Aktuelle Version vom 26. August 2017, 20:02 Uhr

RP6 Multi IO Erweiterungsmodul

Das RP6-Multi-IO Erweiterungsmodul besteht aus fünf Platinen. Eine Hauptplatine, im üblichen RP6-Layout, enthält eine Vielzahl möglicher Sensoren und Aktoren wie eine eigene Stromversorgung mit 5V-Regler, Temperatursensor, Stromsensor, Spannungssensoren, Berührungssensor, Servo-Ansteuerung, LEDs, Buzzer etc. An sie können die vier weiteren Platinen angesteckt werden. Diese sind eine Bumper-Platine zum Anbringen am Heck des RP6, eine Radio-Platine, eine Platine mit vier Tastern und eine mit einem Liniensensor-Array von fünf CNY70-Reflexoptokopplern.

Umfangreiche Dokumentation, sämtliche Beispielprogramme und Bibliotheken, Daten, Teilelisten und eine Lötanleitung finden sich unten in den Weblinks.

Bestellung des Multi-IO-Moduls

Diese fünf Platinen können bei fabqu ( http://www.roboternetz.de/community/members/47148-fabqu oder fabqu@web.de ) bestellt werden. Sie sind mit Lötstoplack (schwarz) sowie beidseitig mit einem Bestückungsdruck (in weiß) versehen.

Sie sind nicht aufgebaut, aber fabqu bietet an, die schwer einzulötenden SMD-ICs (und bei Bedarf auch alle anderen SMD-Bauteile) in einer Sammelbestellung zu bestellen und einzulöten.

Leider gibt es nur noch eine Platine!!!

Features des Multi-IO-Moduls

On-Board-Sensoren

• Externe Stromversorgung
  • Bis zu 10 Volt
  • Verpolungs- und kurzschlussicher
  • Netzgerät möglich
  • 5V- und 3,3V-Regler on Board
• USRBUS
  • Pinherausführungen

• Alle 14 Pins stehen zur freien Verfügung
• XBUS
  • Nutzung des externen Akkus für RP6-Basiseinheit möglich
  • Nutzung des Akkus der RP6-Basiseinheit möglich
  • Pinherausführungen für I2C (5V- und 3,3V-Pegel) und Int1 (5V- und 3,3V-Pegel)
• Temperatur-Sensor
  • TCN75 (gleicher Sensor ist bei M128 verbaut)
  • Adressbits A0 und A2 einstellbar
  • Sensor ist durch Jumper deaktivierbar
• 16-fach PWM-Modulator via I2C PCA9685
  • schaltet 8 Servos
  • schaltet 4 LEDs
  • schaltet Versorgungsspannung der Servomotoren zu/ab
  • 3 freie Pins
  • Der PCA9685 ist direkt neben dem USRBUS angebracht, um hier eine Fortführung der Daten zu ermöglichen
• Servo-Lib für RP6-Control-M32
  • 8 Servos für RP6-Control-M32 nutzbar durch Servo-Lib von Dirk
  • siehe Weblinks unten
• Spannungsversorgung Servos
  • Eigene Spannungsversorgung für alle Servomotoren
  • Abgesichert durch 470uF-Kondensator
  • Verwendung drei verschiedener 5V-Regler möglich (7805, LT1084CP-5 oder LT1084CT-5)
  • Bei Verwendung eines LT…-5 ist die Spannung durch Poti im Bereich 5..7,5V einstellbar
• Strom-Spannungs-Überwachung
  • LTC2990 überwacht via I2C Batteriespannung, Servospannung, Stromverbrauch der gesamten Platine sowie eigene Temperatur
  • Analoge Messung der 3,3V-Spannung
• Echtzeit-Uhr DS1307
  • Via I2C
  • 5V sind durch Jumper deaktivierbar
  • StandBy durch 3V-Knopfzelle (20xx-Reihe) möglich
• Berührungssensor
  • Timerbaustein NE555 registriert Berührung einer Antenne
  • Via ADC
• Buzzer
• Spannungsteiler
  • Vorbereitet
  • Anschlussmöglichkeit vieler eigener Sensoren
• I2C-EEPROM der 24LCxxx-Serie
• Anschlussmöglichkeit der IO- und ADC-Wannenstecker von RP6-Control-M32, RP6-CCPRO-M128 und M256-WiFi-Platine

Weitere Platinen

• Jede hier beschriebene Platine besitzt einen vorkonfektionierten Anschluss auf der Hauptplatine
• Taster-Board
  • Vier Taster
  • Widerstandskaskade für Messung mit einem ADC
• Bumper-Board
  • Zwei Bumper mit LEDs
  • Zwei durch Transistor abschaltbare Sharp-GP2Dxx- oder Radar-Abstandssensoren (analog) oder zwei SRF02-Sensoren (digital via I2C)
• Liniensucher-Board für Liniensensor
  • Bis zu 5 CNY70-Reflexoptokoppler
  • Durch Transistor abschaltbar
  • LED zeigt Status
  • Durch Jumper Wahl zwischen drei oder fünf CNY70-Reflexoptokopplern
• Radio-Board
  • SI4735 digitaler Radio-Empfänger
  • TDA7050 Verstärker mit Stereo-Kopfhörerbuchse
  • Potentiometer zur Lautstärkeregulierung
  • AM und FM möglich
• Anschlüsse
  • Taster-Board kann an Hauptplatine angesteckt oder aufgelötet werden
  • Anschlüsse für Bumper- und Liniensensor-Board

