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Kit para Controlo de Robots (Manual Técnico)

1. Actua o motor 0 de acordo com o sinal do RS 0 o as set PWMO 127 else set PWMO 127 Actua o motor 1 de acordo com o sinal do RS 1 LE bro set PWMI 127 else set PWMI 127 Exemplo 11 Aplica o t pica dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 21 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 Sensores Activos A classe dos Sensores Activos engloba Sensores de Rota o da LEGO e Sensores de Proximidade Estes possuem duas caracter sticas em comum que tornam o procedimento de leitura semelhante Em ambos os casos o valor medido fornecido ap s uma actua o sobre o sensor que retorna uma tens o cont nua Esta posteriormente convertida por um A D durante um per odo de tempo comum a ambos os sensores Uma vez que o PIC da Placa de Controlo apenas possui um m dulo A D este multiplexado por todos os Sensores Activos No m ximo poss vel usar at 10 Sensores Activos de ambos os tipos estando o n mero de Sensores de Proximidade limitado a 4 A leitura destes Sensores na Placa de Controlo efectuada por apenas 10 pinos que devem ser ocupados por uma ordem espec fica Este procedimento descrito em detalhe na Sec o 2 12 4 deste manual Embora esta classe possua dois tipos distintos de sensores as fun es de interac o s o as mesmas funcionando de acordo com o sensor a que s o aplicadas Estas caracter st
2. Manual de Utiliza o 2 15 4 Exemplos O seguinte exemplo mostra uma aplica o t pica do temporizador tinclude IO h void main void Declara o de vari veis locais unsigend char al2 Inicia o sistema de gest o de perif ricos nie TO tis II CRIO Prine aL while 1 Espera que passe um per odo normal wait PERIOD P ra um motor set PWMO 0 Obt m o valor dos Sensores Passivos a 0 get PSO all get PS1 fd C digo que processa os dados recolhidos ai Especifica um tempo de espera diferente set PERIOD 4 Espera que passe o per odo definido acima wait PERIOD Actua um motor set PWMO 127 Exemplo 20 Aplica o t pica do Temporizador 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 54 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 Software da Placa R dio 3 1 No es B sicas O software para a Placa R dio permite transmitir receber dados atrav s deste dispositivo A interface fornecida constitu da por duas camadas uma de baixo n vel que consiste num Servidor R dio programado em C que garante a comunica o em tempo real com a placa e outra de alto n vel composta por um conjunto de fun es em Matlab que permitem interagir com o servidor O utilizador apenas necessita trabalhar em Matlab sendo o baixo n vel gerido automaticamente As funcionalidades disponibilizadas s o envio e recep
3. 2 10 3 Fun es C As fun es desenvolvidas para trabalhar com os PWM encontram se nos ficheiros PWM c e PWM h De seguida efectua se uma breve descri o destas fun es void init _ PWM void Fun o utilizada pelo sistema de gest o de perif ricos para proceder s inicializa es necess rias gera o dos sinais PWM especificados no ficheiro USER CONFIG h Esta fun o n o deve ser chamada pelo utilizador void set PWMX char dc Fun o que actualiza a intensidade e sentido do sinal PWM x x um n mero de O a 5 que identifica um sinal PWM O sentido do PWM definido pelo sinal do argumento dc enquanto que a intensidade dada pelo seu m dulo Uma vez que dc do tipo char 1 byte o seu m dulo varia entre 0 e 127 char get PWMX void Fun o que retorna o sentido e intensidade do PWM x x um n mero de O a 5 que identifica o sinal PWM As fun es a negrito acedem a recursos do sistema de gest o de perif ricos inibindo para isso a sua execu o sendo designadas por fun es n o concorrentes Estas fun es n o devem ser executadas de forma exaustiva devendo ser usadas como se encontra descrito no Exemplo 7 Utiliza o incorrecta execu o exaustiva de fun es n o concorrentes while 1 set PWMO 127 Actualiza a intensidade e sentido do PWMO Utiliza o correcta de fun es n o concorrentes while 1 wait PERIOD Espera um determin
4. 2 4 Programa o da Placa de Controlo A programa o do PIC incorporado na Placa de Controlo pode ser realizada sem que seja necess rio proceder remo o deste Existe para este efeito na Placa de Controlo um terminal onde deve ser conectado o cabo que efectua a liga o ao dispositivo da Microchip MPLAB ICD 2 ou compat vel Caso o ambiente de desenvolvimento de projectos seja o aconselhado poss vel proceder programa o do PIC directamente sem que seja necess rio outro programa 2 5 Estrutura de ficheiros O software fornecido para interface com a Placa de Controlo foi desenvolvido de forma modular encontrando se organizado em bibliotecas Estas relacionam se de acordo com o seguinte diagrama q HARDWARE CONFIG q USER CONFIG p 555555 q INTERRUPT p Figura 1 Estrutura do software da Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 4 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Os ficheiros que corporizam a estrutura acima s o AS h AS HARDWARE CONFIG h INTERRUPT h INTERRUPT C IO h gio PASS IVE ph PASSA VE se PERIOD h PERIOD cC PWM h PWM c RADIO h RADIO c RS h RS TEMP h TEMP C USER CONFIG h Os ficheiros HARDWARE CONFIG h e USER CONFIG h possuem informa o relativa aos perif ricos que est o ligados s placas Apenas o USER CONFIG h deve ser preenchido pelo utilizador Estas informa es s o disponibilizadas a tod
