NÁVOD K MONTÁŽI
ELEKIT® MOVIT® ________________________________
Hyper Peppy II Model MR-969E Obj. č.: 130098
© EK JAPAN CO., LTD. 2000 © Německý překlad: AREXX – Die Niederlande
2
HYPER PEPPY II Obsah Strana 1. Popis produktu hyper peppy ii ................................................................................ 3 2. Technika pájení ...................................................................................................... 3 3. Elektronika.............................................................................................................. 5 3.1 Seznam elektronických komponentů................................................................. 6 3.2 Test elektronického zapojení ............................................................................ 8 3.3 Hledání chyby v elektronickém zapojení ........................................................... 9 3.4 Informace o elektronických komponentech ..................................................... 10 4. Blokové zapojení .................................................................................................. 12 4.1 Popis elektronického zapojení ........................................................................ 13 5. Mechanika ............................................................................................................ 14 5.1 Seznam mechanických dílů ............................................................................ 16 5.2 Návod k montáži pro mechanický díl............................................................... 16 5.3 Připojení kabeláže........................................................................................... 19 5.4 Test mechanického dílu .................................................................................. 20 5.5 Hledání závady v mechanickém dílu............................................................... 20 6. Funkce hyper peppy ii........................................................................................... 21 7. Popis Funkce mechaniky...................................................................................... 22 8. Popis Funkce ozubených koleček ........................................................................ 22 9. Co dělá z HYPER peppy II ROBOTA ................................................................... 25 Movit a Elekit jsou registrované výrobní značky EK Japan Co., Ltd. © Německý překlad / German translation (březen 2000): AREXX Engineering (NL) tento popis je chráněn autorským právem. Obsah nesmí být ani dílčím způsobem kopírován nebo převzat bez písemného souhlasu evropského importéra: ARREX Engineering – Zwolle (NL). Výrobce a dodavatel neručí nebo není odpovědny za následky neodborného zacházení, montáže a/nebo obsluhy tohoto produktu, způsobené nerespektováním návodu k montáži. Obsah tohoto návodu k použití může být změněn, bez našeho předchozího ohlášení.
ELEKIT Výrobce: EK Japan Co., Ltd. FUKUOKAJapan
AREXX Importér: AREXX Engineering ZWOLLE The Netherlands
© EK JAPAN CO., LTD. 2000 © Německý překlad: AREXX – Die Niederlande
Technická podpora při montáži robota: www.arexx.nl
3
1. POPIS PRODUKTU HYPER PEPPY II HYPPER PEPPY II je elektronický robot s integrovaným senzorem, který reaguje na zvuky a doteky. Robot jede vpřed, dokud jeho senzor slyší zvuk (např. tleskot rukama) nebo registruje dotyk předmětem. Nakonec robot jede pevně naprogramovaný čas vpřed, provede přitom zatáčku vlevo a jede potom dál opět rovně. Velká zábava není jen chování robota. Také montáž je zajímavá a radostná. Kromě toho se při montáži naučíme zábavným a uvolněným způsobem něco ze světa techniky. Specifikace Napětí:
3V (2 tužkové baterie à 1,5V), není obsahem dodávky Spotřeba proudu: Asi 400 mA Výška: 90mm Délka: 115mm Šířka: 130mm Hmotnost: 160g Varování: • S otevřením plastikového sáčku s komponenty a díly zaniký právo na vrácení výrobku. • Před montáží si pozorně přečtěte tento návod k použití. • Buďte opatrní při manipulaci s nářadím. • Nemontujte v přítomnosti malých dětí. Děti se mohou zranit o nástroje nebo strkat malé komponenty a díly do úst. • Nepoužívejte vzájemně staré a nové baterie. • Nepoužívejte společně žádné alkalické, standardní a dobíjecí baterie. • Vkládejte baterie správným způsobem. • Postarejte se o to, aby se nenamočili baterie a držák baterií. Pokud se toto přesto přihodí, vyjměte potom baterie a vše dobře vysušte. • Po použití robota baterie vyjměte.
2. TECHNIKA PÁJENÍ Před montáží a pájením elektronických dílů ještě pár rad: Před pájením si nejdříve kompletně pročtěte pokyny k pájení. Pracujte přesně v pořadí návodu k montáži. Za defekty, které vzniknou odchýlením se od návodu k montáži, se poskytnutí záruky nevztahuje.
4 Potřebné nástroje a provozní prostředky: Páječka Pájejte s páječkou o výkonu mezi 20 a 30 watt. Pájecí přístroj s vyšším výkonem nebo pájecí pistole by mohla poškodit citlivé elektronické díly a měděné dráhy plošného spoje. Se slabým pájecím přístrojem je pájení obtížné. K páječce často náleží kovový stojan s houbičkou pro čištění pájecího hrotu. Odkládací stojan pro Páječku Pro bezpečné odložení horké páječky. Sací pásek pro odpájení Pro opravu pájecích chyb. Správné nástroje je polovina úspěchu! Pájecí drát pro elektroniku Použijte pájecí drát pro elektroniku o průměru 1 mm nebo menší. Tato cínová pájka obsahuje speciální tavicí přísadu pro elektronické součástky. Jiné tavicí přísady nejsou vhodné. Boční řezací a ploché kleště Pro miniaturní součástky (150mm) Sada šroubováků Použijte správnou velikost šroubováků pro elektroniku. Pájení komponentů: Používejte jen tu cínovou pájku, která je námi doporučena a obsahuje speciální tavicí přísadu pro elektronické součástky. Jiné tavicí přísady nejsou vhodné.
Správné držení při profesionálním pájení:
Páječka v jedné ruce.
Pájecí drát ve druhé ruce.
