RP6 Sensor Board und Xtra Module

Inhaltsverzeichnis

1 Was bisher geschah
2 Allgemein
- 2.1 RP6 Sensor Board
- 2.2 RP6 Xtra Module
3 RP6 Sensor Board
4 RP6 Xtra Module
5 Programmierung
- 5.1 RP6 Sensor Board
- 5.2 RP6 Xtra Module
6 Erfahrungsberichte
7 Siehe auch
8 Weblinks
9 Autoren

Was bisher geschah

Siehe auch "Was bisher geschah" im RP6v2 und im RP6 Artikel!

Mit, 27. Nov 2013 - Ankündigung einer Sensorerweiterungsplatine, die an die RP6v2-M256-WIFI angeschlossen werden kann
Sam, 22. Feb 2014 - Auslieferungsbeginn des RP6 Sensor Boards, des I2C GPS Empfängers, des 3D Accelerometer Moduls und des Gyro Moduls
Mon, 17. Mär 2014 - Das RP6 Sensor Board ist "nicht lieferbar", neuer Liefertermin angekündigt für den 12.06.2014 (!?)
Die, 25. Mär 2014 - Das RP6 Sensor Board ist wieder "sofort lieferbar" (!?)

Allgemein

Dieser Artikel beschreibt die Grundlagen und Programmierung des RP6 Sensor Boards und der RP6 Xtra Module. Dieses Erweiterungs-Modul und die Xtra Module sind Teile des RP6-Systems, das in den RN-Wissen-Artikeln RP6, RP6v2 und RP6 - Programmierung ausführlich beschrieben wird. Ausgegliedert aus den "Haupt-Artikeln" habe ich diese Module, da sie m.E. zu einer neuen "Ära" des RP6-Systems gehören:

Sie wurden nicht mehr von SlyD (Dominik S. Herwald, Innok Robotics) in Zusammenarbeit mit AREXX entwickelt, sondern nun von JM3 Engeneering (Dipl.-Ing. Jürgen Maisel). Möglicherweise wurde auch schon die Entwicklung des RP6v2 Drehgeber-Satz RP6-ENCv2 (191625) von JM3 Engeneering geleistet. Ab Februar 2014 waren dann das RP6 Sensor Board (1082384) und die drei RP6 Xtra Module I2C GPS Empfänger JM3-GPS (1082385), Gyro Modul JM3-GYRO (1082386) und 3D Accelerometer Modul JM3-3DA (1082387) bei CONRAD lieferbar. Einen ersten Eindruck vom Sensor Board kann man im RoboterNetz und AREXX Support Forum bekommen,- siehe unter Weblinks!

RP6 Sensor Board

Das RP6 Sensor Board gehört zu den "Erweiterungs-Modulen" des RP6-Systems. Andere "Erweiterungs-Module" werden im RP6v2 und im RP6 Artikel beschrieben!

Das RP6 Sensor Board ist das erste "Erweiterungs-Modul", das nicht über einen eigenen Microprozessor verfügt,- es ist also ein passives Modul, das von einem Microprozessor-System (z.B. RP6v2, M32, M128, M256 Wifi) angesteuert werden muss. Es ist ebenfalls das erste Modul, das nicht mehr über die rautenförmige Einbuchtung an der Vorderkante verfügt, sondern komplett rechteckig ist.

RP6 Xtra Module

Die RP6 Xtra Module gehören zu den "Zubehör- und Ersatzteilen" des RP6-Systems. Über die weiteren "Zubehör- und Ersatzteile" zum RP6 informiert der entsprechende Abschnitt im RP6v2 und im RP6 Artikel!

Die RP6 Xtra Module unterscheiden sich von den weiteren "Zubehör- und Ersatzteilen" dadurch, dass sie selbstständige Sensor-Platinen sind, die ideal zum RP6-System passen, aber auch mit anderen Microcontroller-Plattformen nutzbar sind.

RP6 Sensor Board

Das RP6 Sensor Board (1082384) wurde am 27.11.2013 von SlyD angekündigt (siehe Weblink!).

Beschreibung

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Das RP6 Sensor Board erweitert die Möglichkeiten aller RP6 Roboter um wesentliche Sensorsignale für Robotik-Anwendungen wie zum Beispiel Dreharten (Yaw-Gyro), Kipp- und Neigewinkel, Kompassrichtung oder aber auch Zeit und Datum. Sie können einfach mit zusätzlichen Sharp Sensoren Abstände genau messen, z.B. für autonome Fahrrouten oder falls der Sensor nach unten gerichtet ist, kann er Treppenstufen oder ähnliches entdecken. Außerdem gibt es die Möglichkeit z.B. die Sharp Sensoren ein- bzw. auszuschalten um Strom zu sparen. Zusätzlich können bis zu 8 Servos angesteuert werden um z.B. einen Roboterarm zu bewegen, der auch mechanisch einfach zu montieren ist. Um die Möglichkeiten des RP6 Sensor Boards komplett ausnutzen zu können, wird ein RP6V2 und RP6Wifi Control Board empfohlen. Die ermöglicht den Roboter über Wifi fernzusteuern oder Sensordaten auf dem Kommandozentrum (PC) z.B Kompassdaten, Temperatur oder Kipp- und Neigewinkel anzeigen zu lassen."

