机器人电路简介

机器人电路zhangyunlei000@126.com2007.05.20机器人的组成部件传感器驱动伺服单元机械本体控制系统能源供给电路各模块传感器MCU执行机构电源驱动电路电阻电容电位器电感电解电容二极管晶振红外对管三极管接插件三端稳压发光管电容单片机其它芯片电路板一个完整的电路电源部分 使用LM2575的降压开关电源 LM2575是可以输出1A电流，1A时效率高达80％以上的降压开关电源芯片，开关工作频率是 52KHz。其内部结构如下：它内置了功率管和过流保护电路，在外部只需加少量的滤波元件即可构成一个开关电源模块。在实际电路的设计中，对原电路做了一些改动：在这个电路中，高压输入端加了一个二极管，防止不慎接反电源引起电容爆炸和芯片损坏。保险丝是1A，防止输入电压超过40V或电源板内部短路引起的大电流造成的危害。在图中，保险丝接在3300uF电容的后端，防止加电时电容大电流充电烧断保险丝。3300uF的电容起储能和电源滤波的作用，在电池组供电时主要起储能作用，电容接在高压端更利于储能，因为如果电源暂时断电，稳压电路前面的电压逐渐下降不会影响输出电压。如果使用全、半波整流的工频交流或者高频开关电源供电，应该在这个电容上再并联一个瓷片电容来吸收高频。LM2575和第一级滤波电路是按照LM2575的datasheet 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 里接的，在后面又加了第二级滤波以进一步减小纹波。发光二极管D2作输出指示，另外在空载时，D2可以提供一个负载，使空载电压不至于偏离稳压值。在机器人的应用中，LM2575把24～30V的电压降至５～12V，供传感器板和主控板使用。主控板带有线性稳压，所以本电路对输出电压的精确程度要求不是很高，所以在输出端又串接了一个肖特基二极管防止用户错把高压接到输出端。如果该电源板直接对单片机供电，这个二极管不能接，而且最好把电源部分集成到主控板上，防止连线不当造成的干扰。所有电感用黑色铁氧体磁芯自己绕制，不要用色环电感（小于200mA的除外）。漆包线直径0.51mm。L1用磁罐，L2用磁环。机器人电路系统中的电源供应 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1.主控单片机的供电主控单片机使用的是51系列（51，52，2051），电源电压是5V。可以使用开关电源产生的5V直接供电，但这样最好把开关电源做在主控板上，传感器等需要另配电源；如果用开关电源的8～12V输出供电，再用7805线性稳压到5V，可以跟传感器共用电源；如果使用12V电池组，可以直接用7805线性稳压，小电流工作时（不接LS型锁存器和大量发光管）24V供电直接对7805供电也可以另外，还可以用9V叠层电池线性稳压至5V后给单片机单独供电。2.传感器的供电光电传感器的电流较大，最好使用开关电源降压供电，以减小功耗和发热量。调制传感器要有良好的电源滤波。3.功率驱动电路的供电功率驱动电路一般由电池组直接供电，或者用开关电源升降压后供电，线性电源不能满足要求。一般的，功率驱动电路要专线专用，不能跟主控电路一起接到远端电源，更不能将主控电路的电源接到功率电路的后面，以免地线电位浮动。4.开机加电顺序一般是其它电路先加电，单片机后加电以正常加电复位和避免丢失动作，或单片机处于复位状态一起加电，关闭复位开关启动。如果电源内阻较小或系统总电流不大，可以一起加电。在程序中，一般要开机延迟一段时间再启动，电机换向前要先停转，尽量避免对电源的大电流冲击。如果关机要防止误动作，可以先关功率电路，后关主控电路。传感器部分机器人的视觉 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 电路发光管光电管物体机器人的视觉发光管和光电管光电传感器传感器的作用主要是使机器人了解其外部环境．在我们所要做的舞蹈机器人中用的最多的是光电传感器．１、反射式光电传感器简介反射式光电传感器在机器人中有着广泛的应用。