Dbejte na správnou montáž součástek, jak je načrtnuto v tomto nákresu: Špatně
Správně
5 3. Stáhněte pájecí drát 2. Zaveďte nyní trochu, 1. Zahřejte nejdříve zpět a nechejte cínovou ale ne příliš, cínové (několik sekund) pájku správně téci. pájky na přípojnou přípojnou plošku na plošku a na přípojný plošným spoji a přípojný drát, zatímco páječka drát součástky. ohřívá oba díly. 4. Stáhněte nyní páječku 5. Odstřihněte přebytečné 6. Výsledkem je vypouklý pájecí kužel, který je konce drátů krátce nad zpět a nechejte vše přichycen jak na cínovou plochou. Cín by v klidu ochladit, aniž přípojné plošce, tak i na měl kompletně pokrývat byste se dotkli přípojném drátu. Cínová drátový a měděný součástky nebo ploška vypadá jak přípoj. plošného spoje, dokud hladce leštěná. neztuhne cínová pájka. Lokalizování pájecích chyb a jejich oprava: Studený plošný spoj
Příliš málo cínu
Cín je na přípoji součástky, ale ne na přípojné plošce. Studená součástka
Cín není správně tekutý. Pájecí můstek
Cín je na přípojné plošce, ale ne na přípoji součástky. Drátový můstek
Dvě přípojné plošky jsou vzájemně spojeny cínovým můstkem. Dobrý pájený spoj
Dvě přípojné plošky jsou na konci drátů vzájemně spojeny.
Cínová ploška vyleštěná.
vypadá
jak
hladce
Pájení propojení: Odstraň izolaci z drátu.
Svažte dohromady měděné dráty.
Pevně drát připájejte.
3. ELEKTRONIKA Elektronické komponenty Komponent Regulovaný odpor Odpor Kondenzátor
Montáž
symbol
6 Komponent Elektrolytický kondenzátor (elko)
Montáž
symbol
Tranzistor Spínač Motor Držák baterií Kolík konektoru Mikrofon
Hlavní plošný spoj
Přimontovat kolík konektoru
Kabel
Nosný plošný spoj pro spínač
3.1 Seznam elektronických komponentů Dle seznamu součástí zkontrolujte, zda jsou k dispozici všechny součástky. Odpory 0,25 watt; 5% Název R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 VR
Hodnota Text 3 KΩ 2,2 MΩ 820 KΩ 150 KΩ 10 KΩ 330 KΩ 39 KΩ 100Ω 10 KΩ 100 Ω 7Ω 7Ω 100 KΩ 104
Barva Oranžová Červená Šedá Hnědá Hnědá Oranžová Oranžová Hnědá Hnědá Hnědá Žlutá žlutá
Barva Černá Červená Červená Zelená Černá Oranžová Bílá Černá Černá Černá Fialová Fialová
Barva Červená Zelená Žlutá Žlutá Oranžová Hnědá Oranžová Hnědá Oranžová Hnědá Zlatá Zlatá
Barva Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá Zlatá
7 Kondenzátory Název C1 C2 C3 C4
Hodnota 0,001 µF 0,01 µF 1 µF 220 µF
Text 102K 103K 1 µF, 50V 220 µF, 10V
Polovodiče Název TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 TR6 TR7 TR8 TR9 TR10
Text C1815 nebo C945 C1815 nebo C945 C1815 nebo C945 A1015 nebo A733 A1015 nebo A733 C1815 nebo C945 A950 nebo A952 A950 nebo A952 A2120 nebo A2001 A2120 nebo A2001
Různé Název G1• ECM• SWA• G2• MR• MW• +3V• SWB• ECM SW Bat M MR-969 SWPCB (4 ks)
Opsaný text Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Kolík konektoru Mikrofon Spínač Držák baterie Motor Plošný spoj Nosný plošný spoj pro Spínač Přípojný kabel
Na plošným spoji jsou vytištěny symboly, které přesně ukazují, kde mají být součástky osazeny. Nejlepší je začít s plošně přiléhajícími odpory a následně osadit stojatými kondenzátory a tranzistory. Nakonec jsou na řadě kolíky konektoru. U tranzistorů a elektrolytických kondensátorů (elko) dbejte na polaritu. Tyto součástky musí být zamontovány ve správné otočné pozici.
8 Pájení Nejdříve připájejte spínač na malý nosný plošný spoj pro spínač. Potom připájejte dva bílé dráty na tento plošný spoj a přitom protáhněte dráty skrz otvory, jak je popsáno na výkrese. Následně připájejte dráty k mikrofonu. Přistřihněte drát, jak je popsáno na obrázku. Potom pevně připájejte modrý drát na plochu SIG a druhý (bílý nebo černý) drát na plochu GND. GND-připojení je spojen prostřednictvím kovového můstku elektricky vodivého s kovovým mikrofonem krytu. Na závěr pájejte hlavní plošný spoj. Za defekty, které vzniknou odchýlením se od návodu k montáži, se poskytnutí záruky nevztahuje. Vodivé dráhy se skládají z měděné stopy, přípojné plošky součástek jsou elektricky spojeny. Na přípojných ploškách je měď pokryta cínovou pájkou. Zelená, izolační vrstva ochranného nátěru chrání měděnou stopu proti zkratům a oxidaci („tvorba rezu“). Pokud při letování měď příliš zahřejeme, může se přípojná ploška a měděná stopa oddělit od plošného spoje. K opravě musíme většinou odstranit kousek ochranné vrstvy, aniž bychom poškrábali měděnou stopu. K opravě se nejlépe hodí nůž s se zahnutou řeznou plochou (např. skalpel) nebo mazací štětec ze skleněného vlákna. Oprava defektní vodivé dráhy: Je-li vodivá dráha přerušena nebo při ztrátě přípojných plošek Potom opatrně odškrábejte ochrannou vrstvu pomocí nože (např. skalpelu) od měděné dráhy a ohněte přípojný drát v tomto směru. Přemostěte přerušené místo v dráze kouskem drátu.