5. apresentada num fandle especificado pelo utilizador ou na linha de comandos O nico argumento de entrada da fun o opcional e especifica o handle para imprimir a mensagem A fun o retorna O caso n o exista nenhum erro e o c digo do erro caso contr rio A listagem seguinte identifica todos os erros que podem ocorrer OJ OJ oO oO ISSA U NH MN Erro Erro PRETOS Erro Erro Pt Los SET Os Erro Erro ETEO falhou a comunica o com a porta s rie n o foi encontrada a porta s rie porta s rie em utiliza o argumentos inv lidos n o foi poss vel configurar a porta s rie n o foi poss vel configurar os timeout da porta s rie BaudRate n o suportada pelo transceiver r dio n o foi poss vel configurar a BaudRate da porta s rie n o foi encontrada a Placa R dio n o foi poss vel configurar o handshake com a Placa R dio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 61 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o TO Erro n o foi poss vel configurar a pot ncia da Placa R dio L Erro n o foi poss vel configurar o canal da Placa R dio t2 Erro falhou o envio de dados para a Placa R dio 14 Erro falhou o lan amento da thread do Servidor R dio 200 Aviso perdeu se a comunica o com o robot radio status reset Fun o que p e apaga o ltimo erro aviso que ocorreu na liga o r dio N o existem argumentos de entrada retorn
6. es Sobre aquecimento Placa de Controlo n o funciona Verifique alimenta o Falta de alimenta o Verifique a temperatura do regulador Cabo n o conectado Verifique se o cabo de programa o est correctamente conectado Placa N o poss vel programar o PIC Portos RB6 e RB7 Desligue o cabo conectado aos pinos 39 ocupados e 40 do micro controlador l Volte a premir o bot o at o ed verde Reset ao micro controlador falhou come ar a piscar Verifique as liga es Sonar Aceler metro n o funciona Verifique estado do cabo Tabela 9 Lista de problemas relacionados com o kit 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 112 Anexo Esquem ticos PCB do Hardware 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 113 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 114
7. o da resposta em micro segundos assim poss vel registar dist ncias at aos 4 5 metros valor superior ao alcance dos Sonares aproximadamente 3 1 m Como j foi referido a leitura de cada sensor guardada num registo de 8 bits obtendo se uma gama de valores compreendida entre O e 255 A rela o entre o valor do registo e a dist ncia at ao objecto mais pr ximo dada por d Valor 1 766 em A figura seguinte ilustra o funcionamento dos Sonares 12 8us lt 4 gt Pulso de activa o Canal de Pulso Sequ ncia de 8 impulsos com frequ ncia 40KHz Transmiss o para o ar 100us a 18ms ld Canal de Eco Figura 15 Diagrama temporal de funcionamento dos Sonares de notar que os Sensores Temporais s o lidos sequencialmente pelo que Sonares que disparem na mesma direc o n o devem ser ligados juntos uma vez que interferem entre si O exemplo da Sec o 2 13 4 resolve este problema 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 39 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A leitura da acelera o registada em cada um dos eixos do aceler metro n o requer o envio de qualquer sinal de activa o Existe uma liga o Placa de Controlo para cada um dos eixos que retorna leituras com uma frequ ncia de 135Hz O Duty Cycle das ondas geradas em cada linha proporcional acelera o sentida A figura seguinte explicita essa rela o E mg T1 Alog TATA 0 5 112 5 Dg