可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。这种光电传感器的基本原理是，自带一个光源和一个光接收装置，光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收，再经过相关电路的处理得到所需要的信息。相应的，光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。简单的光电白线传感器在上图中，JP1是光电管，接收光强在上面转换成电流，在R上成为电压信号，与RA1的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值进行比较，从LM339输出逻辑电平给单片机。R越大，光电流产生的电压变化越大，传感器也就越灵敏。但是若R过大，当光比较强的时候，R上的电压会达到VCC而不再变化，这就是所谓的饱和。在这种比较型的传感器电路中，饱和只会使强光与强光难以分辨，但仍可以区分强光和弱光，它并不是影响比较结果的重要因素。但在后面介绍的几种调制型传感器中，饱和是必须避免的，因为它会掩盖交流分量。高灵敏度和饱和是一对矛盾，在后面提到了一些相关的解决方案。LM339是开路输出的，10K的电阻是为了使输出电压正确。如果后面是51之类开路输入的单片机，这个电阻可以省略。假如把光敏管放在下边,电阻放在上边。这样当光线较暗时比较器输入电压接近VCC，超过比较器LM339能够正常工作的最高输入电压Vm,比较器不能正常工作（LM339的共模输入电压最低能低到0，但是最高达不到VCC），因此灵敏度做不高。为了使比较器正常工作，电阻值应使得光照时比较器输入电压Vi大幅下降，满足VCC-I*R<Vm（I是光电流），就是I*R>VCC-Vm。这样，光再强一点，I*R接近VCC,Vi就会降到0附近，光敏管就会饱和，降低了区分颜色的可靠性。而现在把光敏管放在上边,电阻放在下边，就可以解决这个问题：这时Vi=I*R,使用较小的R可以保证Vi<Vm<VCC,不会发生电压范围溢出或者光敏管饱和。这时为了保证光照与输出有相同的逻辑关系（光照时输出低电平，指示灯亮），比较器的同相和反相输入端要互换。白线传感器的抗干扰措施 采取严密的遮光措施 调制传感器设计思想 各种调制传感器： 高通滤波法 窄脉冲法 同步检波法(包括ADC编码调制)高通滤波型光电传感器光源是用一个脉冲振荡电流去点亮发光二极管，电路图没有画出，可以使用任何一种振荡电路，平均电流根据发光二极管的参数可以取到20mA左右。接收部分是这样工作的:传感器信号先经过CR高通网络去掉直流和低频成分,并加入一个直流offset,也就是一个稳定的直流分量叠加一个交流分量,再与一个设定的直流分量进行比较,如果交流分量的峰值超过offset与设定值之差,比较器就会输出一个方波脉冲,否则输出0;然后通过RC低通网络,使方波脉冲的交流分量尽可能的减小,变成某个直流电压V(>0),再与另一个设定值(<V)比较,输出低电平.如果没有交流输入,第一级比较器输出0,第二级比较器输出高电平单片机部分MCU部分 机器人的大脑主要是由MCU及其外围电路组成的。在我们剧场机器人中用一些比较常用的是51系列的单片机。 关于AT89S51/52单片机电路中几点说明：1、因为单片机复位的条件的限制，晶体振荡器频率不同,复位电路的电阻和电容的取值不同。相应的取值应参阅相关的资料。2、当单片机不使用外部存储器时，EA（31）脚应该有效地接高电平。3、使用P0口时，应注意选择合适的上拉电阻。4、单片机的输出信号和外部电路的接口应该有隔离措施。直流电动机的电路驱动2007.05.20直流伺服电机内部结构 磁场越强、匝数越多，转矩越大、效率越高 磁场越弱、匝数越少，转速越大 匝数越多，阻抗越大加直流电源，电机即可旋转加反向的电压，电机反转可以通过调节电压改变转速H桥—正转H桥—反转H桥—制动PWM(脉宽调制)调速 电机的调速：调压 PWM的意义：提高效率，减小电路的功耗我的电流跟电机的一样SoHOT!!!