Erweiterbare Sensoren

• DCF77-Funkuhrempfänger
• GPS-Modul Navilock "NL-552ETTL" via UART (oder vergleichbare GPS-Sensoren, Levelshifter 5V<->3,3V on Board)
• Aufsteckbarer 2D-Kompass "HDMM01" (Kompass mit 2-Achsen-Beschleunigungssensor)
• Aufsteckbarer 3D-Kompass "LSM303DLM" (Kompass mit 3-Achsen-Beschleunigungssensor)
• Oder aufsteckbarer 9D-Kompass "MinIMU-9 v2" (Kompass mit 3-Achsen-Beschleunigungssensor und 3-Achsen-Gyro)
• Aufsteckbarer Luftfeuchtigkeit- und Temperatur-Sensor "HYT 221"
• Aufsteckbarer Luftdrucksensor "BMP085"
• Vier weitere Ultraschall-Abstandssensoren (z.B. "SRF02" )
• "SnakeVision"-Modul
• Jeder I2C-Sensor oder -Aktor; sowohl für 5V- als auch für 3,3V-Pegel

Software

Die Software wird von Dirk erstellt. Diese Bibliotheken sind natürlich nur ein Vorschlag und sollen nur zur Anregung eigener Projekte und eigener Bibliotheken dienen. Es ist geplant, eine Bibliothek mit allen fest installierten Sensoren und Aktoren aufzubauen. Darüber hinaus soll sich eine weitere Bibliothek mit Umwelt-Fragen beschäftigen (Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Temperatur) sowie eine mit den Sensoren für Lageerkennung (GPS, 2D-, 3D- oder 9D-Kompass). Diese Bibliotheken liegen – wie das gesamte Projekt – als Open Source vor und werden den Usern zugänglich gemacht.

Der Software-Artikel befindet sich HIER.

Wir haben die Artikel für Soft- und Hardware der Übersichtlichkeit wegen getrennt.

Hardware

Die Hardware des Multi-IO-Moduls muss erst verlötet werden. Bitte lese dafür ausführliche eine Lötanleitung! Diese finden sich u.a. im Netz: Löt-Tutorial.

Du musst nicht alle Komponenten einbauen! Du kannst diejenigen einbauen, welche du benötigst oder ausprobieren möchtest. Die Platine ist jederzeit erweiterbar. Nach dem Löten kann es sinnvoll sein, die Lötstellen durch „Plastik 70“-Spray vor Korrosion zu schützen.

Anschluß anderer Module

Anschluss des RP6-M256-Moduls über drei Flachbandkabel

An den 10-poligen Wannensteckern IO_Mxxx (SV_IO_Mxxx ) und ADC_Mxxx (SV_ADC_Mxxx) an der Rückseite des Multi-IO-Moduls können IO- und ADC-Wannenstecker der Module RP6-Control-M32, RP6-CCPRO-M128 und M256-WiFi-Platine angesteckt werden. Der 10-polige IO-Wannenstecker „SV_SERVOSM32“ der M32 kann zusätzlich für acht Servos genutzt werden. Für die M256-WiFi-Platine steht ein zusätzlicher, 14-poliger Wannenstecker (SV_ADC_M256) zur Verfügung.

Benötigte Teile

Taster-Board

Das Tasterboard mit den vier Tastern, auf der Hauptplatine befestigt

Das Taster-Board kann an der Vorderseite der Hauptplatine befestigt werden.

Benötigte Teile

Beschreibung

Die vier Taster schalten eine Widerstandkaskade, welche als Spannungsteiler fungiert. Dadurch können sie – analog zu den Tastern der RP6-Control-M32 – mit nur einem ADC-Kanal gemessen werden. Das Board kann entweder mit den vier Lötpunkten am vorderen, linken Rand des Multi-IO-Moduls angelötet werden, oder mittels vier rechtwinkliger Pins in vier Buchsen dort eingesteckt werden.

Bumper-Board

Das zur Multi-IO gehörende Bumperboard am Heck des RP6 befestigt. Aufmontiert sind die beiden Bumper sowie zwei analoge Sharp GP2D12-IR-Abstandssensoren.

Die Schraublöcher sind so angepasst, dass das Bumper-Board am Heck des RP6 angebracht werden kann.

Benötigte Teile

Verwendung der Sharp-Sensoren

Verwendung von Radarsensoren RSM1650

Verwendung der SRF02

Beschreibung

Die Bumper-Taster haben drei Pins: Eingang (5V), Ausgang wenn gedrückt, Ausgang wenn nicht gedrückt. Hier werden nur der Eingang und der Ausgang im gedrückten Fall verwendet. Dieser schaltet dann auf die LEDs und die Pins 2 (rechts) und 3 (links) von P_BUMPER durch. Die LEDs können zusätzlich über den IO-Kanal angesprochen, also geschaltet werden (analog zur RP6(v2) BASE) . Es können zwei Sharp-Abstandssensoren angebracht werden, zwei Radar-Abstandssensoren oder zwei SRF02. Es werden dann nur die jeweiligen Kondensatoren und Pinreihen benötigt.

Verwendung der Sharp-Sensoren GP2Dxx

Werden die Sharp-Sensoren verwendet, sind die Kondensatoren C36 (100nF) und C37 (10uF) anzubringen sowie der Transistor Q1 (BC807) und der zugehörige Widerstand R4 (1kΩ). Die Sensoren können an den 1x3-Pinreihen P_SHARP1 und 2 angesteckt oder angelötet werden. Die Sharps können durch Jumper J_SHARP-ON oder durch den Transistor geschaltet werden.

Verwendung von Radar-Sensoren RSM1650

Werden die Radar-Sensoren verwendet, sind die Kondensatoren C36 (100nF) und C37 (10uF) anzubringen sowie der Transistor Q1 (BC807) und der zugehörige Widerstand R4 (1kΩ). Die Sensoren können an den 1x3-Pinreihen P_Radar1 und 2 angesteckt oder angelötet werden. Die Radarsensoren können durch Jumper J_SHARP-ON oder durch den Transistor geschaltet werden. Die dreipoligen Stiftleisten für die Radarsensoren haben leider eine etwas andere Belegung (VCC-Signal-GND) als die Sharp-Sensoren (VCC-GND-Signal) .

ACHTUNG: Leider haben diese Radarsensoren keinen eingebauten Verstärker.