8. o de dados controlo do n mero de mensagens enviadas transmitidas e perdidas e verifica o do estado da liga o O Servidor R dio disponibiliza ao utilizador a ltima mensagem recebida e transmite de acordo com o protocolo descrito na Sec o 2 9 1 As fun es Matlab s o descritas em pormenor na Sec o 3 5 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 55 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 2 Inclus o do software em projectos As fun es disponibilizadas para interagir com a Placa R dio foram desenvolvidas para Matlab vers o 7 1 ou posteriores A directoria com os ficheiros descritos na Sec o 3 3 n o deve ser inclu da nas conhecidas pelo Matlab A utiliza o das fun es fornecidas obriga a que estas estejam na directoria de projecto do utilizador juntamente com os execut veis relacionados com o Servidor R dio A listagem seguinte identifica os 18 ficheiros que o utilizador deve copiar para as directorias com os seus projectos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica radio mexw32 radio server exe radio end radio lost number radio lost reset radio OLE radio or radio recv radio recv number radio recv reset radio send radio send cmd radio send number radio send reset radio status radio status reset Apso tr udp on m M 56 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 3 Estrutura de ficheiros O software para interfac
9. 0 nnn0annnannunanneeanneenrrrrsnrerrrrrrnrrernrrrurrrrnrrrrnrrsrnrrrnrrrnrrtrrnsnrrnrrnrrsnrrnsrernrrennrrenenere 32 2 12 4 CONTIQURA O aee E a E 33 2 12 5 FUNCOES CO inime A a O ra a a A 35 2 12 6 EXCMPIOS sacra asas a E e e oiee CE ane aU Sa acl aE 37 2 13 Sensores Templa resessie a T a 38 2 13 1 Tipos de Sensores Temporais xs aminas sos abade os Gandini dO EER ESSE LESS e a 38 2 13 2 Nodos de leila ssa Radar a TSE ES GOES E RD 39 213 3 Frequencia CIC ss nd ca e a e a a S 42 2 13 4 CONTQUIA O is ninfa ias canina dada aa aaa ae 43 2 13 5 FENCO S eaaa E S E E EEEa A AER TA E ARAETA 45 2 136 EXCINDIOS irni a ga e A o A E RD a E 46 2 14 Sensores PASSIVOS aar Sana ido SU Sa o a ES cr 47 2 14 1 Modo delend onin E A e a gs a a a a E a 47 2 14 2 SC ONTIQUIA O sa N a a a a 48 2 14 3 FUNGOS Cormar iaoea A E a SOS a E S 49 2 14 4 EXCIADIOS rr A A E E E E S 50 2 15 NEM ponZador se E A a S aA T Oi e E UCS SN 51 2 15 1 Frequencia de DiISCIOUIZA O n ernccnocon i e a a adada aeaea 51 2 192 COOnrgUra O ren A E Re A RR N AE 52 2193 FUNCOES Corna A rA E 53 2 15 4 EXCMPIOS si a a a a A 54 S ornare da Paca RA Ose E r a EA E LE 55 3 1 NOC ES DASICAS arna a e aaa 55 3 2 Ingltisdo do software em Projectos srecen a a aa AE EEA 56 3 3 Estrutura de ACHEI OS asas cais pes cr aba 6 US gn SG SO ED SR a E qn a E a 57 3 4 SOMQOr Ra dOa a Ed a na 58 3 5 F ncoesS de Matlab moarte ee a r a na a a a e Raso aaa r AAE 59 3 6 EXCINDIOS sc spo a a a EE T T
10. Envia a actua o para Placa de Controlo radio send new msg end Verifica o estado da liga o if radio status Q Termina return Exemplo 21 Script Matlab com uma aplica o de controlo gen rica 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 63 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 Hardware 4 1 Placa R dio para PC 4 1 1 Listagem de Componentes Resist ncia 1500 Condensador Cer mico 100nF Condensador Electrol tico 100nF CREED TA DO Raissa E 19058720 Ea MENTOR Vermelho Amarelo Verde ER400TRS Transceiver ER400RTS EASY RADIO ETT PC cado a O ST lt PIE AIEE a 7 En err E E E e E AEE EAEN RO EEE TST RESETE ET ERR Socket IC 16 Pinos LF ELECTRONICS AUGAT Tabela 3 Listagem de material para a Placa R dio para PC 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 64 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 1 2 Descri o A placa r dio para liga o a um PC via porta s rie RS 232 permite a comunica o sem fios entre dois terminais O software para esta placa descrito na Sec o 2 O circuito da placa permite ligar o Transceiver modelo ER400RTS porta s rie A interface entre estes dois componentes realizada por um MAX252 que efectua a convers o dos n veis de tens o da porta s rie OV a 9V para n veis de tens o suportados pelo 7ransceiver OV a 5V Os condensadores acoplados s linhas de alimenta o permit
11. es mais detalhadas acerca do seu funcionamento 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 93 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 5 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito apresentado de seguida ADXL202 Figura 42 Esquema el ctrico da Placa de Aceler metro A figura que se segue mostra esquematicamente a localiza o dos diversos componentes na placa e a localiza o dos terminais de liga o Figura 43 Mapeamento da Placa de Aceler metro 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 94 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa LiTITI LEFT L37 LERTOT Figura 44 Layout da Placa de Aceler metro Note se que estas imagens se encontram espelhadas e n o est o escala No final deste manual encontram se as c pias em tamanho real que podem ser usados para o fabrico de novas placas 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 95 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 5 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes da placa assim como a localiza o dos conectores para liga o Placa de Controlo Figura 45 Placa de Aceler metro A Placa de Aceler metro ligada a dois dos seguintes portos da Placa de Controlo RBO RB1 RB2 RB4 RB5 RB6 ou RB7 con