3.2 Test elektronického zapojení Před sestavením mechaniky je zapotřebí provést test elektroniky. zkontrolujeme, zda součástky na plošném spoji společně správně fungují.
Přitom
Varování: Buďte opatrní při propojení: Netahejte za dráty, nýbrž táhněte vždy za zástrčku. Připojte všechny dráty podle schéma zapojení na výkresu. (viz. také kapitola „Připojení kabeláže“, str. 19). Po připojení všech kabelů vložíme 2 články do držáku baterií. Dbejte přitom na přesnou polarizaci. Minusová strana článků musí být připojena na pružinu držáku baterií. Motor by se měl nyní hned zažít otáčet. Pokud k tomu nedojde, musí být baterie okamžitě vyjmuty. Nyní zkontrolujte nejdříve ještě
9 jednou kabeláž a potom osazení plošného spoje. Hledání chyby je podrobně popsáno v kapitole „Hledání chyby v elektronickém zapojení“, str. 8. Otáčí-li se motor, zatleskejte potom rukama. Motor by měl okamžitě změnit směr a a otáčet se několik sekund jiným směrem. Citlivost mikrofonu můžeme nastavit regulátorem (viz. elektronický test a doladění). Pokud motor nereaguje na hluk, musíte nejdříve zkontrolovat kabeláž a návazně plošný spoj (viz. „Hledání chyby v elektronickém zapojení“, str.8).
3.3 Hledání chyby v elektronickém zapojení Pokud se motor otáčí a po hlasitém hluku mění směr otáčení, funguje bezchybně elektronické zapojení. Potom můžete začít s mechanickým dílem. Pokud elektronika nefunguje, je zapotřebí systematická kontrola dle následujícího souboru instrukcí: Součástky na plošném spoji jsou velmi horké nebo dýmají • • •
Zkontrolujte pájené spoje, zda nejsou zkratovány. Zkontrolujte, zda byly všechny součástky osazeny na správném místě a ve správné pozici otáčení. Vyjměte horkou součástku a ještě jednou zkontrolujte, zda byla správně namontována.
Motor se nehýbe • • • • •
Zkontrolujte pozici otáčení článků a kabeláž držáku baterií. Je minusový pól (červený drát) a plusový pól (černý drát) správně připojen? Viz. tabulka v „Připojení kabeláže“, str. 19. Zkontrolujte kabeláž spínače, jsou bílé kabely správně připojeny? Zkontrolujte všechny součástky. Jsou všechny odpory, kondenzátory a tranzistory (zejména TR5 .. TR10) správně namontovány? Zkontrolujte všechna pájené spoje. Možná jste omylem zamontovali zkrat mezi přípojnými ploškami nebo drátovými přípoji. Spojte dráty baterie s dráty motoru a sice + na + a – na -. Pokud se nato motor neotáčí, potom nejsou články v pořádku nebo je motor defektní. Pokud se motor otáčí, musí se na plochém spoji nacházet chyba.
Motor se otáčí, ale robot nereaguje na hluk • • •
Zkontrolujte dráty k mikrofonu Zkontrolujte pájené spoje všech přípojů k mikrofonu. Jsou všechny součástky (zejména tranzistory namontovány?
TR1
..
TR4)
správně
10 Pokud jsme při pájení udělali chybu, můžeme chybu pájení opravit sacím páskem pro odpájení. Polož sací pásek pro odpájení Stáhněte páječku a pásek zpět, přes pájený spoj. jakmile pásek nasál cínovou pájku. Odpájení
3.4 Informace o elektronických komponentech V tomto přehledu jsou shromážděny některé doplňující informace k funkci součástek. Elektronici používají tři důležité základní výrazy: Základní výraz: Proud Napětí Odpor
Symbol: I U R
Měřená veličina: Ampér A Volt V Ohm Ω
Souvislostí mezi veličinami je ohmův zákon: Napětí = proud krát odpor Pro výpočet velikosti proudu, I = U : R Pro výpočet hodnoty odporu, R = U : I Pro výpočet napětí, U = I x R Odpor Odpor vymezuje proudy v elektronických zapojeních. Také můžete napětí snížit. Představujete-li si proud jako tekoucí vodu v zahradní hadici, potom je to odpor při přiskřípnutí hadice. Následkem přiskřípnutí již voda nestříká tak daleko z hadice. Hodnota odporu je kódována barevným systémem. První a druhý kroužek tvoří číslo a třetí kroužek popisuje mocninu deseti, čímž musíme toto číslo násobit. Čtvrtý kroužekl popisuje přesnost hodnoty odporu, tzn. možné odchýlení od této hodnoty v %. Barva Číselná hodnota Násobitel 1 0 Černá 10 1 Hnědá 100 2 Červená 1000 3 Oranžová 10000 4 Žlutá 100000 5 Zelená 1 milión 6 Modrá 10 miliónů 7 Fialová 100 miliónů 8 Šedá 1000 miliónů 9 Bílá 0,1 nebo 5% přesně x Zlatá 0,01 nebo 10% přesně x Stříbrná
