Управляемый робот своими руками

Управляемый робот своими руками

Пультоид - это простой робот, которым можно управлять с помощью любого пульта дистанционного управления, например от телевизора. Для его сборки не требуется изготовление печатной платы, монтаж предельно простой и выполняется на картонке.

Схема робота выполнена из четырёх радиокомпонентов: одном транзисторе, диоде, конденсаторе и распространённом фотоприёмнике. В конструкции использованы доступные материалы, например в качестве корпуса использован компакт диск.

Принцип управления роботом прост. Нажатием на любую кнопку пульта управления вызывается поворот в одну сторону. Более длительное удержание кнопки ведёт к повороту на больший угол. Таким образом, можно развернуть робота на 360° и направить в противоположную сторону.

Конструкция.

В качестве корпуса и основания для монтажа использован компакт диск. Крепёж силовых частей (шасси) выполнен с помощью винтов M2. Крепёж платы с радиокомпонентами и футляра для батареек выполнен с помощью двустороннего скотча. Передняя опора выполнена нестандартно и представляет собой петлю из нейлоновой стяжки. В дополнение к своей прямой функции, петля даёт ещё и амортизационный эффект.

Моторы.

Моторы расположены под углом к поверхности корпуса. Моторы закреплены на силовых рамах, выполненных из школьной линейки. В конструкции робота осуществляется прямая передача момента вращения с вала мотора на поверхность передвижения. Для увеличения коэффициента трения с поверхностью на валы моторов надеты протекторы из резины.

Источник питания.

Питание осуществляется от трёх гальванических элементов "3A" ("мизинчиковые") установленные в трёхсекционном футляре для батареек. В сумме источник питания даёт напряжение 4, 5 вольт.

Фотодетекторы.

На плате расположен всего один фотоприёмник типа TSOP, который принимает модулированные сигналы от ПДУ (пульт дистанционного управления). Управление роботом осуществляется с помощью ПДУ, нажатием на любую выбранную кнопку. После кратковременного нажатия кнопки робот поворачивает на небольшой угол. Удержание кнопки приводит к повороту на больший угол.
Электрическая схема состоит из фотоприёмника TSOP принимающего инфракрасный сигнал на резонансной частоте, цепочки из резистора и конденсатор, полевого транзистора управляющего мотором и диодом.

После включения питания электрическая цепь через диод VD1 оказывается замкнутой для мотора M2 и его вал начинает вращаться. Одновременно поступает питание +4,5В на фотоприёмник DA1. При отсутствии инфракрасного сигнала на выходе 1 фотоприёмника DA1 устанавливается положительный потенциал. Подключенный через резистор R1 конденсатор C1 быстро заряжается и на его верхней (по схеме) обкладке устанавливается тоже положительный потенциал. Так как верхняя (по схеме) положительно заряженная обкладка конденсатора подключена к затвору полевого транзистора VT1, то такой же потенциал (положительный) устанавливается и на его затворе. При достижении потенциала равного примерно 2 вольта, вследствие зарядки конденсатора, сопротивление канала полевого транзистора резко падает. Через канал сток исток полевого транзистора, диод VD1 и мотор M1 начинает протекать ток. Вал мотора M1 начинает вращаться. Все вышеописанные процессы приводят к включению обоих моторов, робот начинает двигаться вперёд.
Когда нажимают кнопку на ПДУ (пульт дистанционного управления), на его светодиоде формируется инфракрасный сигнал с импульсной последовательностью. Этот ик-сигнал отражается от стен или попадает напрямую в окно фотоприёмника. На его выходе 1 формируется импульсный сигнал тока отрицательной полярности. Поступая через резистор R1, он быстро разряжает конденсатор C1. В результате на его верхней (по схеме) обкладке устанавливается нулевой потенциал, так как приходящие в паузах короткие положительные импульсы не успевают зарядить конденсатор C1. На затворе полевого транзистора VT1 тоже устанавливается отрицательный потенциал и транзистор закрывается. Проводимость канала сток-исток резко повышается, соответственно ток через обмотку мотора уменьшается до нулевого значения. Мотор M1 выключается, но мотор M2 продолжает работать, что приводит к повороту в сторону. Пока будут действовать ик-импульсы, мотор M1 будет выключен, и соответственно робот будет поворачивать.
Следует отметить, что некоторая разница токов в обмотках моторов будет вызывать неравномерное вращение валов и акцент при движении вперёд в одну из сторон. Диод VD1 снижает величину тока в цепи питания моторов.

Монтаж радиокомпонентов.


Монтаж на картонную основу имеет свои особенности. Главное правило при таком монтаже: не обрезать выводов радиокомпонентов после их установки на посадочные места! Это необходимо для того, чтобы после установки деталей загнуть их выводы и соединить между собой. После пайки в местах соединений рекомендуется выполнять обрезку выводов радиокомпонентов лишней длины.