我转我停我的控制元件是开关，不消耗功率PWM(脉宽调制)调速由于惯性，转动是连续的可以并联一个电容来吸收切换时的尖峰双向PWMAB正转反转继电器控制绕组的驱动续流二极管在三极管截止的时候吸收线圈的感应电流用三极管构成H桥单片直流电机驱动芯片—L298N单片直流电机驱动芯片—A3952L298的使用。其典型电路如下图所示：PCB制作电路原理上可以实现了只是完成了电路制作的一小半。因为还要完成了PCB的制作和电路的安装调试。PCB制作工具：PROTEL99、DXP2004、POWERPCB等二、PCB制作的基本常识： 基底材料：环氧玻纤、电木、环氧树脂等 铜箔层(Toplayer,Bottomlayer) 字符层(Topoverlay,Bottomoverlay) 阻焊层(Topsolder,Bottomsolder) 焊盘层(Toppaste,Bottompaste) 机械层(Mechanical1) 禁止布线层(Keepoutlayer) 在所有层(Multiplayer)铜箔层焊盘层字符层丝印层绘制PCB 使用PCB设计软件比如Protel(软件的使用方法请参考相关书籍) PCB设计过程(以Protel为例) 根据买的元件自己画器件封装，不推荐使用软件自带的封装库 在原理图中选取画好的封装，检查无误后生成网络表，或者直接创建网络名。 在PCB中读取网络表或者创建元件，并恰当布局(考虑安装和布线的方便) 布线(推荐手动布线)，注意一些与电气特性有关的设计规则 检查布线，完善机械层和字符层 推荐参考资料:高速PCB设计指南.pdf。 PCB制作 通过制版商制作 质量好；周期长，价格高 热转印快速制版 速度较快，设备简易；仅限单面或准双面 雕刻机快速制版 速度快；仅有几个实验室有此设备，仅限单面或准双面 多用电路板 速度较快；可靠性较低，手工操作麻烦 面包板 使用方便；可靠性低，仅限实验焊接和组装电路 焊接：先用烙铁同时加热焊盘和元件管脚，再用松香芯的焊锡丝去点；或者先在元件与焊盘的结合处涂松香助焊剂，再用蘸了焊锡的烙铁去点。 不要用蘸了焊锡的烙铁点没有助焊剂的焊盘和元件，否则容易虚焊 不要用焊锡膏当助焊剂，会导电的～～ 比较旧的元件在焊接前先将管脚上锡焊接和组装电路焊接和组装电路 自制电感要去掉漆包线的漆层才能焊接，并且磁心中要夹一张纸防止电感饱和 LM2575、L298等需要加一个散热片 比较重的元件用胶固定好，以免强烈震动后管脚折断调试 检查电路连接无误 通电测试(功率电路可以先限流) DEBUG 调试的技巧：逐级分析查找问题 要耐心哦^_^根据需要改进设计 示例： 加反接保护二极管，防止队友把电源接反发生爆炸！ 输入输出用不同的插座，并且选用能防止反接的插接件 输入电容选的大一点，接在二极管后面，短时间过载引起的掉电就不怕了 输出端接上指示灯和它的限流电阻，这样，在看到电源指示的同时防止输出空载过压。 ……电路在不断改进中才会趋于完善 机器人电路设计常见问题与对策 电路设计与使用的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化 抗干扰与电磁兼容 电源的选取与使用电路设计与使用的规范化 规范化可以让队友更快的熟悉使用您的电路，减少由于误操作引发的事故 规定导线的颜色(以前发生过的一些事故) 各种类型的插接件的选用与接线顺序统一 规范设计与使用是一个好的习惯，请大家坚持抗干扰与电磁兼容 地线的一点连接：不要把信号的地线接在大电流地线之后 信号线的屏蔽与阻抗问题：低阻信号不易被干扰 功率连线对外辐射的抑制：双绞线或屏蔽线 单片机的复位问题：复位线尽可能短 单片机的晶振：将外壳接地接地问题大功率电路电源敏感电路大功率电路电源敏感电路电阻，电感双绞屏蔽线与双绞线长距离传输防干扰的方法用双绞线传输差分信号，让干扰抵消输出时并联一个小的上拉电阻，降低输出阻抗输入时并联一个电容，滤除信号毛刺实践课程：简单传感器电路的搭建 用单个比较器的白线传感器 有兴趣的同学可以试验高通滤波调制型的传感器结束语预祝各位能够顺利圆满地完成机器人的制作，并且在比赛中取得佳绩