Eine Anleitung für so einen Verstärker findet ihr HIER. Zu kaufen gibts das dann HIER.

Verwendung der SRF02

Werden die SRF02 verwendet, können diese an P_SRF__1 und 2 angesteckt oder angelötet werden. Die Kondensatoren C3 und 4 (100nF) sind zu verwenden.

Anschluß auf Hauptplatine

So erfolgt der Anschluss des Bumperboards auf der Hauptplatine. Das rote Kabel ist VCC (=5V).

Das Board kann mit einem 7-poligen Flachbandkabel am Multi-IO-Modul angesteckt werden. Dort kann via Jumper JP1 und JP2 gewählt werden, ob digitale (SRF02 via I2C) oder analoge Sensoren (SharpGP2D via ADC) benutzt werden. Die Verwendung von analogen Sensoren geht nur mit dem Modul M256-WiFi-Platine, da hier die ADC-Kanäle PF3 und PF4 des 14-poligen ADC-Wannensteckers verwendet werden.

Befestigt werden kann das Board mit zwei M3-Schrauben am Heck des RP6. Dafür benötigst du noch zwei Distanzbolzen mit M3-Gewinde und zugehörige Muttern (analog zur Befestigung des originalen Bumper-Boards auf der Vorderseite des Rp6). Diese kannst du von Innen am RP6 befestigen und danach das Bumper-Board anbringen.

Liniensucher-Board

Benötigte Teile

Für Verwendung von 3 Sensoren

Zusätzlich für die Verwendung von 5 Sensoren

Beschreibung

Das Liniensucher-Board mit den 5 CNY70-Reflexoptokopplern und dem IRF5201-Transistor

Das Board besitzt drei CNY70 (L, M, R = IC8-10) der Firma Vishay sowie zwei weitere, durch Jumper zuschaltbare (L1 = IC11, R1 = IC 12). Die Spannungsversorgung (5V) kann durch einen Transistor (Q9) geschaltet werden. Eine LED (LED9) zeigt den Status On/Off an. Die Beschriftete Seite der CNY70 muss ihre AUsrichtung zur dickeren Linie des Bestückungsdrucks haben.

Die Reflexoptokoppler CNY70 können gut zur Linienerkennung (hell/dunkel) eigesetzt werden. Siehe dazu CNY70.

Anschluß auf Hauptplatine

Anschluss des Liniensucher-Boards auf der Hauptplatine

Das Board kann durch ein 8-poliges Flachbandkabel auf dem Multi-IO-Modul angesteckt werden. Die Sensoren R1 und L1 können dabei nur mit dem M256-Modul verschaltet werden (freie ADC-Kanäle PF2 und PF3). Die Sensoren L, M und R können durch Jumper JP4 auf die ADC-Pins ADC_1, ADC_3 und ADC_5 gelegt werden (Pins 1, 3 und 5 des 10-poligen ADC_Mxxx-Wannensteckers). Man benötigt also ein 8-poliges Flachbandkabel sowie einen 1x8-Stecker (RM2,54mm) und einen 2,4-Stecker (RM2,54mm). Die Pinbelegung ist dann wie im Bestückungsdruck dargestellt.

Die Löcher zur Befestigung entsprechen dem Abstand der Löcher auf der originalen Front-Bumperplatine des RP6, um hier Möglichkeiten zur Befestigung zu schaffen.

Radio-Board

Benötigte Teile

Beschreibung

Das Radio-Board besitzt einen digitalen I2C-Radioempfänger (auf 3,3V-Pegel!!! ) U1 und einen Verstärker IC4. Eine Stab- oder Draht-Antenne kann an P_ANT angesteckt werden. Diese Antenne dient dann hauptsächlich dem FM-Empfang (UKW). Wird Jumper J_AM geschlossen, kann diese Antenne auch für den AM-Empfang (LW, MW, KW) mit genutzt werden.

Man kann aber für die AM-Bereiche auch eine separate Ferrit-Antenne an J_F-ANT anschließen. Dann muss der Jumper J_AM offen bleiben.

An der Buchse X2 können 3,5mm-Stereo-Kopfhörer (oder Lautsprecher) eingesteckt werden. An den Potentiometern R27 und 28 können die Lautstärken links und rechts eingestellt werden.

An den beiden Pins der Pinreihe P_GPIO können die beiden GPIOs 1 und 2 (3,3V-Pegel!) des Empfängers U1 genutzt werden.

An den Pins der Pinreihe L-R-OUT können die Signale für rechts und links abgegriffen werden.

Über die mit „0“ und „1“ bezeichneten Pads kann das I2C-Adressbit des SEN-Ausgangs des Empfängers gewählt werden. Hier einfach eine Überbrückung zu „0“ oder „1“ einlöten, wenn gewünscht.

Anmerkung: Da leider die Löcher für die Stereobuchse etwas zu klein sind, muss diese oben auf die Löcher bzw. die Pads gelötet werden.

Stromversorgung

Benötigte Teile

Beschreibung

Ein externer Akku kann an die Pins P_UB angeschlossen werden (auf Polung achten!). Um ihn zu laden, kann ein Ladegerät an Buchse B1 angeschlossen werden, wobei dafür automatisch die Platine vom Akku getrennt wird.

Es ist auch möglich, einen Akku oder ein Netzgerät an B1 anzuschließen. Um dafür die genannte Trennung der Platine zu überbrücken, kann der Schalter S2 bzw. der dort angebrachte Jumper diese Verbindung herstellen.

Der Schalter S1 schaltet die Batteriespannung entweder des externen Akkus oder des RP6-Eigenen Akkus zum 5V-Regler U1 (jeder Regler der Baureihe 78x5 ist möglich) durch. Die dickere Linie auf dem Bestückungsdruck zeigt die Kühlseite des 78x5 an. Sie muss also in Platinenmitte zeigen. Möchte man den Akku des RP6 verwenden, muss hierfür Jumper J_U-RP6 gesteckt sein.