12. o onde sejam necess rias comunica es sem fios e liga o de diversos sensores actuadores Esta efectua a interface entre um micro controlador P C718F4520 e os diversos dispositivos que lhe sejam ligados As comunica es r dio s o realizadas por um 7ransceiver modelo ER400RTS e permitem a comunica o com a Placa R dio para PC consultar Sec o 3 A Placa de Controlo pode ser dividida em v rios sub circuitos representados na Figura 24 que ser o descritos detalhadamente em seguida Os componentes existentes no circuito funcionam a 5V pelo que existe um regulador de tens o LM 805CT que garante este valor de alimenta o atenuando ru do e os efeitos de picos A exist ncia deste componente permite ainda a possibilidade de liga o de diversas fontes de alimenta o cuja tens o seja superior a 7 4V e inferior a 9V Caso seja trocado o sentido da alimenta o da placa existe um d odo de protec o 1N4148 que evita que os componentes sejam danificados Existe um circuito oscilador externo para que se gera a frequ ncia de funcionamento para o micro controlador Este constitu do por dois condensadores uma resist ncia e um cristal de 20MHz Sendo necess rios quatro ciclos de rel gio para executar uma opera o no PIC a frequ ncia de funcionamento deste de 5 MHz Para efectuar a programa o do micro controlador existe um terminal ao qual ligado o cabo que conecta ao programador CD2 permitindo a
13. o a esta classe de sensores abordado em detalhe na Sec o 5 4 deste manual A utiliza o de estes sensores a juntas actuadas por motores possibilita o seu controlo com uma elevada precis o proporcional resolu o dos sensores 2 11 1 Modo de leitura A leitura dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o feita atrav s de duas linhas Como descrito na Sec o 5 4 o disco de codifica o possui 512 tiras Este analisado por dois sensores de luz paralelos que retornam n veis l gicos O e 1 de acordo com a presen a ou n o de uma risca do disco Este mecanismo gera quatro combina es de n veis l gicos por tira obtendo se 2048 comuta es de n veis l gicos por revolu o A figura seguinte ilustra o mecanismo descrito RESISTOR lt za 1 d l i i J LENS I gt La LEO LINA Ft Ili EM E tj 4 E SE EE SIGNAL Fane i PROCESSING i l CIACUITAY I N GND dh I 1 ESA DE ES UE SE RODA E ERES E TED RS d EMITTEA SECTION CODE DETECTOR SECTION Figura 9 Esquema do Sensor de Rota o de Alta Resolu o imagem do manual do equipamento 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 292 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A leitura destes sensores baseada na leitura do canal A e B Estes alternam ao longo do tempo de acordo com a figura seguinte Roda para a esquerda Roda para a dire
14. retornado 1 em caso de sucesso e 0 caso contr rio Esta fun o evocada em radio off n o devendo ser utilizada directamente pelo utilizador radio lost number Fun o que obt m o n mero de mensagens perdidas ou seja que foram enviadas pelo utilizador e n o foram recebidas na Placa de Controlo N o existem argumentos de entrada retornado o n mero de mensagens perdidas em caso de sucesso e 1 caso contr rio poss vel reiniciar a contagem executando a fun o radio lost reset radio lost reset Fun o que p e a zero o n mero de mensagens perdidas ou seja que foram enviadas pelo utilizador e n o foram recebidas na Placa de Controlo N o existem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio radio off Fun o que desliga o Servidor R dio e termina a comunica o Esta fun o deve ser sempre executada ap s o t rmino da comunica o r dio caso contr rio o Servidor fica a correr mesmo que o Matlab seja encerrado N o existem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e 0 caso contr rio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 59 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o radio_on Fun o que inicia a comunica o r dio Esta fun o inicia a comunica o UDP lan a o Servidor R dio configura a Placa R dio e a liga o s rie a esta Os argumentos de entrada desta fun o s o port nome da porta s rie COM1 COM2
