Robo Kit - montaż płytki z czujnikami

W skład Robo Kitu wchodzi płytka uniwersalna, na której ma zostać zmontowany układ z czujnikami niezbędnymi by podwozie zmieniło się w LineFollowera lub Światłoluba. Ten artykuł ma posłużyć jako przewodnik w tym procesie. Opis dotyczy wersji 1.2 będącej obecnie w sprzedaży.

Przegląd elementów

Na wstępie zaczniemy od końca :) czyli prawie gotowego układu:

Zmontowana płytka z czujnikami

Płytka prawie gotowa, tylko brakuje przewodów podłączeniowych wlutowanych. Małe objaśnienie co jest co:

Nim zaczniemy montować układ kilka słów o płytce uniwersalnej UM-2W. Otóż jak ją obejrzycie, ma ona dwie strony (ha!) jedna z ocynowanymi brzegami otworów to jest strona po której będziemy lutować, a druga strona to jest strona od której będziemy wsadzać elementy.

Warto też najpierw zaznaczyć markerem stronę od której będziemy doprowadzać zasilanie a od której masę, widać potem to na większości zdjęć, pozwoli to łatwiej właściwie zorientować płytkę podczas montażu.

Transoptory

Osadzone transoptory, płytka od strony elementów, linia plusa na dole, napisy na obudowie transoptorów znajdują się z prawej strony.

Lutujemy po trzy nogi transoptorów (najlepiej na leżącej płytce na podłożu, ułatwi to proste wlutowanie tychże), nogę lewą górną (patrząc od strony do lutowania) zostawiamy nie zlutowaną. Zlutowane nóżki obcinamy a czwartą zginamy, by dotknęła nóżki prawej dolnej. Do obu tych nóżek będzie doprowadzona masa (GND), dlatego to połączenie ułatwi nam pracę.

Przygięte nóżki lutujemy.

W zestawie znajdują się 4 rezystory 51k. O twardą powierzchnię (np stół) dociskamy nóżki tuż przy obudowie by się zmieściły na płytce i wsadzamy od strony elementów pod transoptorem, dokładnie pod ciemniejszym oczkiem. Spójrzcie jeszcze raz na fotografię:

Nóżki pod spodem odginamy tak by weszły w kontakt ze złączem transoptora, druga nóżka rezystora odgięta na zewnątrz.

Tutaj lutujemy nóżki rezystora do transoptora. Zdjęcia pochodzą z montażu dwóch różnych modułów i eksperymentowałem z kolejnością. Na tym zdjęciu widać jeszcze nie przygięte nóżki transoptorów, jednak taka kolejność jest mniej wygodna w lutowaniu, więc postępujcie raczej tak jak jest napisane wcześniej (czyli najpierw przyginamy czwartą nóżkę i lutujemy, potem wsadzamy rezystory).

Druga nóżka rezystorów, początkowo odgięta na zewnątrz zostaje skręcona w prawo, tworząc szynę zasilającą - do tej linii na końcu podłączymy zasilanie z Arduino.

Szyna zasilająca jest gotowa. Nóżki rezystorów obcinamy, jednak nie wyrzucamy ich. Przydadzą się za chwilę do budowy połączeń. Nóżki rezystora z prawej strony nie obcinamy, na razie niech tak wystaje, skrócimy ją na późniejszym etapie, tak by pasowała.

By zasilić poprawnie diody w transoptorach potrzebujemy rezystora 300 ohm, wsadzamy go z boku transoptorów, tak by od linii zasilania sięgnął aż dwa pola lutownicze za transoptor. Zwróćcie uwagę, że na tym zdjęciu, płytka jest odwrócona w porównaniu do poprzednich (oznaczenia markerem są z prawej nie z lewej).

Rezystor zasilający diody lutujemy do linii zasilającej (połączenie w lewym górnym rogu), a drugą nóżkę odginamy w prawo, by zaraz pod kątem 90 stopni skręcić w stronę pierwszej nóżki transoptora. Tak doprowadzimy zasilanie do diody pierwszego z transoptorów.

Nóżkę rezystora zasilającego obcinamy i lutujemy do transoptora. Teraz zasilanie na chwilę zostawiamy i zajmiemy się połączeniem mas w transoptorach. Jak pamiętacie po to zginaliśmy czwartą nóżkę by połączyć dwa piny, które są podpięte do masy. Korzystając z obciętych nóżek rezystorów budujemy połączenia mas pomiędzy kolejnymi transoptorami. To widać właśnie na zdjęciu powyżej.

Robienie takich mostków wymaga odrobiny wprawy, ale nie jest to przesadnie trudne. Nóżki przycinamy, kładziemy na płytce i staramy się przylutować. Najlepiej przed przyłożeniem nałożyć trochę cyny na końce nóżki, wówczas po położeniu możemy próbować lekko przylutować taki drucik. Lutownicą rozgrzewamy pole na którym leży taki drucik starając się go nie dotknąć. Odrobina cyny rozpływa się i chwyta lekko pole. Teraz normalnie podając cynę lutujemy drugi koniec drucika i możemy spokojnie przylutować pierwszy. Dlaczego tak? Bo napięcie powierzchniowe potrafi unieść drucik, jeżeli go nie przytrzymamy, a ciężko podawać cynę, lutować i trzymać drucik mając tylko dwie ręce.

Drugi sposób to : spróbować nanieść cynę na pola lutownicze, po stwardnieniu, przyłożyć drucik i przycisnąć go cążkami i wtedy rozgrzać ponownie cynę, by chwyciła koniec drucika. Wtedy można spokojnie drugi koniec przylutować.