Die LED LED1 zeigt an, ob der 5V-Regler U1 in Betrieb ist.

ACHTUNG: Es ist auch möglich, den RP6 mit dem am Multi-IO-Modul angeschlossenen externen Akku zu betreiben. Dafür muss Jumper J_UB gesteckt sein und es darf kein Akku im RP6 verbaut sein! Ansonsten können Bauteile und Akkus Schaden nehmen!

Des Weiteren können die meisten Bereiche (NICHT der Servobereich) mit der 5V-Versorgung des RP6 versorgt werden. Dafür den Jumper J_VCC einstecken, ein weiterer 5V-Regler auf dem Multi-IO-Modul ist dann nicht notwendig. Jedoch wird empfohlen, diesen Jumper nicht zu setzen, sondern einen eigenen 5V-Regler für dieses Modul zu verwenden.

Die Sicherung F1 sollte mindestens 3A zulassen (je nach Anforderung: werden keine Servomotoren verwendet, kann auch eine kleinere Sicherung verwendet werden).

Die Diode D1 lässt einen Stromfluss erst zu, wenn ein Akku falsch gepolt eingesteckt wird. Dann kommt es durch die Diode zum Kurzschluss und die Sicherung F1 verhindert Schäden an der Hardware.

USRBUS

Benötigte Teile

Beschreibung

Die 14 Pins des USRBUS sind nicht belegt und stehen zur freien Verfügung. Durch sie kann man Signale des Multi-IO-Moduls mit anderen Modulen austauschen.

Der USRBUS liegt direkt an den Pins des I2C-LED-Treibers, wodurch die Output-Signale dieses Treibers direkt weitergeleitet werden können.

XBUS

Der XBUS verbindet wichtige Leitungen von Platine zu Platine, so z.B. GND, Batteriespannung, VCC (5V), Interruptleitungen, I2C-Bus.

Benötigte Teile

Beschreibung

Die Leitungen des XBUS sind analog zu den anderen RP6-Modulen. Es werden lediglich die I2C-Leitungen, der Int1, GND und (bei Bedarf) die Batteriespannung verwendet.

Es sind diverse Pinherausführungen für die I2C-Leitungen auf dem Multi-IO-Modul vorhanden.

Der 3,3V-I2C-Bus

Benötigte Teile

Beschreibung

Die Widerstände und Feldeffekttransistoren dienen als Pegelwandler für die Leitungen des I2C (SDA und SCL) und der Interruptleitung (Int1). Die Kondensatoren dienen der Abschirmung. Es muss darauf geachtet werden, dass der 3,3V-Regler MIC5219-3.3BM5 verwendet wird (oder ein identischer).

Die ausgegebene Spannung des 3,3V-Reglers kann über einen ADC-Kanal gemessen werden. Siehe dazu den Punkt "Weitere Pinreihen".

Die 3,3V-Spannung kann darüber hinaus über einen ADC-Kanal überwacht werden (über einen Widerstand R36, 470 Ohm, 1206-Package).

Der Jumper J_3VON schaltet den 3,3V-Regler an.

Der Jumper J_INT_ON verbindet die Interrupt-Leitungen im 3,3V-Pegel mit der Int1-Leitung des XBUS.

Der Jumper J3_I5 schaltet einen Pullup-Widerstand (R71) zur Interrupt-Leitung auf der 5V-Seite zu.

Der Jumper J3_I3 schaltet einen Pullup-Widerstand (R67) zur Interrupt-Leitung auf der 3,3V-Seite zu.

Der Jumper J3_SDA schaltet einen Pullup-Widerstand für die SDA-Leitung zu.

Nähere Erläuterungen finden sich im Netz, siehe Weblinks.

Temperatursensor

Der Temperatursensor TCN75A. Schwarzer Jumper: Stromversorgung. Grüne Jumper: Adressbits.

Benötigte Teile

Beschreibung

Der Temperatursensor TCN75 kommt auch bei der RP6-CCPRO-M128 zum Einsatz. Er sendet seine Daten via I2C. Die Adressleitungen A0 und A2 können am Jumper J_TCN_ADR eingestellt werden. Das Adressbit A1 ist 0. Der Jumper J_TCN schaltet VCC an/aus.

16-facher PWM-Modulator

16-facher PWM-Modulator für den I2C-Bus. Blaue Jumper: Adressbits.

Benötigte Teile

Beschreibung

Der PCA9685 ist ein 16-facher PWM-Modulator via I2C. Seine Adressbits A0 und A1 sind am Jumper JP_PWM_ADR einstellbar, alle anderen Adressbits sind 0.

Acht Pins (PWM0 bis 7) sind für Servos reserviert. PWM8 schaltet die Servospannung an/aus. PWM12 bis PWM15 sind für die Status-LEDs SL1 bis SL4 reserviert. PWM9 bis PWM11 sind frei.

Beim Einlöten ist natürlich auf die Richtung zu achten! Der Markierungspunkt muss nach rechts unten, also zur Platinenmitte hin zeigen.

Servos der M32

Anschlussmöglichkeit für bis zu acht Servos des RP6-M32-Moduls

Benötigte Teile

Beschreibung

Es ist möglich, mit Hilfe der Servolib (siehe Weblinks unten) acht Servos durch die RP6-Control-M32 anzusteuern. Hierfür den 10-poligen Wannenstecker der M32 in SV_SERVOSM32 einstecken.

Stromversorgung für Servomotoren

Die wichtigsten Teile der Servo-Stromversorgung mit einem LT1084CP-5

Benötigte Teile

Verwendung eines LT1084CP-5 oder eines LT1084CT-5 als 5V-Regler

Verwendung eines 78x5 als 5V-Regler

Beschreibung

Die Servospannung ist über den BUZ11 (Q4) schaltbar. Dieser kann durch einen Jumper J_SERVOS-ON überbrückt werden. Wird ein LT1084CP-5 oder ein LT1084CT-5 als 5V-Regler verwendet, müssen größere Kondensatoren eingebaut werden. Zusätzlich wird ein 500Ω-Potentiometer benötigt, über welche die Spannung im Bereich von etwa 5V bis 7,5V eingestellt werden kann.