15. 2 8 Ficheiros de Configura o de Hardmare usas iram dociaaa aa pasa ata E aU dh a 9 2 9 Comtnica o Radio ssa sara Res cogen gar e a aE EA ai caeE dir e ra aaa ros alias dei der TE ad ea as AREAIS dire aaa da 10 2 9 1 Protocolo de Comunicacao asso a E E E EEEE EE IEA 10 2 9 2 Velocidade de Comunica o rrien anai aaa E E E N Sa VE E a 12 2 9 3 Estrutura das Mensagens cauda oi dn rd ED EEEE renen 13 2 9 4 SG ORTIQUIA O pi Sa Sd TA 14 2 9 5 FUN ES Cormag annin Aa SSD LUIGI AA SOS GA AF NGS RA SUS N S AEA 15 2 9 6 E CInDIOS al aa ae E A O a 17 2 10 Sinais PV Mora e ac dd in era GR a pu a Dan dad Sof a oa a ade epa E 18 2 10 1 Geracao dos PNY Mei eiae aea oue aa DA a a Ee a aae E GE 18 2 10 2 COOngUrae Os renn a A AE PRM E A EE 19 2 10 3 FUNCOES Cosan a a a r a A 20 2 10 4 EXEMPIOS aana a E a E E E T 21 2 11 Sensores de Rota o de Alta ResoluU O nnnnnnnnnennnnninennrrornrrrnnrrrnrrrunrrsrrrrerrrrrrrsrrrnsrrrnsrrrserrnerernsrerne 22 2 11 1 Modo delen auanei E eap eee eea e 22 ZAT2 Frequencia de ISItUra nni rir ap Aea E ET E E E AE EEE 23 2 11 3 COnOUra aO aea a a CS 24 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 1i Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 11 4 PORCOS O nai id qu A T O 25 2 11 5 EXEMPIOS onae E AS E E E A SD Da 27 2 12 SEN OES A CVO S na af ai E E E O a 28 2 12 1 Tipos de Sensores ACIVOS opin E a E E ERTA 28 2 12 2 Modos de lelt lda oreraa a O a 29 2 12 3 Frequ ncia de leitura
16. 2V Este facto respons vel pela reduzida resolu o de leitura destes sensores uma vez que a tens o de refer ncia do A D s o os 5V A gama de valores de sa da fica assim limitada entre O e 102 numa escala de O a 255 A detec o de objectos pr ximos deve ser feita com base num valor de diferencia o escolhido de acordo com a aplica o Valores retornados pelo sensor acima deste limite indicam a exist ncia de um obst culo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 34 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 3 Frequ ncia de leitura A frequ ncia de leitura especifica o n mero de vezes por segundo que obtido o valor de um sensor Como j foi visto necess rio detectar todos os estados dos Sensores de Rota o da LEGO para que se consiga determinar a sua posi o angular com precis o A frequ ncia de leitura igual para todos os Sensores Activos pelo que deve ser projectada com base na velocidade de rota o m xima prevista para os Sensores de Rota o da LEGO A sua configura o feita no ficheiro USER CONFIG h A rela o entre a frequ ncia de leitura e a velocidade de rota o m xima permitida dada pela express o f itur Ca 60 rpm Onde O ix 7 Velocidade de rota o m xima rota es por minuto cs Frequ ncia de leitura do sensor Hz de notar que devido ao tempo de leitura de cada Sensor Activo a frequ ncia de leitura limitada sendo o seu m xi
17. 50 DUTY CYCLE Figura 16 Rela o entre a acelera o e o Duty Cycle imagem do manual do equipamento A determina o do Duty Cycle das ondas feita atrav s do 1 uma vez que T fixo Este contabilizado usando um contador de 8 bits com per odo 25 6 us obtendo se uma contagem m xima de 6 5536 ms Embora este valor seja inferior ao per odo das ondas gerada pelo dispositivo permite a leitura das acelera es a que o aceler metro sens vel que variam entre 2g e 2g ou seja entre 1 85 ms e 5 55 ms A resolu o de leitura dos aceler metros de 27 6757 mg sendo a rela o entre o n mero de contagens e a acelera o dada por A 27 6757 10 CNT CALIB g Onde CNT o n mero de contagens de 0 a 255 e CAL B o valor de calibra o do sensor ver na p gina seguinte Estes dispositivos podem tamb m ser usados para medir inclina es A figura seguinte ilustra como poss vel relacionar a acelera o num eixo com a inclina o segundo essa direc o Figura 17 Rela o entre a acelera o e a inclina o 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 40 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Nesta situa o as acelera es registadas variam entre 1g e 1g sendo a rela o com o ngulo de inclina o dada por 0 sin 27 6757 10 CNT CALIB rad Onde CNT o n mero de contagens de O a 255 e CAL B o valor de calibra o do sensor A ut
18. COM3 etc baudrate velocidade de comunica o via porta s rie 4800 9600 19200 e 38400 bps buffer in size n mero de bytes das mensagens a receber da Placa de Controlo 1 140 buffer out size n mero de bytes das mensagens a transmitir para a Placa de Controlo 1 140 power pot ncia de transmiss o da Placa R dio 0 9 channel canal de comunica o da Placa R dio 0 9 timeout tempo sem receber mensagens da Placa de Controlo para que se considere que falharam as comunica es em milisegundos Devido a funcionamento incorrecto de hardware a comunica o nos canais 1 e 9 n o se efectua correctamente A pot ncia de transmiss o O corresponde a 1mW e 9 a 10mW retornado 1 em caso de sucesso e 0 caso contr rio poss vel terminar a comunica o r dio chamando a fun o radio off radio recv Fun o que obt m a ltima mensagem r dio recebida N o existem argumentos de entrada retornada a ltima mensagem recebida em caso de sucesso e caso n o exista uma nova mensagem ou em caso de erro radio recv number Fun o que obt m o n mero de mensagens recebidas da Placa de Controlo N o existem argumentos de entrada retornado o n mero de mensagens recebidas em caso de sucesso e 1 caso contr rio poss vel reiniciar a contagem executando a fun o radio recv reset radio recv reset Fun o que p e a zero o n mero de mensagens recebidas da Placa de Controlo N o exis
