3 angeschlossen ist, und dem 74HC10, dies ist ein 3-fach NAND Gatter. Es wird eine logische Funktion hardwareimplementiert, welche den Zustand des Abschu{\ss}mechanischmus pr\"uft und den Folgezustand berechnet, dies geschieht \"uber den Rollschalter, welcher an 2 NAND Gattern, IC3A und IC3B, einmal richtig und einmal negiert anliegt. Das Negieren geschieht \"uber die Transistorschaltung um Q2 und Q3. Desweiteren wird an einem NAND Gatter gepr\"uft ob abgeschossen werden soll Pin 10 und Pin 11 des IC3B, und an dem anderen, Pin 7 IC3A, ob geladen werden soll. Mit Hilfe des 3ten NAND Gatters, IC3B, werden die Ausg\"ange der beiden vorhergehenden NAND Gatter verkn\"upft und so wird entschieden welche Aktion das Relais ausf\"uhrt. Das Relais funktioniert als Umschalter, in der einen Schaltposition wird einfach die Spannung auf den Motor gegeben, in der anderen Position wird der Motor kurzgeschlossen und so die maximale Bremswirkung, ohne Energieumwandlung erzielt.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/driver_simple_sch.eps}\\ \caption{Schematic des Motortreibers f\"ur den Abschussmechanismus} \end{center} \end{figure} \newpage \section{IR-Lichtschranken} \subsection{Schaltung} \label{IR-Schaltung} Aufgabe:\\ Diese Platine kann bis zu 6 einzelne IR Detektoreinheiten aufnehmen und deren Signale auszuwerten und an die Eing\"ange der C-Control weiterleiten. Eine Detektoreinheit besteht aus einer Infrarotdiode und einem Fototransistor. F\"ur den Roboter ist der Einsatzzweck die Weg- und Ballerkennung.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Wir haben uns hier f\"ur die Reflex-Lichttaster-Methode entschieden, bei dieser werden Helligkeitsunterschiede erkannt. Die Infrarotdioden, auf Connector JP2 gesteckt, senden infrarotes Licht aus, welches von hellem Untergrund reflektiert wird und von den Fototransistoren, auf Connector JP3 gesteckt, aufgenommen wird und diese leitend werden. Wenn der Stromfluss durch die Fototransistoren gross genug ist, wird der Transistor, f\"ur die 6 Detektoreinheiten, Q1 bis Q6, auch leitend, und an einem digitalen Eingang der C-Control, \"uber Connector JP1 angeschlossen, wird ein HIGH-Pegel gemeldet. Ist der Untergrund dunkel, werden der Fototransistor nicht leitend, somit wird der Transistor, f\"ur die 6 Detektoreinheiten, Q1 bis Q6, nie leitend und es kommt ein LOW-Pegel an der C-Control an. Die Widerst\"ande R1, R2 und R15 bis R17 begrenzen den Strom f\"ur die Infrarotdioden, der 6 Widerstand befindet sich auf der Frontconnector-Platine. Die Widerst\"ande R3, R4 und R11 bis R14 begrenzen den Strom der dahinterliegenden Schaltung. Mit Hilfe der Potentiometer kann man die Empfindlichkeit regeln, dabei gilt je gr\"osser der Widerstand, desto empfindlicher ist die Schaltung.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/ir-detect-multi_sch.eps,angle=270}\\ \caption{Schematic des IR-Lichtschranken} \end{center} \end{figure} \newpage \subsection{Diagnoseboard} Aufgabe:\\ Das Diagnoseboard ist eine einfache Schaltung die uns den Zustand der Detektoreinheiten veranschaulichen soll.\\ Es ist ein Aufsatz auf die vorhergehende Schaltung.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Diese Schaltung wird zwischen die IR-Lichtschranken-Platine und der C-Control gesteckt. Auf dieser Platine befinden unter andanderem 6 Leuchtdioden, jede dieser Leuchtdioden repr\"asentiert eine Detektoreinheit. Ist das Signal der Detektoreinheit auf HIGH-Pegel, so leuchtet die entsprechende Leuchtdiode, entsprechend leuchtet diese nicht, wenn der LOW-Pegel anliegt. Die Widerst\"ande R1 bis R3 sind zu Strombegrenzung da, jeder Widerstand ist mit 2 Leuchtdioden in Reihe geschaltet.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/ir-detect-multi-debug_sch.eps}\\ \caption{Schematic des IR-Lichtschranken-Diagnose} \end{center} \end{figure} \newpage \section{IR-Peilung} \subsection{Schaltung} \label{IR-Peilung} Aufgabe:\\ Die IR-Peilung ist eine Schaltung die von bis zu 4 Infrarot-Empf\"anger die Signale auswerten und an die C-Control weiterleiten kann. Speziell f\"ur den Roboter hat diese den Zweck das Tor zu erkennen.\\\\ Funktionsprinzip:\\ An den Connector JP2 sind die einzelnen TSOPs angeschlossen. Die Kapazit\"aten C3 bis C6 dienen der Gl\"attung des Signals. Da der TSOP das Signal invertiert, m\"ussen wir es vor der Weiterverarbeitung zur\"uckinvertieren, dazu nutzen wir die Widerst\"ande, R5 bis R8 f\"ur alle 4 TSOPs, und die Transistoren, Q2 bis Q5 f\"ur alle 4 TSOPs. \"uber den Connector JP1 gelangen die Signale zu der C-Control wo Sie dann vom Programm ausgewertet werden.