Bei Verwendung eines einfachen 78x5 Reglers werden weniger Teile benötigt. Die Kondensatoren C49 und C51 können nur 100nF betragen. Außerdem sind Regler der 78x5-Reihe bedeutend billiger.

Nachteile der 78x5er-Reihe sind die bedeutend geringere Leistungsumsetzung und die Servospannung kann hier nicht justiert werden.

Bei allen ICs gilt: Die dickere Linie auf dem Bestückungsdruck zeigt die Kühlseite des ICs (5V-Regler und BUZ11) an. Sie muss also beim BUZ11 und den höherwerigen Spannungsreglern zum Platinenrand zeigen, beim 7805 zur Platinenmitte.

Strom-Spannungs-Temperatur-Sensor

Benötigte Teile

Beschreibung

Der Sensor U10 (Platinenunterseite) überwacht durch den Shunt-Widerstand (R10) den gesamten, von der Platine benötigten Strom, die Batteriespannung und die Versorgungsspannung der Servos. Darüber hinaus misst er seine eigene Temperatur.

Über den Jumper J_CURRENT_ADR sind die Adressbits A0 und A1 einstellbar.

Echtzeit-Uhr

Die Bauteile der Uhr DS1307. Man sieht den IC-Käfer, den Jumper (schwarz) für die Stromversorgung und den Uhrenquarz.

Benötigte Teile

Beschreibung

Diese Uhr (Real-Time-Clock, RTC) kann durch Jumper JP_RTC von VCC getrennt werden. Dann, oder aber wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, übernimmt die 3V-Knopfzelle für den Stand-By-Betrieb. Sie kann via I2C ausgelesen und gestellt werden.

Berührungssensor

Der Berührungssensor mit dem Timer-IC NE555

Benötigte Teile

Beschreibung

Bei Berührung einer Antenne schaltet der Timerbaustein (IC14) den Output auf etwa 3V. Dies kann an einem ADC gemessen werden. Der Berührungssensor kann entweder auf PF3 des ADC_M256-Wannensteckers oder auf ADC1 (Pin 1) des ADC_Mxxx-Wannensteckers gemessen werden.

Das Signal des Berührungssensors muss analog (nicht mit dem I2C-Bus) ausgelesen werden. Das Signal geht weiter an den Wahljumper (siehe unten) und kann dann auf den ADC_Mxxx-Wannenstecker oder auf dem ADC_M256-Wannenstecker weitergegeben werden.

Buzzer

Benötigte Teile

Beschreibung

Der Buzzer ist derselbe wie bei den Modulen RP6-Control-M32 und RP6-CCPRO-M128. Er wird durch Pin 5 des IO_Mxxx-Wannensteckers gesteuert.

Da leider kein geeignetes Datenblatt zu finden war, sind die Löcher leider nicht ganz richtig gesetzt. Das ist nicht weiter schlimm. Einfach die Pins des Buzzers etwas verbiegen, dann geht das. Und das tut dem Buzzer nichts!

Spannungsteiler

Die Vorbereitung für Analoge Sensoren

Benötigte Teile

Beschreibung

An den Pins P_UT können analoge Sensoren angeschlossen werden, welche einen Spannungsteiler benötigen. Dies könnten z.B. zwei lichtsensitive Widerstände (LDRs) sein. Dafür müssen für R41 und R42 die nötigen Widerstände eingelötet werden. Diese liegen bei vielen LDRs z.B. bei 68kΩ. Die Sensoren können nur in Verbindung mit dem M256-Modul verwendet werden, da sie an PF0 und PF1 des ADC_M256-Wannensteckers angeschlossen sind.

Achtung: Leider ist mir hier ein Fehler unterlaufen. der auf dem Bestückungsdruck auf der Unterseite benannte C42 ist nicht C42, sondern C27!

EEPROM

Das EEPROM des Typs 24LCxxx mit den drei Adress-Jumpern

Benötigte Teile

Beschreibung

In den IC-Sockel (IC5) können diverse I2C-EEPROMs der 24LCxxx-Serie gesteckt werden. Am Jumper J_EEP_A0-2 können die Adressbits A0, A1 und A2 gewählt werden.

Anschluß der anderen Boards

Taster-Board

Das Tasterboard, mittels vier 90grad-Stiften am Multi-IO-Modul verlötet

Das Taster-Board kann an die linke Vorderseite des Multi-IO-Moduls aufgesteckt oder angelötet werden. Statt dieses Boards können auch andere Tastaturen mit ADC an die dreipolige Stiftleiste P_TAST-EXT angesteckt werden.

Bumper-Board

Das Bumper-Board kann an der 7-poligen Stiftleiste P_BUMP angesteckt werden. Die Bumper-Ausgänge gehen dabei auf Pin 4 (L) und Pin 8 (R) des IO_Mxxx-Wannensteckers. Dafür müssen noch die Jumper bei diesen Pins gesetzt werden.

Die analogen (Sharp-Sensoren) oder digitalen (I2C der SRF02) Sensorleitungen sind dieselben. Um das zu realisieren, müssen zwei Jumper gesetzt werden. Dies geschieht über JP2 und JP1. Hier kann man (siehe Platinenaufdruck) die Leitungen des Bumper-Boards wahlweise auf den I2C legen, oder auf PF3 und PF4 des ADC_M256-Wannensteckers.

SDA des I2C liegt dabei auf einer Leitung mit dem Signal des linken Sharp-Sensors, SCL auf dem des rechten.

