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Schaltung

Die Schaltung für den Roboter 2 ist relativ simpel. Im Prinzip handelt es sich nur um eine Grundbeschaltung für einen Atmega8 mit externem Quarzoszillator sowie einigen einfachen externen Bauteilen an den Pins. Aufgebaut habe ich das ganze auf einer Lochrasterplatine. (Abb. 1, 2)

Bauteile

ATMEGA8

Das Gehirn des Roboters bildet ein Atmel-AVR-Mikrocontroller, der Atmega8. Dieser Controller ist praktischerweise in einem DIP-Gehäuse verfügbar (bekannte, "normale" IC-Form, "Käferchen"). Er hat 8 kB Programmspeicher, 1 kB RAM und 512 Bytes EEPROM (dauerhafter, vom Programm beschreibbarer Speicher). In der aktuellen Schaltung läuft er auf 4 MHz.

Datenblatt Atmega8, Einsteiger-Tutorial mit Atmega8

AVR-ISP

Anschluss für den In-System-Programmer um den Mikrocontroller direkt im Roboter zu programmieren.

Bauplan für den verwendeten ISP (6-polige Variante)

Quarzoszillator

Taktgeber für den Mikrocontroller, läuft aktuell auf 4 MHz.

Servo1/Servo2

Gehackte Modellbauservos als Motoren.

FT1/FT2

Fototransistoren für den Abstandssensor, bilden einen Spannungsteiler zusammen mit R3/R4, die Spannung über diesen Widerständen wird gemessen. Je heller, desto grösser die Spannung. Es werden gängige Fototransistoren mit einer besonderen Empfindlichkeit im IR-Bereich verwendet.

IRLED1/IRLED2

Infrarot-Leuchtdioden für den Abstandsensor, werden über PB2 und T1 gepulst angesteuert. Der Transistor T1 ist notwendig, da der Pin des Controllers die benötigten hohen Ströme für die IRLEDs nicht verkraften würde. Durch die gepulste Ansteuerung werden sehr hohe Ströme durch die LED und damit ein besonders heller Lichtblitz (=grosse Reichweite) möglich.

LED1

Allgemein verwendbare LED, zurzeit werden Kollisionswarnungen durch ein kurzes erlöschen der LED angezeigt.

Akku

Als Akku kommen 4 normale Nickel-Cadmium Zellen mit je 1.2 V zum Einsatz. Das gibt insgesamt 4.8 V, ist also etwas an der unteren Grenze - allerdings läuft alles problemlos.

Da die Servos allerdings relativ starke Störungen auslösen, muss die Spannung für die Steuerung zusätzlich etwas stabilisiert werden. Dafür sind C3 (kompenisert kurzfristige Spannungshüpfer zwischen VCC und GND) und D1 (verhindert, dass der Strom aus C3 auch an die Servos geht) zuständig.

D1

Schottky-Diode BAT 43, hindert den Strom aus dem Stützkondensator C3 daran, zurück zu den Servos zu fliessen, da lediglich die Steuerung "gestützt" werden soll.

C1

Keramik-Kondensator 47nF, sorgt für eine stabile Spannung am Reset-Pin, damit Resets sauber und ohne zu prellen ablaufen.

C2

Folien-Kondensator 0.1uF, stützt und glättet die Versorgungsspannung

C3

Elko 470uF, stützt die Spannung der Steuerung gegenüber den Störungen durch die Servos. Dieser Kondensator könnte ruhig noch dicker gewählt werden, reicht aber auch so.

R1

10 kOhm, Pull-Up für den Reset-Pin.

R2

470 Ohm, Vorwiderstand für die LED1.

R3, R4

10 kOhm, bilden mit den Fototransistoren einen Spannungsteiler. Spannung über R3/R4 wird vom Analog-Digital-Wandler des Controllers gemessen.

R5

1 kOhm, Vorwiderstand für den Transistor.

R6

10 Ohm, Vorwiderstand für die IRLEDs. Achtung: Der Widerstand lässt noch einen zu hohen Strom für einen Dauerbetrieb der IRLEDs zu. Daher müssen die IRLEDs gepulst angesteuert werden.

T1

Transistor BC 547, schaltet die gepulsten IRLED1/IRLED2, da der Port am Atmega8 dafür zu schwach wäre.

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Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3