Wszystkie masy już połączone, więc wracamy do prowadzenia zasilania do diod w kolejnych transoptorach. Tutaj na zdjęciu przygięty drucik położony na poprzedni i przylutowany do transoptora drugą z opisanych wcześniej metod (czyli przyłożenie, dociśnięcie i roztopienie cyny na polu lutowniczym.

Kontynuujemy podłączanie diod transoptorów. W zależności od tego jak nam szło z przycinaniem nóżek, może się okazać, że zabrakło nam materiałów (drucików) na doprowadzenie dokładnie do takiego stanu. Jeżeli się to zdarzy - to nie ma problemu, proszę przejść do następnego etapu, czyli lutowania LTRów, przy tej okazji powstaną kolejne druciki i będzie można dokończyć.

Montaż fototranzystorów

Wsadzamy pierwszy z dwóch LTRów (małe przeźroczyste obudowy). Zwróćcie uwagę, że z jednej strony jest wybrzuszenie czy soczewka - okienko. To jest aktywna strona i powinna być ona skierowana w stronę od transoptorów:

Powyższe zdjęcie to jest drugi LTR, na transoptorze w tle nie ma napisu na ściance. W pierwszym kroku będziemy montować ten który jest od strony napisów. Wsadzając go przy transoptorze, pamiętajmy, by zostawić odstęp między fototranzystorem a transoptorem, by zmieścił się tam jeden rezystor (wystarczy jedno pole lutownicze odstępu).

Wsadzamy LTR, krótszą nóżkę lekko w stronę transoptora zaginamy (będzie podłączona do masy), tak by LTR nie wypadł i lutujemy ją punktowo:

LTR powinien być osadzony prosto i tuż przy płytce - jeżeli będą wystawać nóżki nad płytkę od strony elementów, LTR będzie wystawał ponad krawędź transoptorów. Przy dużej różnicy może się okazać, że nie jesteśmy w stanie zbliżyć transoptorów dostatecznie do podłoża, by wykrywały dobrze krawędzie przy line followerze.

Gdy trzeba poprawić ułożenie, przyciśnijcie palcem od spodu LTR i rozgrzejcie cynę, element wtedy sam pod naciskiem palca zbliży się do płytki.

Zostały nam jeszcze rezystory 10k. Jeden z nich wsadzamy w płytkę między transoptor a LTR, tak by jedna nóżka sięgała szyny zasilającej (strona z + płytki) a druga wyszła w polu obok dłuższej nóżki LTR. Widać to na poniższym zdjęciu:

Nóżka rezystora od strony szyny zasilającej została przylutowana (pozwala to znacznie pewniej i wygodniej dogiąć drugą nóżkę jak chcemy, bo rezystor już się nie rusza) do wystającej, zostawionej wcześniej nóżki rezystorów 51k.

Drugą nóżkę rezystora doginamy w stronę dłuższej nóżki LTR, przycinamy nóżkę rezystora, lutujemy razem.

Dłuższą nóżkę LTR obcinamy, drugą nóżkę LTR zginamy tak by sięgnęła nóżek sąsiedniego transoptora - tych połączonych razem.

Teraz drugi LTR. Wsadzamy go w płytkę (ten rezystor z między LTR a transoptorem to rezystor 300 ohm montowany wcześniej), obok niego rezystor 10k, tak by podłączyć zasilanie.

Obracamy płytkę - krótszą nożkę LTR przyginamy w stronę sąsiedniego transoptora - do połączonych razem nóżek. Nóżkę rezystora zginamy w stronę sąsiedniej nóżki LTRa, a drugą po zgięciu lutujemy do szyny zasilającej.

Lutujemy razem nóżki LTRa i rezystora, obcinamy.

Krótszą nóżkę LTRa lutujemy do połączonych nóżek transoptora i z pozostałych nóżek rezystorów kończymy zasilanie diod transoptora.

Najtrudniejsza część za nami. Teraz pora przygotować kable połączeniowe.

Kable połączeniowe

Z dołączonego do zestawu goldpina odłamujemy 8 pinów i krótsze końcówki lekko zwilżamy cyną.

Następnie rozcinamy je na części dwa razy po dwa golpiny i raz cztery goldpiny. Z szarej taśmy odrywamy dwie żyły (te od strony oznaczonej czerwonymi kropkami), cztery żyły i jeszcze raz dwie żyły.

Z kabli zdejmujemy końcówki izolacji i po zwilżeniu cyną lutujemy do golpinów. Żyły można leciutko rozdzielić na końcu, by było łatwiej przylutować do goldpina.

Dotyczy to zwłaszcza 4-ro pinowego złącza. Tutaj trzeba koniecznie końcówkę przewodów lekko rozerwać. Poszczególne żyły rozdzielić trzeba na długości ok 0,5 - 1 cm od końca i lekko zgiąć by pasowały rozstawem do pinów.

Mając gotowe przewody lutujemy je do układu. Zaczynamy od przewodu dwużyłowego z czerwonymi kropkami. Kolor czerwony oznacza zazwyczaj zasilanie, czarny masę, dlatego ten przewód lutujemy do szyny zasilającej (czerwone kropki na przewodzie) i do masy (czarne kropki na przewodzie). Masa to nóżka LTRa podłączona do transoptora. Na powyższym zdjęciu czerwonym markerem na płytce zaznaczone są te miejsca odpowiednio + i -

Na niebiesko zaznaczone są punkty gdzie przylutować 4-ro żyłowy przewód (punkty pomiarowe z transoptorów). Na czarno punkty pomiarowe z fototranzystorów.

Grande finale, czyli gotowa płytka

Jak widać na drugim zdjęciu wygodniej doprowadzić przewody sygnałowe z przeciwnych stron płytki.