\\ Da die TSOPs nach einiger Zeit den LOW-Pegel annehmen, obwohl dieser noch das 38kHz Signal empf\"angt, m\"ussen wir folgendes noch realisieren. Der NE555 ist ein universell einsetzbarer Timer-IC, er ist mit den Kapazit\"aten C1 und C2 und den Widerst\"anden R1 und R2 als astabile Kippstufe ausgef\"uhrt. Wie der Name schon sagt, gibt es dort keinen stabilen Zustand und der Ausgang wird immer zwischen HIGH- und LOW-Pegel umgeschalten. Der Transistor Q1 und der Widerstand R3 stellen wieder einen Inverter da, der Kollektor des Transistors ist mit dem Massepotential der TSOPs, dadurch wird der TSOP wieder empfangsbereit.\\ JP3 ist zum Ein- bzw Ausschalten des Diagnoseboards. Das besteht aus den Widerst\"anden R9 bis R12 und den Leuchtdioden U1 bis U4, dadurch k\"onnen wir auf einfache Weise durch ein optisches Signal anzeigen ob ein HIGH- oder LOW-Pegel anliegt.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/tsop_quad_sch.eps,scale=.8}\\ \caption{Schematic des IR-Peilung} \end{center} \end{figure} \newpage \section{Sonstige} \subsection{Frontverbinder} Aufgabe:\\ F\"ur eine bessere \"Ubersicht im Roboter haben wir diese Platine entwickelt, diese sammelt alle Infrarot-Detektoreinheiten.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Diese Platine besteht fast nur aus Connectoren, diese verbinden die einzelnen IR-Detektoreinheiten mit der IR-Lichtschranke-Platine und die IR-Peilung mit den einzelnen IR-Empf\"angern. Zus\"atzlich tr\"agt sie noch einen Widerstand der auf der vorher genannten IR-Lichtschranken-Platine vergessen wurde, siehe Kapital \ref{IR-Schaltung}.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/frontconn_sch.eps}\\ \caption{Schematic des Frontverbinders} \end{center} \end{figure} \newpage \subsection{Sicherung} Aufgabe:\\ Zur Sicherheit haben wir den Roboter mit einer Sicherung ausgesattet, diese Platine sichert den kompletten Roboter vor \"Uberlastung.\\\\ Funktionsprinzip:\\ Diese Platine wird zwischen den Akku und der C-Control, die alle weiteren Komponenten versorgt, geschaltet, sie unterbricht den +-Pol des Akkus, wenn eine Last von mehr als 6.3A auftritt. Die eingesetzte Sicherung ist eine Feinsicherung, welche man bei Bedarf schnell wechseln kann.\\ \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/fuse_sch.eps}\\ \caption{Schematic der Sicherungschaltung} \end{center} \end{figure} %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{Programme} \section{Aufgabe 1} Das Programm sucht die Linie und f\"ahrt diese im Uhrzeigersinn ab. \section{Aufgabe 2} Das Programm steuert in einer Vorw\"artsbewegung direkt auf das Tor zu. Wenn die vordersten Detektoren die erste Mittellinie detektieren wird der Abschu{\ss} ausgel\"ost. Nach Erfolg des Abschusses wird der Roboter angehalten. \section{Aufgabe 3} Der Roboter wird \"anlich dem Programm aus Aufgabe 1 auf der Linie gehalten. Bei der Aufnahme eines Balles erfolgt einer Linksdrehung bis der Roboter zum Tormittelpunkt ausgerichtet ist. Nach Abschu{\ss} eines Balles wird weiter die Linie abgefahren. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \chapter{Anhang} %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \section{Platinenlayouts} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/main_brd.eps,angle=90}\\ \caption{Board der Hauptplatine} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[1h] \begin{center} \epsfig{file=eps/driver_brd.eps}\\ \caption{Board Motortreibers f\"ur den Antrieb} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/driver_simple_brd.eps,angle=90}\\ \caption{Board Motortreibers f\"ur den Abschussmechanismus} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/ir-detect-multi_brd.eps}\\ \caption{Board des IR-Lichtschranken} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/ir-detect-multi-debug_brd.eps,angle=90}\\ \caption{Board des IR-Lichtschranken-Diagnose} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/tsop_quad_brd.eps}\\ \caption{Board der IR-Peilung} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/frontconn_brd.eps}\\ \caption{Board des Frontverbinders} \end{center} \end{figure} \begin{figure}[!h] \begin{center} \epsfig{file=eps/fuse_brd.eps}\\ \caption{Board der Sicherungsschaltung} \end{center} \end{figure} \end{document}