19. Em ambos os casos os valores mesurados s o proporcionais dura o temporal de pulsos gerados por estes sensores o que torna a sua interface semelhante Os Sonares suportados s o os SRF04 e SRF05 sendo no entanto poss vel usar equipamento com caracter sticas semelhantes Para informa es mais detalhadas sobre o modo de opera o consulte a Sec o 2 13 2 Relativamente ao aceler metro o software foi projectado para o ADXL202 da Analog Devices que deve ser utilizado numa montagem t pica como a da placa descrita na Sec o 4 5 poss vel usar at 7 Sensores Temporais estando o n mero de eixos de aceler metros limitado a 3 de referir que cada aceler metro do tipo referido acima mede a acelera o segundo 2 eixos A liga o destes Sensores Placa de Controlo efectuada em 7 pinos espec ficos que n o necessitam de ser ocupados por uma ordem espec fica A configura o de Sensores Temporais descrita em detalhe na Sec o 2 13 4 Embora esta classe possua dois tipos distintos de sensores as fun es de interac o s o as mesmas funcionando de acordo com o sensor a que s o aplicadas Estas caracter sticas s o abordadas mais profundamente na Sec o 2 13 5 2 13 1 Tipos de Sensores Temporais A classe dos Sensores Temporais cont m dois tipos de sensores Sonares e Aceler metros Embora o procedimento de leitura seja muito semelhante para ambos os casos as suas aplica es s o distintas Os Sonares
20. devendo ser usadas como se encontra descrito no Exemplo 13 Utiliza o incorrecta execu o exaustiva de fun es n o concorrentes while 1 get ASO Obt m o valor do sensor O Utiliza o correcta de fun es n o concorrentes while 1 wait PERIOD Espera um determinado per odo a get ASO Obt m o Valor do sensor O Exemplo 13 Utiliza o de fun es dos Sensores Activos n o concorrentes 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 36 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 6 Exemplos O seguinte exemplo consiste numa aplica o t pica de Sensores Activos do tipo Rota o da LEGO include SELOS void main void Declara o de vari veis locais int a b Inicia o sistema de gest o de perif ricos init _IO E Creto orincipal while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Obt m o valor dos AS 0 e 1 ambos de rota o a get ASO b get AS1 Actua o motor 0 de acordo com o sinal do AS O if a gt o0 set PWMO 127 else set PWMO 127 Actua o motor 1 de acordo com o sinal do AS 1 LE bro set PWMI 127 else set PWMI 127 Exemplo 14 Aplica o t pica dos Sensores Activos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 37 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 Sensores Temporais A classe de Sensores Temporais engloba Sonares e Aceler metros
21. digo durante um determinado per odo de tempo Este per odo definido pelo utilizador e a sua contagem realizada consecutivamente sem que seja necess rio assinalar o seu in cio usual ser necess rio esperar intervalos de tempo diferentes ao longo do c digo Isto poss vel indicando qual o per odo desejado antes de efectuar a espera Note se que ao fim de um per odo o sistema volta a ser discretizado com base no valor definido inicialmente Estas duas funcionalidades s o abordadas no exemplo da Sec o 2 15 4 2 15 1 Frequ ncia de Discretiza o A Frequ ncia de Discretiza o define quantas vezes por segundo que o c digo condicionado pelo temporizador executado A defini o da frequ ncia feita no ficheiro USER CONFIG h sendo o valor m ximo permitido de 38 44 Hz 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 51 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 15 2 Configura o A utiliza o do Temporizador obriga sua activa o e defini o da frequ ncia de discretiza o no ficheiro USER CONFIG h Esta realizada atrav s da vari vel PER OD CNT MAX que pode variar entre O e 255 e se relaciona com a frequ ncia de discretiza o segundo a equa o abaixo 5 10 Hz 1024 127 PERIOD CNT MAX PERIOD Onde Fonon Frequ ncia de Discretiza o em Hertz O exemplo seguinte ilustra como activar o Temporizador e configurar a sua frequ ncia de funcionam
22. ftdefine AS2 STATE OFF tdefine AS3 STATE OFF ftdefine AS4 STATE OFF tdefine AS5 STATE OFF tdefine AS6 STATE OFF tdefine AS7 STATE OFF tdefine AS8 STATE OFF tdefine AS9 STATE OFF Define o pino de pulso do Sensor Activo 0 do tipo Proximidade if ASO_STATE ON_LIGHT tdeafine ASO TRESOUT O tdefine ASO LATOUT O tdefine ASO PINOUT O tendif Define o pino de pulso do Sensor Activo 1 do tipo Proximidade if ASI STATE ON LIGHT fdefine AS1 TRISOUT TRISE fdefine AS1 LATOUT LATE fdefine AS1 PINOUT 2 tendif Exemplo 12 Configura o dos Sensores Activos O e 1 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 34 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 5 Fun es C As fun es de interface com os Sensores Activos est o nos ficheiros AS h e AS c AS suas caracter sticas dependem do tipo de Sensor Activo De seguida descrito o seu funcionamento para ambos os sensores void init _AS void Fun o chamada pelo sistema de gest o de perif ricos que procede s inicializa es necess rias para ler os sensores desta classe declarados no ficheiro USER CONFIG h Esta fun o n o deve ser utilizada int get ASX void Sensor de Rota o da LEGO Fun o que obt m o n mero de contagens relativas ao sensor x x um n mero de O a 9 que identifica o Sensor de Rota o da LEGO a ler Cada sensor possui um contador de 16 bits permitindo valores entre 32768 e 32767 Caso a contagem