Ausstattung

Magnetometer- und Accelerometer für Kompassfunktion
Gyro Sensor (Yaw)
Sharp-Sensor Schnittstelle
LED Scheinwerfer
LED Treiber mit Smart Funktionen
I²C Bus mit max. 400 kHz Übertragungsrate; Hot Swap I²C-Bus Buffer
Taster mit LED
Echtzeit-Uhr RTC
Backupbatterie (Aufladung während des Betriebs)
Expansion Port z.B. für GPS-I²C Bus Modul
8 Servo-Ausgänge mit eigenem Schaltregler
8 PWM Ausgänge
5 LED Ausgänge und 2 Digital-I/O Ausgänge.

Lieferumfang

RP6 Sensor Board
Montage-Kit
Kabel
Anleitung und CD mit Dokumentation.

Blockschaltbild

Technische Daten

Mikrocontroller:	kein
Speicher:	kein
Programmierung:	C++ (oder GCC) über externes µC-System
Vorhandene Sensoren:	Temperatur, 3D Magnetfeld (Kompass), 3D Beschleunigung, Yaw-Gyro
Vorhandene Aktoren:	LED Controller (2 LEDs on board, 5 freie LED Ports), Status LED, Button, Servo (PWM) Controller für 8 Servos und 8 PWM-Kanäle, Real Time Clock (RTC), 2 freie I/O Ports
Abmessungen:	(L × B × H) 112 × 90 × 19 mm (B + 5 mm durch Scheinwerfer vorn)
Ausführung:	Fertig aufgebautes Erweiterungsmodul
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus (über die RP6v2 Base) und optionaler Zusatzakku 7,2..10 V für Servo Power
Hersteller:	Arexx Niederlande

Umbau-Optionen

RP6 Xtra Module

Von den AREXX RP6 Xtra Modulen sind bei CONRAD für den RP6v2 erhältlich:

Arexx I2C GPS Empfänger JM3-GPS (1082385)
Arexx Gyro Modul JM3-GYRO (1082386)
Arexx 3D Accelerometer Modul JM3-3DA (1082387)

I2C GPS Empfänger JM3-GPS

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Universelles GPS-I²C-Bus Modul für RP6 Roboter. Der GPS Empfänger stellt die NMEA-0183 Datensätze GGA, RMC, GSA und VTG in den veschiedenen Registern zur Verfügung. Damit ist eine einfache Weiterverarbeitung möglich."

Beschreibung

Der I2C GPS Empfänger ist eine kleine (38 x 23 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die direkt auf das RP6 Sensor Board aufgesteckt werden kann. Sie kann aber auch überall eingesetzt werden, wo eine stabilisierte 5V Versorgungsspannung und ein 5V-I2C-Bus bis 400 kHz zur Verfügung steht.

Die Platine ist bestückt mit dem "Fastrax GPS antenna module" UC530. Als Backup-Batterie dient eine wieder aufladbare Lithium-Batterie (MS621FE). Zur Kommunikation zwischen dem UC530 und dem I2C-Bus ist ein ATtiny1634 an Bord, der auch die Auswertung des NMEA Protokolls übernimmt. Über den I2C-Bus können folgende Daten der NMEA-0183 Datensätze GGA, RMC, GSA und VTG auf einfache Weise gelesen werden:

Geograf. Breite
Geograf. Länge
GPS Status
HDOP
Satellitenzahl
Kurs
Geschwindigkeit
Höhe
UTC-Zeit
Datum
PDOP
VDOP
Satellit 1..12

Der ATtiny1634 ist natürlich vorprogrammiert, kann aber über eine vorbereitete 6-polige ISP-Schnittstelle auf der Platine auch umprogrammiert werden.

Lieferumfang

I2C GPS Empfänger
CD mit Anleitung und Software-Beispielen.