11 Příklad: Odpor s barevnými kroužky hnědý (1), černý (0), oranžový (tisíc), zlatý má hodnotu 10000 ohm a 5% přesnost. Regulátor odporu Vedle pevných odporů existuje ještě regulátor odporu, který se také nazývá potenciometr. Regulátor odporu existuje v různých provedeních. Známý příklad je regulátor hlasitosti v rádiu. Provedení regulátoru v robotu je osazeno přímo na plošném spoji. Jeho hodnota je 100 kΩ. Tento potenciometr je použit k regulaci zesílení hluku a tím citlivosti vestavěného mikrofonu. Kondenzátor Kondenzátory můžou akumulovat malý elektrický náboj a v případě potřeby opět získán zpět bez velké ztráty. Další vlastnost je oddělení stejnosměrného napětí za současného přesměrování střídavého napětí. Symbolem kondenzátoru je C. Hodnota kondenzátoru je nazývána také kapacitou a udávána v faradech. Jelikož je kapacita v elektronice většinou relativně malá, používají elektronici v praxi následující kódování: Zkrácení Význam Hodnotový údaj 0,000001 farad 1 mikrofarad 1 µf 0,000000001 farad 1 nanofarad 1 µf 0,000000000001 farad 1 picofarad 1 µf Existují kódovací systémy pro hodnotu kondenzátoru. Na mylarové kondenzátory je proto natištěno číslo. Elektrolytický kondenzátor (elko) Elko je polarizovaný (tzn. citlivý na směr) kondenzátor. Výrobci proto opatřili tento typ kondenzátoru značkou pro plusový a minusový pól. Většinou je na elko proveden pruh s se záporným znaménkem vedle záporného pólu. Přípojný drát pro plusový pól je kromě toho trochu delší než drát pro minusový pól. Tranzistor Tranzistor je polovodič, který je používán k zesílení nebo ke spínání. Tranzistor má tři přípoje: Bázi, emitor a kolektor. Přípoje jsou často označeny začátečními písmeny B, E, a C. Tranzistor je stavěný v různých provedeních. Dvě hlavní skupiny tvoří tranzistory PNP a NPN. V tranzistorech NPN je proud přesně odlišně veden, než skrze tranzistory PNP. Tranzistor si můžete představit jako stavidlo (báze) ve vodním toku, který teče od A (kolektor) do B (emitor). Voda teče - v tranzistoru NPN z kolektoru do emitoru nebo - v tranzistoru PNP z emitoru do kolektoru. Se stavidlem, které představuje např. bázi, můžeme vodní proud regulovat. Když si nyní představíme ovládání stavidla s malým vodním proudem, je obraz tranzistoru kompletní.
12 S maličkým proudem nebo napětím na bázi můžete regulovat velký proud nebo napětí mezi kolektorem a emitorem. Pochopíte, že tranzistor může také zapnout a vypnout proudy a napětí tak, že bázovou propusť najednou otevřeme nebo zavřeme. Součástky TR1, TR2, TR6 TR4, TR5
Typ tranzistoru TR3, NPN
funkce Spínací tranzistor
PNP
Spínací tranzistor
TR7, TR8
PNP
Spínací tranzistor
TR9, TR10
NPN
Spínací tranzistor
Vlastnost Vysoké zesílení signálu Vysoké zesílení signálu Střední velikost spínacího proudu Střední velikost spínacího proudu
Mikrofon Mikrofon je nám nejlépe znám z televize, ale přesný způsob jeho funkce je méně známý. Mikrofon přeměňuje akustické vlny v elektrické signály. Tyto elektrické signály jsou zpracovány v elektronice (např. v zesilovači). V robotu HYPER PEPPY II registruje mikrofon hluky při tlesknutí nebo při nárazu. Tento signál je pro HYPER PEPPY II signálem pro zpětný chod. Reproduktor je protějšek k mikrofonu. V této součástce jsou přeměňovány elektrické signály na akustické vlny. Motor V motoru je přeměňována elektrická energie na pohybovou energii. Vědecký název pro pohybovou energii je kinetická energie. Motor se může otáčet ve dvou směrech. Normálně jede HYPER PEPPY II dopředu. Pokud však motor cítí akustickou vlnu, začne se motor několik sekund otáčet odlišně a robot jede zpět.
4. BLOKOVÉ ZAPOJENÍ Mikrofonový zesilovač Zesilovač a prodleva
Filtr rušení Zesilovač proudu
Napájení Regulace motoru
Mikrofon
TR3, TR4
TR5-TR10
TR1, TR2
Motor
K zjednodušení zobrazení komplexních zapojení použijeme schéma blokového zapojení. V schématu blokového zapojení je zjednodušeně a přehledně zobrazeno, jak zapojení funguje. Tím rychle zpozorujeme, k čemu slouží důležité součástky. Nejdříve popíšeme funkční bloky. Jednotlivá zapojení jsou návazně ještě podrobněji pojednány.
13 1 2 3 4 5 6
Funkční blok s napájení se skládá ze 2 článků k à 1,5 V. Ve filtrovém bloku jsou filtrovány rušivé pulsy motoru z napájecího napětí. Mikrofonový blok registruje hluky z prostředí robota. Zesilovací a zpožďovací blok zesiluje signál mikrofonu a stanoví časoví interval pro zpětný chod. Zpožďovací blok je také nazýván timerblock. Blok proudového zesílení zesiluje signál timerbloku. Koncový stupeň regulace motoru dodává proud pro chod vpřed a vzad.
Motor dodává mechanickou energii pro pohyb.