Liniensucher-Board

Das Liniensucher-Board kann mit einem 8-poligen Flachbandkabel an das Multi-IO-Modul gesteckt werden. Jedoch ist die Pinreihe am Liniensucher-Board einreihig (1x8), auf dem Multi-IO-Modul zweireihig (2x4). Dabei bitte die Pinbelegung beachten!

Radio-Board

Das Radio-Board hat keinen speziellen Anschluss. Da das Board aber auf 3,3V läuft und via I2C gesteuert werden kann, kann es mit der Pinreihe P_RADIO an den 3,3V-I2C-Bus auf dem Multi-IO-Modul angesteckt werden.

Anschlussmöglichkeiten weiterer Sensoren

DCF77-Funkuhr

Diese kann an die Pinreihe P_DCF angesteckt werden. Zur Sicherheit wird ein Kondensator (100nF, SMD, 1206-Package, C35) empfohlen. Das Signal des DCF77 wird über Pin 1 des IO_Mxxx-Wannensteckers ausgelesen, wenn der Jumper bei Pin 1 geschlossen ist.

GPS-Modul

Der Anschluss des GPS-Moduls erfolgt über 5 Pins

Das GPS-Modul Navilock NL-552ETTL kann an P_GPS angeschlossen werden und wird via UART ausgelesen. Dafür müssen die Pegel für Rx des GPS-Moduls jedoch angepasst werden, da das GPS auf 3,3V-Pegel liegt. Ein 5V-Pegel könnte das GPS-Modul beschädigen. Die ausgehenden Daten (Tx) des GPS-Moduls müssen dagegen nicht unbedingt angepasst werden, da UART auch 3,3V-Pegel akzeptiert.

Der Jumper J_GPS_5V schaltet das GPS an.

Der Jumper J_GPS_TX wählt den Tx-Pin des Master-Moduls (RP6(v2) BASE, RP6-Control-M32, RP6-CCPRO-M128, M256-WiFi-Platine) aus: bei manchen ist dies der Pin 6 (Jumper muss links stecken), bei manchen der Pin 8 (Jumper muss rechts stecken).

An P_GPS1 kann ein weiterer Mikrocontroller über UART direkt an Rx (mit Pegelwandler) und Tx des GPS-Moduls angeschlossen werden.

2D-Kompass

Dieses Modul kommuniziert über I2C und kann daher auf allen 5V-, GND- und I2C-Pins des Multi-IO-Modul angesteckt werden. Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C33) empfohlen.

3D-Kompass

Dieses Modul kommuniziert über I2C und kann daher auf allen 5V-, GND- und I2C-Pins des Multi-IO-Modul angesteckt werden. Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C33) empfohlen.

9D-Kompass

Anschluss der Kompassmodule

Für den 9D-Kompass ist am unteren rechten Rand eine Pinreihe P_KOMPASS angebracht, an welcher das Kompassmodul direkt auf- oder angesteckt werden kann. Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C33) empfohlen.

Luftfeuchtigkeits-Temperatur-Sensor

Dieser Sensor misst die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur. Er kann über I2C ausgelesen werden und an der Pinreihe P_FEUCHTE an- oder aufgesteckt werden.

Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C21) empfohlen.

Luftdrucksensor

Dieser Sensor kann an der Pinreihe P_LUFTDRUCK an- oder aufgesteckt werden. Da er 3,3V Versorgungsspannung und 3,3V-I2C benötigt, liegen diese hier an.

Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C34) empfohlen.

SRF02-Abstandssensoren

Bis zu vier SRF02 können an die Pinreihen P_SRF1 und P_SRF2 angeschlossen werden. Pinbelegung siehe Platinenaufdruck.

Es wird ein Kondensator (SMD, 1206-Package, 100nF, C5) empfohlen.

Snake-Vision-Modul

Das Snake-Vision-Modul kann an die Pinreihe P_SNAKE angeschlossen werden (auf Pinbelegung achten). Die Sensoren (rechts, links) sowie Taster und GND sind einfach an P_SNAKE anzuschließen.

Für die Versorgungsspannung gibt es drei Möglichkeiten:

Überbrückung des Spannungsreglers und der Dioden des Snake-Vision-Moduls und Anschluss von VCC des Snake-Vision-Moduls an VCC des Multi-IO-Moduls. Der Umbau wird im RP6-Forum beschrieben, siehe Weblinks unten.

Die zweite Möglichkeit entspricht der Ersten, mit der Ausnahme, dass VCC des Snake-Vision-Moduls an IO des Multi-IO-Moduls angeschlossen wird. Dadurch kann das Snake-Vision-Modul über einen High-Side-Switch (Q2 und R16) an Pin 4 des IO_Mxxx-Wannensteckers an- und abgeschaltet werden.

Die dafür benötigten Teile sind:

Die letzte Möglichkeit benötigt keinen Umbau des Snake-Vision-Moduls, da an seinen Eingang OC2 eine Ladungspumpe angeschlossen wird. Schließe dafür VCC des Snake-Vision-Moduls an VCC des Multi-IO-Moduls und OC2 an IO. Des Weiteren wird ein Jumper J_OC2 benötigt, welcher den nur hier notwendigen Widerstand R33 als Pulldown hinzuschaltet. Der Jumper J_OC2 sollte also geschlossen sein.

Weitere Pinreihen

• Am vorderen linken Rand kann man bis zu 10 Pins anbringen. Belegung siehe Platinenaufdruck
• Hinter dem 78x5-5V-Regler (U1) kann man auf 3x6 Pins VCC (die linken sechs Pins), GND (die mittleren sechs Pins) und die Batteriespannung (die rechten sechs Pins) abgreifen.
• Am Jumper P_5V-I2C kann man 5V, GND, Int1 (5V-Pegel) und die I2C-Leitungen (5V-Pegel) abgreifen.
• Am Jumper P_3V3-I2C kann man 3,3V, GND, Int1 (3,3V-Pegel) und die I2C-Leitungen (3,3V-Pegel) abgreifen.
• Vor dem 10-poligen Wannenstecker SV_IO_MXXX befindet sich eine zweireihige Stiftleiste JP_IO1,2. An JP_IO 1 liegen alle auf der Platine verwendeten Signale für den Wannenstecker SV_IO_MXXX an. An JP_IO2 sind die Pins des Wannensteckers SV_IO_MXXX direkt herausgeführt. Dadurch können diese Pins auch auf andere Weise verwendet werden.