И так приступим. Установите все указанные в таблице 1 радиокомпоненты на свои позиции, согните выводы по направлениям "токоведущих" линий, выполните пайку в местах соединений. Для правильной установки фотоприёмника TSOP1836 (DA1) на место.

Монтаж силовой рамы.

Моторы устанавливают на силовой раме, которую вам потребуется изготовить. В качестве материала для силовой рамы возьмите школьную пластиковую линейку. Разрежьте её пополам выгните по размеру. Для того чтобы согнуть линейку приблизьте её к жалу разогретого паяльника на расстояние 2-3мм. Если есть горячий монтажный фен, то выполнить сгиб линейки будет ещё проще. Несильно надавливая на края, начинайте постепенно сгибать линейку до тех пор, пока не согнёте под углом примерно 30-35 градусов. После того как силовая рама будет готова переходим к корпусу. Выберите любой компакт диск и винты с гайками диаметром 2мм. Возьмите компакт диск и просверлите отверстия диаметром не менее 2мм для крепежа силовой рамы. Смонтируйте силовую раму. На боковые поверхности прикрепите полоски двустороннего скотча. Эти полоски в дальнейшем устранят проскальзывание моторов после крепежа и обеспечат фиксацию на позициях.

Монтаж передней опоры.


Подготовим всё необходимое для установки и крепежа передней опоры. В передней части диска просверлите два отверстия. Возьмите нейлоновую стяжку чёрного цвета размерами 3х150мм (длина 150мм, ширина 3мм). Нейлоновая стяжка имеет на конце замок. Проденьте нейлоновую стяжку через отверстия так, чтобы замочек был впереди. После установки стяжки получиться петля, размер которой должен быть по высоте клиренса (отступ от поверхности диска) равен высоте нижней кромки силовой рамы. Установленная петля-опора обладает высокими амортизирующими и скользящими свойствами.

Крепёж моторов.

Перед установкой на позиции на вал каждого мотора необходимо надеть протекторы. Они обеспечат устранение проскальзывания и повышенное сцепление с поверхностью при движении. Где взять протекторы? Очень просто, купите два однотипных гелиевых стержня и снимите с них защитные резиновые колпачки. Эти колпачки и будут протекторами.
Колпачок может иметь больший диаметр отверстия и, следовательно, проскальзывать на валу мотора. Чтобы колпачки не проскальзывали на валу моторов, можно предварительно намотать изоленту 3-4 слоя. Изоленту рекомендуется взять импортного производства, так как она обладает повышенными клеевыми свойствами и обеспечит надёжное сцепление с валом. Если есть термопластичная трубка малого диаметра, то её тоже можно использовать для устранения проскальзывания колпачка-протектора.
Перед установкой моторов снимите защитную поверхность с двустороннего скотча. Установите моторы на позиции и прижмите для того, чтобы скотч сцепился с поверхностью мотора. Закрепите каждый из моторов нейлоновой стяжкой на поверхности силовой рамы, отрежьте лишнюю длину стяжки.

Монтаж выключателя питания и футляра для батареек.


После установки и крепежа моторов приступайте к подключению источника питания (футляра) и выключателя питания. В конструкции можно использовать любой источник питания с напряжением, не превышающим 5 вольт! В моём варианте установлен трёхсекционный футляр с батарейками типоразмера "AAA" ("мизинчиковые"). Функции выключателя питания выполняет перекидной малогабаритный выключатель с двумя фиксируемыми положениями тумблерного типа. Выключатель питания необходимо подключить в разрыв плюсового провода (красного) идущего от источника питания. Второй провод (красный) идущий от выключателя к плате необходимо подсоединить через отверстие SA1. Минусовой (чёрный) провод, идущий от источника питания (футляр) подключите к плате через отверстие -4,5V.

Подключение моторов и монтаж платы с футляром на компакт диске.


Найдите на плате отверстия для подключения моторов. Они обозначены как M1 и M2. Выполните соединения моторов с отверстиями на плате с помощью тонких монтажных проводов. Удобнее всего взять монтажный проводок от компьютерного шлейфа, отщепите сразу по два проводка. Для наглядности на показан вид платы со стороны соединений.

Общая сборка. Крепёж платы, футляра, выключателя питания.


К плате со стороны соединений приклейте полоску двустороннего скотча. К днищу футляра для батареек тоже приклейте полоску двустороннего скотча. Прикрепите на скотче в передней части диска плату с радиокомпонентами, а рядом с моторами футляр для батареек. Чтобы выключать питания не болтался, прикрепите его к поверхности компакт диска термоплавким клеем.

Для того чтобы электрическая часть работала без сбоев рекомендуется установить в конструкции "свежие" батарейки. Сборка окончена!