4.1 Popis elektronického zapojení S pomocí průtoku proudu objasní elektronik, jak funguje jeho zapojení. V blokovém zapojení vidíte, jaké funkce bloky splňují a jak jsou propojeny. Nyní si jednotlivě pohovoříme o funkčních blocích, aby vám byla jasná funkce každého jednotlivého dílu. Schéma zapojení je kompletním průtokem proudu. V následujících oddílech prodiskutujeme každý díl. Mikrofonový blok V tomto zapojení je použit elektronický kondenzátorový mikrofon. Tento typ mikrofonu je velmi citlivý. Zvláštní vlastností tohoto mikrofonu je použití napětí. Toto provozní napětí bude přiváděno z baterie přes odpor R1 do mikrofonu. Kondenzátor C1 pečuje o to, aby mohl být hluk dále předáván, např. tleskot. Blok zesilovače a prodlevy Pokud nepřiléhá žádný mikrofonový signál, je zapnutý tranzistor TR1 a řídí proud. Přitom na bázi TR2 přiléhá jen nepatrné napět a na jeho kolektoru asi 2 V. Tranzistor TR2 je zablokován a my říkáme: Je vysoký výstup na kolektoru TR2 (H=high). Pokud přiléhá mikrofonový signál, je tranzistor TR1 vypnutý a již proud neřídí. Přitom na bázi TR2 přiléhá napětí v hodnotě ca. 1V. TR2 nyní řídí proud a na jeho kolektoru klesá napětí na ca. 1V. Tranzistor TR2 je nyní zapnutý a my říkáme: Je nízký výstup na kolektoru TR2 (L=low). Tranzistory TR1 a TR2 společně s mikrofonem tvoří spínač citlivý na hluk. Pozitivní zpětnovazební smyčka řídí přes C3 a R3 impulsový signál zpět na bázi TR1 a pečuje o to, aby výstup zůstal ještě několik sekund nízký. Elko C3 je společně s R3 kompetentní za prodlevu při přepojení z H na L. několik sekund trvá, než je výstup opět vysoký. Blok zesilovače proudu Blok zesilovače proudu zesiluje malý proudový impuls z prvního stupně na velký spínací impuls. Tranzistory TR3 a TR4 jsou zapojeny do řady jako zesilovací stupně.
14 Řízení motoru Tento blok zásobuje motor dostatečným proudovým zatížením a se správným směrem proudu. Jízda dopředu: Jede-li robot dopředu, teče proud přes MR skrze motor do MW. Vstup je v tomto případě vysoký a přitom jsou zapnuty tranzistory TR6, TR7 a TR10. Ostatní tranzistory jsou zablokovány. Obr. Tok proudu při chodu vpřed Chod dozadu Jede-li robot dozadu, teče proud přes MW skrze motor do MR. Vstup je v tomto případě nízký a přitom jsou zapnuté tranzistory TR5, TR8 a TR9. Ostatní tranzistory jsou zablokovány. Filtr rušení Filtr rušení odstraňuje rušivé impulsy, které způsobuje motor, z napájení pro zesilovací stupně. Motor přenáší tyto rušivé impulsy na napětí baterie. Obr. Zesilovač
Motor
RC-filtr odstraňuje impulsy tak, že dává k dispozici čisté, hladké napětí bez střídavého napětí pro citlivé elektronické stupně.
5. MECHANIKA Pokyn: Nejdříve si přečtěte tento oddíl! Neodchylujte se od pořadí v tomto popisu. Tím se vyvarujete montážní chybě. Ten, kdo pořadí přesně následuje a občas sleduje foto na balení, postaví napoprvé perfektně fungujícího robota. Odstřihněte díly ze soupravy koleček a pneumatik teprve v momentě, když díly potřebujete. Díly jsou totiž v sadě očíslovány. Čísla však NEJSOU na dílech sama. Všechny díly pasují na vlas přesně. Násilné použití není vůbec nutné. Pracujte klidně a před začátkem montáže si přečtěte CELÝ tento návod. Nutné doplňkové nástroje: Řezáček
Pinzeta
Malé plastikové kladívko
15 Rozstřihnutí dílů Pro rozstřihnutí použijte ostrý řezáček. Řezejte opatrně a co možná přesně kolem okrajů součástek. Nerozřízněte žádné součástky, které ještě nepotřebujete. Montování nápravy Při montování náprav (např. osy motoru) musíme pracovat velmi opatrně. Nejdříve se pokuste osu rukou stisknout.jen po neúspěšném pokusu by se mělo použít malé plastikové kladívko. Tlučte velmi opatrně a držte jako nárazník malý dřevěný špalíček mezi kladívkem a předmětem, aby se nic nepoškodilo. Samořezné šrouby Šrouby se samořezným závitem se chovají jako vruty do dřeva, tzn. v otáčivém pohybu si šroub prořezává závit a přitom se pevně zařezává do materiálu. K tomu má tento druh šroubu větší závit a ostřejší hrot jako normální šroub. Šrouby se samořezným závitem mají na hrotu i drážku, která podporuje zařezávací proces. Optimální cesta pro pevné zašroubování takového šroubu je: 1 2 3
zašroubování šroubu lehké povolení šroubu na závěr opět utažení šroubu
Pokud se šrouby příliš často povolují a opět utahují, rozšiřuje se stále více šroubový otvor a šroub již správně nepasuje. Čepy a matky Čepy a matky by měly být v pohyblivém a vibračním přístroji pořádně pevně utaženy. Na ochranu proti uvolnění by se mělo po pevném utažení nanést trochu laku na nehty na rozpojovacím místě mezi šroubem a matkou.Potom můžete šroub vždy lehce uvolnit, pokud to bude někdy nutné. Nepoužívej žádné klihy, jako jsou locktite. Potom je šroub neobyčejně pevně utažen a později jej již nelze uvolnit. Typ čepu je kódován tloušťkou a délkou. Čep s náznakem M3 x 20 má např. 3mm silný závit a je 20mm dlouhý. Pro matku je uvedený jen průměr. Např. pro 3mm čep je vhodná M3-matka. Pryžové díly Pryžové díly jsou v dílčí oblasti roztažné a elastické. Oblast je však omezená. Neroztahuj materiál příliš, jinak se přetrhne.