Wünscht man eine Verwendung, wie in dieser Anleitung empfohlen, müssen nur alle 9 Jumper gesetzt werden. Da Pin 2 jedoch nur von der M32 angesprochen werden kann (auf anderen Modulen ist dieser Pin auf GND) und Pin 9 nur von M32 oder der M128, liegt an beiden der Transistor zum Schalten des Liniensucher-Boards. Damit kann dieses Board sowohl von der M32 (Pin 2 oder Pin 9) als auch von der M256 (Pin 9) aus geschaltet werden. Lediglich die M128 kann diesen Transistor nicht schalten.

Anmerkung: Natürlich steht es jedem frei, andere Pins des Wannensteckers mit der IO-Leitung des Liniensucher-Boards zu verschalten.

• Ähnlich wie im gerade genannten Fall ist es auch beim 10-poligen Wannenstecker SV_ADC_MXXX. Jedoch sind hier manche Pins (1, 3, 5 und 6) direkt auf einen Wähl-Jumper JP1,2,4 gelegt, wo sie mit Jumpern weiter auf Signale gelegt werden können. Nur Pin 6 ist nicht weitergeführt und steht zur eigenen Verfügung, ist jedoch nur bei dem M128-Modul als ADC verwendbar, auf allen anderen Modulen liegt hier GND an.
• Vor dem 14-poligen Wannenstecker SV_ADC_M256 liegt eine weitere solche doppreihige Stiftleiste: JP_ADIO. Dieser verbindet wieder durch setzen der Jumper die Signale der Platine mit den Pins des Wannensteckers.
• Der Jumper J_WAHL, eine 2x6-Stiftleiste, kann dazu verwendet werden, einige Signale auf verschiedene Arten weiterzuleiten:

Bekannte Probleme

Dies soll eine Sammlung mit den bisher bekannten Problemen sein, um sich künftig bei ähnlichen Problemen schneller zurecht zu finden.

Taster des Tasterboards sind nur einzeln abzufragen

Das Problem: Leider sind die Taster des Tasterboards nur einzeln abzufragen, da sie sich gegenseitig nach unten bedingen. Das heißt: Wer Taster 1 und drei drückt, wird nur Taster 1 registrieren.

Die Lösung: Eine Lösung dafür gibt es nicht direkt, aber man kann anstatt des Tasterboards jede andere analoge Tastatur an die drei Pins hinter dem Tasterboard anschließen.

LTC2990-Strom-Spannungs-Temperatursensor

Des öfteren kam es vor, dass dieser Sensor keine oder nur unvernünftige Werte ausgab. So z.B. in diesem Output:

Temperature:  0.0°
BAT Current:  0.0mA
BAT Voltage:  0.0V
SERVO Volt.:  0.0V
VCC Voltage:  2.5V

Der Grund: meist lag es an einem kleinen Kontaktproblem eines der Pins, vermutlich GND- oder VCC-Pin.

Die Lösung: einfach mit einem Lötkolben (Temperatur etwa 350 Grad C) vorsichtig über die Beinchen dieses ICs streichen, ohne weiteren Lötzinn zu verwenden. Dadurch wird der schon aufgebrachte Lötzinn neu geschmolzen und kann wieder Kontakte herstellen.

Falscher 3,3V-Regler verwendet

Wer einen 3,3V-Regler des Typs SPX3819 auf seinem Board hat anstelle des MIC5219-3.3YMS, der wird feststellen, dass die die Regleung auf 3,3V nicht oder nur schlecht funktioniert.

Der Grund: Der SPX3819 arbeitet mit Hilfe eines Spannungsteilers, bestehend aus zwei Widerständen R1 und R2. Die ausgegebene Spannung definiert sich nach folgender Formel:

V(out) = 1,235 * ( 1 + ( R1 / R2 ) )

Somit ergeben sich gute Werte für R1 = 36kOhm und R2 = 22kOhm.

Die Lösung: Nimm diese zwei SMD-Widerstände im 0805er Package. Löte R1 (36kOhm) auf die beiden einzelnen Beinchen des 3,3V-Reglers und R2 (22kOhm) auf den C12. Ob du C12 vorher ausbaust, oder drinnen lässt, ändert nichts.

Wer im E12er Regime bleiben möchte kann einen 68k Ohm (R1) und einen 39k Ohm (R2) nehmen, dann kommen 3,38V heraus.

Verwendung eines LT1084

91-Ohm-Widerstand zwischen "Adj" und "Out" eines LT1084CT

Auch dieser Spannungsregler kann für die Servos verwendet werden.

Dafür benötigt man einen 91 Ohm widerstand R1 (bedrahtet oder SMD 1206) und das 500 Ohm-Standardpotentiometer R2, welches auch bei den anderen Spannungsreglern zum Einsatz kommt.

R1 lötet man zwischen die Beinchen Adj und Out des LT1084.

Dann ergibt sich die Outputspannung zu

V(out) = 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )

V(out) ist dann von etwa 2 bis etwa 8 Volt regelbar. Verwendet man also nur den oberen Einstellbereich des Potis, kann man wie üblich zwischen 5V und 7,5V regeln, man muss nur etwas besser aufpassen, dass man nicht zu hohe Spannungen ansetzt.

