Вы хотите построить робота, но не знаете какая электроника вам понадобится? Платформа Strela идеально подходит для создания лёгкого мобильного робота и содержит в себе всё необходимое для этого.
Arduino-совместимая платформа Strela разработана и выпускается Амперкой как материнская плата для постройки роботов. Одна эта плата призвана заменить собой Arduino с несколькими шилдами, которые обычно применяются в роботах. А благодаря библиотеке Strela, работа с платой не вызовет затруднений даже у начинающих роботостроителей.
«Стрела» отлично подходит для соревнований. Вы можете сделать на её основе колёсного робота, который отлично себя покажет при езде по линии, в сумо, в лабиринте и во многих других категориях. А благодаря наличию на плате разъёма для подключения беспроводных модулей связи формата XBee не составит труда сделать робота с беспроводным управлением. Эта плата пригодится не только для строительства роботов. Ничего не мешает использовать её там, где необходимо управление двигателями или сервоприводами. Например, она может управлять шторами на окнах, в зависимости от освещённости на улице, или управлять мотор-колесом на электросамокате.
«Мозг» платы — микроконтроллер ATmega32u4. Это тот же самый микроконтроллер, что установлен в Arduino Leonardo. Этот контроллер используется и в качестве USB-UART преобразователя для прошивки.
Смело выбирайте модель Leonardo при работе с платой через Arduino IDE или визуальную среду XOD IDE.
Одиннадцать входов/выходов микроконтроллера ATmega32u4 выведены на специальные тройки контактов «питание–земля–сигнал», где питание соединено с контактом 5V, земля — с GND, а сигнал с соответствующим цифровым или аналоговым контактом. Такое расположение входов/выходов позволит подключить к платформе большое количество периферии вроде сенсоров через стандартные 3-проводные шлейфы. Это позволяет не прибегать к пайке, и к отдельно стоящему breadboard’у.
Контакты питания пинов P1–P4 соединены широкими контактными дорожками с DC–DC преобразователем. Это позволяет подключать к этим контактам достаточно мощную нагрузку, например сервоприводы.
На платформе Strela имеются 2 расширителя цифровых входов/выходов PCA9554. Один из них имеет адрес I²C-адрес 0x20, используется для управления встроенными светодиодами и кнопками. Второй имеет I²C-адрес 0x21 для управления LCD-экраном MT-08S2A-2FLA (в комплект не входит) и контактом P10. При отсутствии экрана вы можете использовать эти контакты для управления вашими устройствами.
Оборудование доступное для управления по I2C:
Платформа Strela поддерживает несколько различных протоколов связи:
Выводы микроконтроллера являются слаботочными, поэтому ток мотора, при подключении его напрямую, выведет их из строя. Эту проблему решает так называемый H-мост. Он позволяет управлять скоростью и направлением вращения мотора с помощью логических сигналов микроконтроллера. Для управления двигателями робота на плате предусмотрен H-мост L298P. Именно эта микросхема отвечает за управление моторами в Motor Shield. Плата имеет 2 независимых канала. Используя их, можно подключить на выбор:
На плате расположены светодиоды-индикаторы, показывающие направление и скорость по каждому из каналов.
Выходы под каждый из двигателей выполнены в виде клеммника с винтом, поэтому пайка не требуется.
При разгоне и торможении двигатели сами индуцируют кратковременный обратный ток большой величины, который может выжечь контакты микроконтроллера. Поэтому на платформе Strela установлены возвратные диоды, которые это предотвращают.
Новички при постройке робота часто сталкиваются с проблемой перезагрузки управляющего контроллера при броске нагрузки на двигателях. Обычно эту проблему решают с помощью раздельного питания двигателей и микроконтроллера, или при помощи DC–DC преобразователя. Платформа Strela уже содержит встроенный в плату DC–DC преобразователь LM2596-5.0. Это означает, что вам понадобится всего один источник питания для робота. DC–DC преобразователь на выходе точно выдерживает напряжение 5 В, необходимые для питания микроконтроллера. Поэтому ваш робот не будет перезагружаться в неподходящий момент при резком увеличении оборотов двигателей.
Плата может быть запитана от источника постоянного тока с напряжением 7–24 В. Она может получать питание и от USB, это удобно во время отладки и программирования робота. При этом силовая часть будет получать очень низкое напряжение, и двигатели могут не крутиться.
На плате присутствует переключатель, который бывает полезен при отладке или при подготовке к старту на соревнованиях. В положении «RESET» контакт Reset микроконтроллера замыкается на землю. В таком положении на микроконтроллер подано напряжение, но он не работает, поэтому робот никуда не убежит при отладке у компьютера. Чтобы запустить микроконтроллер необходимо перевести рычажок в положение «ON».
На плате установлен пьезодинамик, который может пропищать победную мелодию на финише или оповестит о срабатывании датчика. Для работы с ним в Arduino IDE можно использовать встроенную функцию tone или богатую возможностями библиотеку Tone.
Микроконтроллер | ATmega32u4 |
Рабочее напряжение | 5 В |
Максимальный ток через контакт входа/выхода | 40 мА |
Количество цифровых входов/выходов, выведенных на штырьковые контакты | 11 |
... из них могут использоваться как аналоговые входы | 8 |
Количество каналов PWM | 4 |
Выведенные интерфейсы | UART, SPI, I2C |
Объём Flash-памяти | 32 кБ |
Объём SRAM-памяти | 2,5 кБ |
Объём внутренней EEPROM-памяти | 1 кБ |
Тактовая частота | 16 МГц |
Загрузчик | Arduino Leonardo |
I²C-расширитель портов | 2× PCA9554 |
Количество цифровых входов/выходов | 16 |
... из них выведены на штырьковые контакты | 1 |
... используется для управления встроенными светодиодами | 4 |
... используется для считывания положения встроенных кнопок | 4 |
... используется для управления экраном MT-08S2A-2YLG | 7 |
Питание | |
DC–DC преобразователь | LM2596-5.0 |
Выходное напряжение | 5 В |
Максимальное входное напряжение | 24 В |
Максимальный ток нагрузки | 3 А |
Силовая часть | |
H–мост | L298P |
Количество каналов управления | 2 |
Максимальный ток нагрузки на канал | 2 А |
Размеры | 105×79×14 мм |