16
5.1 Seznam mechanických dílů Před začátkem montáže zkontroluj kompletnost! Mechanické díly: Hlavice z kouřového plastiku: 1 ks
Nosná deska (modrá): 1 ks
Souprava koleček (sada A, červená): 1 ks
Sada pneumatik (sada B, bílá): 1 ks
Délka
Průměr
Čep (dlouhý): 2 ks
Šroub se samořezným závitem: 5 ks
Čep (krátký): 2 ks Prutová osa (osa): 1 ks
Matka: 4 ks
Pružina: 1 ks
O-kroužek: 5 ks
ozubené kolečko (8 zubů): 1 ks
Distanční vložka
5.2 Návod k montáži pro mechanický díl Ozubené kolečko Nejdříve připevníme ozubené kolečko (s 8 zuby) na osu motoru. Vyzkoušejte nejdříve, zda můžete ozubený věnec stlačit rukou na osu (viz. zobrazení). Nejde-li to, zaťukejte jej potom opatrně plastikovým kladívkem na motor. Spínací modul K montáži spínací kopule potřebujete: • • •
Malý nosný plošný spoj , osazený spínače Spínací kopule ze sady A s číslem A-8 Spirála ze sady B s číslem B-20
Prostrčte dva bílé dráty skrz otvory v kopuli. Veďte nosný plošný spoj se spínačem kolmo do vodící lišty kopule. Tento spoj může být zamontován jen jediným způsobem. Protáhněte nejdříve jeden drát, potom ten druhý skrz spirálu. V případě potřeby použijte jehlu a nit. Zamezte přetáhnutí spirály. Mohla by se přitom polámat! Pokud se to tak nepovede: Dráty na spínači nakrátko odpájejte a dráty proveďte z jiné strany. Potom dráty opět připájejte.
17 Spínací kopule Robot je otočením spínací kopule zapínán a vypínán. K montáži režimu řazení potřebujete: • • • •
2 spínací kopule, montované v oddíle 2 základní nosič šroub se samořezným závitem plastikový kroužek ze sady A s číslem A-3
Při upevňování šrouby podržte kopuli se spínačem na správném místě. Dbejte rad k pracím se šrouby se samořeznými závity. Pečujte o to, aby spínací nosič dobře seděl v upevňovacím zářezu. Nasaďte kopuli na základní nosič (viz. zobrazení). Zkontrolujte, zda souhlasí text ON/OFF na základním nosiči a ukazatel na kopuli. Montáž ozubeného věnce Pro montáž ozubeného věnce potřebujete: • • •
pravé kolečko sada A s číslem A-10 Ozubený věnec A-4 Šroub se samořezným závitem
Kolečka a osa K montáži koleček a osy potřebujete: • • • • • •
předem zamontovanou sadu ozubeného věnce s pravým kolečkem prutovou osu (osa) 3 ks O-kroužků Pružina Levé kolečko ze sady A s číslem A-9 ozubená spojka kolečka A-2
Přimontuj osu dle zobrazení a následujícího pozadí: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Nasaďte osu na pravé kolečko Dva O-kroužky nasuňte na osu Pružinu nasuňte na osu Nasuňte na osu jeden O-kroužek Levé kolečko vložte na osu Vložte třecí kluznou spojku kolečka
Nyní můžete toto vše stlačit, až bude rozchod kol činit 96 mm. Pokud nepůjde rukou, použijte plastikové nebo pryžové kladívko, jako je zobrazeno na vedlejším nákresu.
18 Obr. 1 kroužek 2 kroužky Připevnění nápravy K montáži připevnění nápravy potřebujete: • • •
Dvě kolečka ze sady B s čísly B-12 a B-13 Dva držáky nápravy s čísly A-6 (vpravo) a A-5 (vlevo) A sadu os, která byla předtím montována
Obr. 2 kroužky !! Sada náprav bude sestavena podle pořadí, které je pevně stanoveno čísly v následujícím zobrazení. Držáky nápravy jsou označeny L=vlevo a R=vpravo. Sada koleček K montáži sady koleček potřebujete: • • • • •
Základní nosič Kryty koleček ze sady B s číslem B-18 a B-19 Náprava (osa kolečka) 2 ks krátkých čepů 2 ks matek
Sada náprav bude sestavena podle pořadí, které je pevně stanoveno čísly v následujícím zobrazení. Matky budou zasunuty do zářezů, které jsou proto určeny, na vnější straně držáku nápravy. Motor
K instalaci motoru potřebujete: • • •
Elektromotor Kopuli motoru ze sady A s číslem A-7 Základní nosič
Dráty veďte skrz otvor, jak ukazuje níže zobrazený nákres. Otoč motorem trochu doleva a doprava dokud nebude správně umístěn. Hlavice může být potom velmi snadno umístěna, bez použití většího tlaku.
19 Přední kolečko
K montáži předního kolečka potřebujete: •
Řídící nosič A-11 •
Matka •
O-kroužek •
Distanční vložka •
Kolečko A-1 •
Pneumatika B-16 •
Dlouhý čep
Montáž předního kolečka K montáži sady s předním kolečkem potřebujete: • • • • • •
Základní nosič Kompletně smontované přední kolečko Dlouhý čep Distanční vložka O-kroužek Matka
Mikrofon K montáži mikrofony potřebujete: • • •
Mikrofon s připájenými dráty Hlavice senzoru B-14 Provedení a připevnění senzoru B-15
Sestav díly dle výše zobrazeného nákresu. Zaveďte konektorky jednotlivě do hlavice senzoru a průchodky.