Technische Daten

Versorgungsspannung: 5.0 V +/- 5%
Stromverbrauch: <= 20 mA (typ.)
I2C-Bus Geschwindigkeit: <= 400 kHz
GPS Antenne: eingebaut
Backup Batterie: Lithium, im Betrieb wieder aufladbar
Temperatur Bereich: -10 bis 65 °C
Form Faktor: 38 x 23 mm
Gewicht: ca. 6 g
Empfänger Spezifikationen (UC530):
- Empfänger: GPS L1 C/A-Code, SPS
- Kanäle: 66/22 (Suche/Track)
- Tracking Empfindlichkeit: -165 dBm typ.
- Navigations Empfindlichkeit: -148 dbm typ (Kaltstart)
- Update Rate: 1 Sek.
- Positions Genauigkeit:
  - 3.0m (67%) typ. horizontal
  - 5.0m (67%) typ. vertikal
  - 0.02 m/s (50%) typ. Geschwindigkeit
- Zeit bis zum ersten Fix: typ. 31 Sek.
- Protokoll: NMEA-0183 Rev. 3.01

Umbau-Optionen

Wenn man den ATtiny1634 selbst programmieren will, muss man Stiftleisten auf die Platine löten.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x40-polig 741306)

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x3 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte "ISP6". Mit einem ISP-Programmer kann dann eine neue Firmware geflasht werden. Die aktuelle Firmware des ATtiny1634 (Version 1.2) wird als .HEX mitgeliefert, leider ohne Source-Code.

Vorsicht: Dabei kann der Prozessor im schlimmsten Fall nicht mehr ansprechbar sein oder der GPS Empfänger UC530 beschädigt werden. Man sollte diesen Umbau und die ISP-Programmierung nur machen, wenn man genau weiß, was man macht!

Gyro Modul JM3-GYRO

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Das universelle Gyro-Sensor Modul für RP6, RP6 V2, RP6 ATMEGA32 und das RP6 V2 Control M256 Wifi-Kit ist ideal zur Erkennung der Blockierung des Roboters in seiner Drehbewegung, sowie der Stabilisierung der Geradeausfahrt."

Beschreibung

Der Gyro Modul ist eine kleine (19 x 17 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die im RP6-System genutzt werden kann. Es gibt zwar keinen direkt passenden "Steckplatz" auf einer der Microcontroller-Plattformen (RP6v2, M32, M128, M256 Wifi), jedoch ist der Anschluß einfach: Benötigt werden +5V und GND, sowie ein freier ADC-Kanal, der bis 5V messen kann. Damit kann das Gyro Modul sehr universell eingesetzt werden. Es misst die Drehrate um die Z-Achse (Hochachse oder Yaw).

Die Platine ist bestückt mit dem analogen Gyro-Sensor LY330ALH, dessen Ausgangsspannung durch zwei OP-Amps (LM321, LMP7731MF) in Ruhe bei 2,5 V liegt. Höhere Ausgangsspannungen (bis 5 V) bedeuten eine Drehgeschwindigkeit nach LINKS, niedrigere (bis 0 V) eine Drehgeschwindigkeit nach RECHTS. Die 3,3 V Versorgungsspannung des LY330ALH wird auf der Platine durch einen Spannungsregler (LM3480IM3-3.3) erzeugt.

Technische Daten

VDD: 5.0 V +/- 5%
Vout: Vout(0) + 10mV / dps +/- 2%
Vout(0): 2,5 V +/- 2% (ohne Bewegung)
Messbereich: ca. 200 dps max.

Umbau-Optionen

3D Accelerometer Modul JM3-3DA

(Laut Online-Katalog der Firma CONRAD!)

"Universeller 3-Achsen Beschleunigungssensor für RP6, RP6 V2, RP6 ATMEGA32 und das RP6 V2 Control M256 WIFI-Kit. Ideal zur Winkelmessung (Neigung-, Kipp-Winkel) und vieles mehr."

Beschreibung

Das 3D Accelerometer Modul ist eine kleine (19 x 17 mm) Zusatzplatine (RP6 Xtra Modul), die direkt auf den EEPROM-Sockel (IC5) der Zusatzplatine RP6 CONTROL M32 gesteckt und über den SPI-Bus angesteuert werden kann. Das Accelerometer Modul kann aber auch mit allen Microcontroller-Plattformen betrieben werden, die eine stabilisierte 5V-Versorgungsspannung und einen SPI- oder I2C-Bus bieten.

Die Platine ist bestückt mit dem 3D Beschleunigungs-Sensor LIS302DLH. Die 3,3 V Versorgungsspannung des LIS302DLH wird auf der Platine durch einen Spannungsregler (LM3480IM3-3.3) erzeugt.

Technische Daten

VDD: 5 V +/- 5 %
Messbereiche: +-2 g, +-4 g, +-8 g
Datenausgabe: 16 Bit
Schnittstellen: I2C, SPI

Umbau-Optionen