1. Poti R2 auf Maximalstellung 500 Ohm, R1 = 91 Ohm:

1,25 * (1 + 500/91) = 8,11V

2. Poti R2 auf niedriger Stellung 50 Ohm, R1 = 91 Ohm:

1,25 * (1 + 50/91) = 1,94V

3. Potistellung R2 bei Ausgangsspannung von 5V, R1 = 91 Ohm:

1,25 * (1 + 273/91) = 5,0V è Also 273 Ohm (etwas über Mittelstellung 250 Ohm)

4. Potistellung R2 bei Ausgangsspannung von 7,5V, R1 = 91 Ohm:

1,25 * (1+ 455/91) = 7,5V è Also 455 Ohm (fast max. Stellung)

Pins zu eng für manche Bauteile

Welche Teile? Dieses Problem betrifft eigentlich nur die Stereobuchse des Radiomoduls, den Shunt-Widerstand zur Strommessung und den großen 5V-Regler (LT1084CP-5).

Die Lösung Bitte NIEMALS versuchen, die Löcher aufzubohren oder dergleichen. Das beschädigt die Platine, im schlimmsten Fall irreparabel.

Die Stereobuchse kann man einfach auf die Pins Löten, anstatt sie in die Pins zu stecken. Das hält gut genug.

Für den 5V-Regler hat Dirk folgende Lösung präsentiert: zuerst die Beinchen ganz oben am IC mit Silberdraht (nicht isoliert) umwickeln, sodass die drei Pins kurzgeschlossen sind. Dies vermeidet Aufladungen eines Pins beim Feilen der Beinchen. Dann die Beinchen in der gewünschten Länge abzwicken (etwa 3mm unterhalb der Verbreiterung). Nun die beiden äußeren Pins VON AUßEN mit einer Metall-Flachfeile schmaler feilen. Danach den mittleren Pin abwechselnd von beiden Seiten feilen.

Beim Einlöten darauf achten, dass der GND-Pin des Reglers nicht zu dicht am Vorwiderstand der Servo-LED (R25) sitzt, um hier Kurzschlüsse zu vermeiden.

Den Shunt-Widerstand entweder vorher auf die richtige Länge kürzen und dann sanft in die Löcher Zwängen, oder die Beine etwas schmälern, z.B. durch Feilen.

Beschriftung

Diese Probleme sind nicht wirklich wichtig, sollen aber nicht unerwähnt bleiben!

- Die Beschriftung auf dem Radioboard sagt, dass man dort 5V anschließen kann. Das geht leider nicht, da das Modul nur auf 3,3V läuft! Bitte daran denken: I2C (SDA und SCL) dürfen nur an den 3,3V-I2C des Multi-IO-Boards und die Spannungsversorgung darf nur mit 3,3V geschehen. Auch alle anderen Ein- und Ausgänge (GPIO1, GPIO2, R und L) dürfen nur im 3,3V-Pegel angesprochen werden, sollte man sie benötigen.

- An den vorbereiteten Spannungsteilern "LDR" ist ein Kondensator falsch beschriftet: Nicht C42 ist richtig, sondern C27, ein 1206er 100nF-Kondensator. Auch ist es hier besser, die 100nF-Kondensatoren auf der Oberseite zu verlöten (dort, wo die beiden Widerstände R41 und R42 sitzen) und diese beiden Widerstände an die Kondensatorplätze auf der Unterseite zu verlöten. Denn bei voll bestückter Platine wird es nachträglich schwierig, die Widerstände ein- oder umzulöten.

- C28 am Liniensucher-Board ist nur mit einem "C" beschriftet. Ist aber ein "normaler" 100nF-Kondensator, 1206er Package.

- R46 auf dem Liniensucher-Board ist nur zweimal mit seinem Wert (15kOhm) beschriftet, nicht aber mit seinem Namen "R46".

- Die Bumperwiderstände R23 und R24 sind nur mit 470 Ohm-Widerständen zu bestücken, wenn man keine Low-Current-LEDs an den Bumpern möchte, dann kann man diese LEDs aber nicht mehr mit dem uC ansprechen. Will man sie auch vom uC her an/abschalten, müssen R23 und R24 mit 270-Ohm-Widerständen (1206er Package) bestückt werden.

- Der "große" Kondensator (470uF, E3,5-8-Package, Elektrolyt) ist nicht mit seiner Nummer beschriftet: Es ist der C11.

- R1 und L1 auf dem Liniensucher-Board sind falsch herum beschriftet.

Teileliste

Nicht alle der in diesen Listen aufgeführten Teile werden für den Bau benötigt. Bitte dafür die Anleitung genau lesen. Man muss nicht die gesamte Platine aufbauen, man kann auch nur einen Teil der Schaltung realisieren. Für das Löten lese bitte eine Lötanleitung und übe das Löten vorher. Ansonsten können Teile durch den zu langen Kontakt mit dem Lötkolben überhitzen oder es kann zu Kurzschlüssen auf der Platine kommen. Die angegebenen Bestellnummern sind nur ein Vorschlag, wo die Teile gekauft werden.

Die Teileliste samt Bestellnummern der Shops und Preisen wird als MS Excel-Sheet veröffentlicht, Lieferanten findet man unter Bezugsquellen.

Siehe auch

• RP6
• RP6 - Programmierung
• RP6v2
• RP6 Kamera - Mitmach-Projekt
• RP6v2 I2C-Portexpander
• RP6v2 USB-RS232-Adapter
• RP6v2 Orientierung
• RP6 Multi IO Projekt - Software
• CCRP5
• Yeti
• Asuro
• C't-Bot
• Bezugsquellen

Weblinks

-> HIER findet ihr Umfangreiche Dokumentation, sämtliche Beispielprogramme und Bibliotheken, Daten, Teilelisten und eine Lötanleitung.

Servo-Lib für M32 von Dirk

Orientierungs-Mitmach-Projekt von Dirk

Mitmachprojekt Orientierung

Umbau des Snake Vision für RP6

EEPROM

Autoren

--fabqu 21:30, 17. Feb 2013 (CET)

--Dirk 21:02, 26. Aug 2017 (CET)