23. odo radio send a Envia uma nova mensagem r dio Exemplo 4 Utiliza o de fun es r dio n o concorrentes 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 16 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 9 6 Exemplos O seguinte exemplo mostra uma aplica o t pica da comunica o r dio include SIO void main void Declara o de vari veis locais unsigned char al2 unsigned char b Inicia o sistema de gest o de perif ricos init_IO Configura a comunica o r dio para o canal 0 pot ncia 1mW it raqio contas 0 0 Ciclo infinito em caso de erro na configura o while 1 pj Cielo principas while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Actualiza as informa es de 2 sonares al 0 get TEMPO all get TEMP1 Envia mensagem com os novos dados radio send a Tenta obter uma nova mensagem b radio recv Verifica se foi recebida uma nova mensagem if b 0 Actualiza o valor de 2 PWM set PWMO b 0 set PWMI b 1 Exemplo 5 Aplica o t pica com fun es de comunica o r dio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 17 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 10 Sinais PWM A Placa de Controlo capaz gerar at 6 sinais PWM Estes sinais s o destinados actua o de motores possuindo 127 n veis distintos de intensidade em cada sentido Cada sinal PWM
24. receptor de luz que mede a intensidade do reflexo criado pelo ed Na Sec o 2 12 1 encontra se explicado o funcionamento deste sensor A montagem t pica consiste em duas resist ncias uma para o ed e outra para o foto trans stor 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 99 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 6 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito apresentado de seguida UUTPUT Figura 47 Esquema el ctrico da Placa do Sensor de Proximidade As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa Figura 48 Layout da Placa do Sensor de Proximidade Note se que estas imagens se encontram espelhadas e n o est o escala No final deste manual encontram se as c pias em tamanho real que podem ser usados para o fabrico de novas placas 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 100 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 6 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes da placa Figura 49 Placa de Sensor de Proximidade Este sensor ligado Placa de Controlo e a um dos terminais de sa da do M dulo de Pot ncia A liga o Placa de Controlo permite a leitura da tens o proporcional luz reflectida pela superf cie mais pr xima enquanto que a liga o ao M dulo de Pot ncia usada para alimentar o ed que emite a luz A liga
25. 2 13 4 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 109 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 6 Exemplo de liga o de v rios sensores actuadores Nas figuras seguintes encontram se exemplos de liga o de diversos sensores actuadores Placa de Controlo Tratam se de duas aplica es diferentes a primeira consiste num robot que se desloca em cen rios interiores gen ricos e a outra e a segunda num ve culo capaz de se mover em terreno acidentado Figura 61 Exemplo de liga o de sensores actuadores Placa de Controlo Figura 62 Exemplo de liga o de sensores actuadores Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 110 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Nas imagens seguintes mostra se a utiliza o da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia com os devidos M dulos Figura 64 Exemplo de liga o dos M dulos de Pot ncia Placa de Interface 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 111 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 7 Resolu o de Problemas Nesta sec o s o descritos problemas relacionados com o kit cujas causas e solu es s o conhecidas De seguida apresentada uma lista com estas situa es as poss veis causas e os procedimentos a adoptar Caso surja alguma situa o n o contemplada nesta lista relate via e mail para JpltUisr ist utl pt Procedimento a adoptar Verifique as liga