5.3 Připojení kabeláže Propojte kabeláž dle následujícího zobrazení a připevněte plošný spoj. Šrouby se samořezným závitem Modul Držák baterie Držák baterie Motor Motor Spínač Spínač Mikrofon Mikrofon
Barva drátu Červená Černá Červená Bílá nebo černá Bílá Bílá Modrá Bílá
Přípojný bod +3V G2 MR MW SWA SWB ECM G1
20 HYPER PEPPY II v praxi: Po elektronickém testu následuje mechanický test. Nejdříve umístěte hlavici. Hlavice můžete na straně trochu stisknout. Tak může být hlavice pevně usazena do otvorů základního nosiče. Můžete ji kdykoliv opačným postupem prostřednictvím lehkého stisknutí stran opět sejmout. Doladění roboto HYPER PEPPY II Po dokončení montáže můžeme otestovat elektroniku robota HYPER PEPPY II. Vložte články do držáku baterie. Pozor: Vložte baterie správně. Přesně zkontrolujte, zda minusové znaménko (strana s pružinou) souhlasí s mínusem baterie. Vezměte robota do ruky a přepojte spínač EIN/AUS (ZAP/VYP) do polohy ON. Kolečka se nyní okamžitě otáčejí. Doladění je snadné. Nastavitelná je pouze citlivost mikrofonu. Jakmile řeknete něco do mikrofonu, musí se kolečka ca. 1-2 sekundy otáčet v jiném směru. Mikrofon nesmí být nastaven příliš citlivě, jinak bude reagovat na hluky motoru nebo pneumatik. Optimální citlivost je také závislá na rovném jízdním podkladě (koberec nebo parkety).
5.4 Test mechanického dílu Po nasazení Hlavice je robot připraven k provozu. Položte robota na zem a zapněte HYPER PEPPY II. Vozidlo nyní pojede rovně, dokud nezaregistruje hlasitý hluk nebo nenarazí svým motorem na tvrdý předmět. Potom robot na několik sekund provede zatáčku a návazně opět pojede rovně.
5.5 Hledání závady v mechanickém dílu Problém Hyper Peppy se nehýbe
Příčina Problém baterie
Robot se houpe sem a tam Citlivost Robot jede jen vpřed Citlivost mikrofonu Robot špatně funguje okolo Přední kolečko Žádný pohon Motor se otáčí, ale robot se nepohybuje Baterie jsou horké
Pohon Problém ozubeného kolečka Přitéká velký proud
Řešení Nahraďte baterie. Zkontrolujte kabeláž Nastavte citlivost Zkontrolujte kabeláž Zkontrolujte montáž předního kolečka Zkontrolujte pohon Zkontrolujte montáž ozubeného kolečka Baterie jsou chybně pólovány
21 Problém Ozubení kolečko nezabírá ozubený věnec Ozubený věnec se neotáčí
Příčina Osy jsou chybně namontovány Ozubený věnec je chybně namontován
Řešení Znovu přemontujte osy Znovu přemontuj ozubený věnec
Mechanický problém s nápravami (osy) Pokud se robot nechová dle očekávání, elektronika dobře funguje a citlivost elektroniky je optimálně nastavena, potom se zde vyskytuje mechanický problém. Příčinou mechanických problémů je často malý tlak pružiny na kluzné spojce. Robot se v tomto případě nemůže správně otáčet. O-kroužky Nejdříve zkontroluj, zda skutečně dva O-kroužky sedí vedle pružin (viz. zobrazení). Není-li to tak, uveďte to nyní do pořádku. Pružina Také můžete pružinu (ale jen ZCELA MÁLO) vytáhnout, pokud je pružnost nedostatečná. Ještě jednou zkontrolujte s pomocí dolního nákresu na str. 22, zda jsou všechny díly pohonu správně namontovány.
6. FUNKCE HYPER PEPPY II Otočné přední kolečko robota je připevněno na základním nosiči. Tření na zemi vede k otáčení kolečka a k otáčivému pohybu robota při jízdě vzad. 1. Chod vpřed Přední kolečko je při jízdě vpřed přitlačeno k zarážce chodu vpřed, takže robot přitom jede rovně. 2. Zpětný chod Když HYPER PEPPY II najednou zařadí zpětný chod, bude se přední kolečko točivostí a třením otáčet a narážet na druhou zarážku chodu vzad. Proto při zpětném chodu provede zatáčku. 3. Opakování chodu vpřed Když robot po chodu vzad přeřadí, bude přední kolečko prostřednictvím tření opět přitlačeno na zarážku chodu vpřed, takže robot jede opět rovně.
22 Obr. Přední kolečko Zarážka pro chod vzad
Zarážka pro chod
7. POPIS FUNKCE MECHANIKY Způsob funkce kluzné spojky: Když již nyní víme, jak funguje přední kolečko, chceme vědět, jak funguje kluzná spojka. Kluzná spojka se zubovou spojkou je totiž stejně důležitá. Chod vpřed z A do B je lineární. K tomu musí být ujeté vzdálenosti obou koleček vlevo a vpravo stejné. Jedeme-li však dozadu od B do C, ujede levé kolečko kratší trasu než kolečko na pravé straně. Pokud by byla obě kolečka vzájemně nehybně spojena, potom to jde jen tehdy, když je levé kolečko na podlahové ploše blokováno. Kluzná spojka zabezpečuje, aby kolečka při chodu vpřed zůstala vzájemně fixována, takže robot jede dopředu. Při chodu vzad je fixace uvolněna a robot může provést zatáčku, aniž by byla kolečka blokována. Kolečka v kluzné spojce fungují jako zubová kole a obě jsou v kluzné spojce používána. Kluzná spojka je konstruována tak, že je pro jedno kolečko možný jen jeden směr otáčení. Typickou oblastí použití je jízdní kolo. Při šlapání vpřed přenášíme sílu z pedálů na zadní kolo, při šlapání vpřed není přenášena žádná síla. Kluzná spojka A (viz. dolní nákres této strany). Polovina zubového kola, které používáme v Hyper Peppy II. Ozubená kola přenášejí sílu a pohyb. Zvláštní ozubené kolečko je ozubený věnec, který může převádět kolmý pohyb v horizontálním pohybu nebo naopak. Níže uvedená nákres objasňuje opět jak je sestaven pohon. Funkce ozubených koleček je nyní velmi jasně patrná. Také vidíte, jak pružina přitlačuje kluznou spojku. Obr. Kluzná spojka A
Ozubené kolečko
Kluzná spojka B
Ozubený věnec
Motor
8. POPIS FUNKCE OZUBENÝCH KOLEČEK Ozubená kolečka splňují čtyři funkce.
23 1. Přenos výkonu mechaniky Ozubená kolečka, transmisní řemeny, tyče, vačky, hnací hřídele a řetězy přenášejí ve strojích výkon. HYPER PEPPY II k tomu používá osy a ozubená kolečka. 2. Přepólování směru otáčení Při přenosu výkonu přes ozubená kolečka přepólujeme také směr otáčení. Při této příležitosti můžeme také přizpůsobit rychlost otáčení hnací výkon. Obr. Otáčí se ve směru hodinových ručiček Pohybuje se proti směru hodinových ručiček Hnací kolo se na nákresu otáčí ve směru hodinových ručiček, zatímco poháněné kolečko se přesně staví na odpor, tzn. pohybuje se proti směru hodinových ručiček. 3. Přizpůsobení rychlosti otáčení Když použijeme ozubená kolečka s odlišným průměrem a rozdílným počet zubů pro přenos síly, otáčí se tyto kolečka s odlišnou rychlostí. V HYPER PEPPY II snížíme s naší konstrukcí ozubených koleček vysokou rychlost motoru až na nepatrnou rychlost koleček. Snížení rychlosti Nyní budeme zkoumat jakou má souvislost počet zubů (8) na ozubeném kolečku motoru s počtem zubů (60) na ozubeném věnci nápravy. Pokaždé, když se osa motoru otočí, absolvuje nyní kolečko věnce 8 ze 60 zubů. To odpovídá převodovému poměru 8 : 60. Protože náš robot obsahuje jen dvě ozubená kolečka, je převodový poměr 8/60 = 2/15 = 1/7,5. Aby se kolečko věnce na nápravě jednou otočilo, musí se osa motoru 7,5krát otočit. To už je zcela pořádné snížení rychlosti. 4. Převod točivého momentu Použijeme ozubená kolečka k přenosu mechanického výkonu a k přizpůsobení počtu otáček. Motor robota HYPER PEPPY II dodává tažnou sílu 5 až 6 gramů na centimetr. To je ve vztahu ke hmotnosti přístroje velmi málo. Motor namůže kolečka pohánět přímo, protože k tomu není dostatečný výkon motoru. Proto volíme převod ozubenými kolečky, který sníží rychlost našeho motoru a zvýší otáčivý moment ve stejném poměru. Tímto způsobem se robot čile zrychlí a pohybuje. Tažná síla motoru 5 g/cm
Osa motoru
Otáčivá síla 5 gramů na centimetr znamená, že osa motoru může dodávat na vzdálenost 1 cm od osy sílu 5 gramů (viz. zobrazení).
24 Otáčivou sílu motoru můžeme srovnat s působeném páky. Otáčivá síla Tažná síla F, kterou motor dodává, není silou, kterou obsahuje ozubený věnec. Tento převod budeme nyní zkoumat. Ozubená kolečka robota mají tvarový součinitel 0,5. s Tvarovým součinitelem popisují konstruktéři hloubku ozubení a efektivní zaoblení ozubeného kola. Motorové ozubené kolečko robota má následující zaoblení (rt): Rt = 8 (zubů) x 0,5 (tvarový součinitel) / 2 Rt = 2 mm Ozubený věnec má zaoblení: Obr. 1 cm rt = 2 mm Tažná síla motoru 5 gramů
Ozubené kolečko Osa motoru F = 25 g
Rk = 60 x 0,5 (tvarový součinitel) / 2 Rk = 15 mm Točivý moment přenáší výkon motorového ozubeného kolečka na kolečko věnce. Točivý moment kolečka věnce je: Tc = F x (60 x tvarový součinitel 0,5 /2) / 10 mm Tc = (Tp x 5) x 15 / 10 Tc = Tp x 7,5 Obr. Ozubené kolečko motoru 8 zubů rt = 2 mm
Kolečko ozubeného věnce 60 zubů
Otáčivý moment na kolečku věnce je tím 7,5krát vyšší než otáčivý moment na motorovém ozubeném kolečku. Tato hodnota odpovídá přesně snížení rychlosti. Snížení rychlosti odpovídá nárůstu točivého momentu. Otáčivý moment koleček je tudíž Tc. Za předpokladu, že motor dodává otáčivý moment 5 gramů . cm, potom činí otáčivý moment hnacích koleček: Tc = 5 x 7,5 = 37,5 g . cm.
25
9. CO DĚLÁ Z HYPER PEPPY II ROBOTA Obr. Mozek
Pohyb
Informace
Rozhodnutí
Oči Uši Charakteristický znak robota je schopnost zpracování elektronických informací a příslušný způsob chování. Také my - lidé, reagujeme podle tohoto vzoru. Naše smyslové orgány (oči, uši, náš hmat a náš nos) shromažďují informace, které zpracováváme v mozku. Na příkaz mozku reagujeme: HYPER PEPPY II
Elektronická část
Mechanická část
Mikrofon Informace
Rozhodnutí
Smyslový orgán robota HYPER PEPPY II je mikrofon. Robot zpracuje tyto signály v elektronické části a podle toho reaguje. Vidíte paralelu? Robot používá mikrofon jako senzor a přenáší signál do elektronické části. Elektronika zpracovává informaci a odesílá příkaz do mechanické části. Mechanika pohybuje robotem. Přejeme vám také mnoho zábavy s HYPPER PEPPY II !