26. Diagrama temporal de troca de mensagens s ncrona entre placas 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 11 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 9 2 Velocidade de Comunica o A frequ ncia de troca de mensagens entre as placas configur vel sendo no entanto limitada por diversos factores como o tamanho das mensagens a transmitir o tempo de transmiss o no ar e a velocidade de comunica o com os transmissores receptores r dio das placas A figura seguinte representa os tempos relacionados com a comunica o entre a Placa de Controlo e o PC Figura 3 Tempos associados comunica o r dio A frequ ncia m xima de troca de mensagens entre placas pode ent o ser calculada pela seguinte express o PR SN SN Po 115 Ti T T T T T PAR A m x 115 Bytes in Bytes _out 10 10 BaudRate 19200 264 Bytes _in Bytes _ out 6 BaudRate 19200 10000 Onde Bytes _in Tamanho das mensagens a receber na Placa de Controlo em bytes Bytes _ out Tamanho das mensagens a transmitir na Placa de Controlo em bytes BaudRate Velocidade da liga o s rie entre o PC e a Placa R dio A utiliza o de uma frequ ncia superior resultante da express o acima conduz ao funcionamento incorrecto do protocolo de comunica o 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 12 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 9 3 Estrutura das mensagens As mensagens r dio q
27. Estas s o o Motores e Sensores Passivos Sensores de Contacto e Sensores Activos Sensores de Proximidade Sensores de Rota o LEGO e Sensores de Rota o de Alta Resolu o Od metros de alta Resolu o e Sensores Temporais Aceler metro de 2 eixos Sonares A liga o a Motores e Sensores de Proximidade feita atrav s da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia Esta comunica com a Placa de Controlo atrav s de um flat cable Os emissores de luz LED Light Emitting Diode s o indicadores do estado da placa O emissor vermelho assinala que esta se encontra ligada o verde que est a transmitir para o meio e o amarelo que se encontra a receber dados Os eds verde e amarelo apagam se quando se enviam recebem dados pelo que piscam quando estas ac es decorrem 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 74 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o O circuito pode ser alimentado por uma pilha de 9V uma bateria ou uma fonte de alimenta o desde que estas possuam um adaptador para liga o ao terminal de alimenta o da placa compat vel com pilha de 9V Como o regulador de tens o necessita dissipar a energia em excesso para manter a tens o de 5V sua sa da normal que se verifique algum aquecimento Este dispositivo possui por isso thermal shutdown que corta a corrente ao circuito caso seja atingida uma temperatura m xima de seguran a 2006 Instituto de Sistemas e
28. L ep de 25 6 us O tempo de aquisi o de sinal de 3 2 us e o de convers o A D de 9 6 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 29 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o us Estes tempos s o constantes resultando um tempo total por sensor de 38 4 us valor usado para calcular a frequ ncia m xima de leitura dos Sensores Activos Sec o 2 12 3 Como poss vel observar na figura acima sabendo o estado anterior e actual de um sensor poss vel determinar para que lado que a junta rodou Caso seja perdido um estado interm dio j n o poss vel saber o sentido da rota o sendo no entanto poss vel detectar a ocorr ncia O respeito da velocidade m xima de rota o permitida pela frequ ncia de leitura do sensor assim essencial para o seu correcto funcionamento A leitura dos Sensores de Proximidade baseia se na convers o de uma tens o cont nua proporcional dist ncia ao objecto mais pr ximo Estes sensores s o constitu dos por um par emissor receptor de luz Inicialmente enviado um pulso que acende o LED emissor de luz A luz emitida reflectida pelo objecto mais pr ximo sendo depois captada pelo fotod odo receptor de luz A intensidade da luz recebida proporcional dist ncia ao objecto mais pr ximo que por sua vez vai ser proporcional tens o imposta pelo fotod odo A convers o desta tens o iniciada ap s um per odo de espera que permite estabilizar a tens o a
29. Sonares a sua leitura realizada separadamente A frequ ncia de leitura seleccionada de 3 8 Hz Os pinos de pulso dos Sonares s o os 0 1 e 2 do porto D 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 43 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Frequ ncia de amostragem dos Sensores Temporais F TEMP Per odo de amostragem m nimo dos Sensores Temporais 36mS N TEMP ftdefine TEMP CNT MAX 10 Kd Z Defini o dos Sensores Temporais Sonares ou Aceler metros a As sa das do aceler metro s podem ser ligadas aos pinos RBO RB1 e RB2 Tabela de atribui o dos pinos de leitura Sensores Temporais Zi E TEMPO TEMP1 TEMP2 TEMP3 E RBO RB1 RB2 RB4 Define o estado dos Sensores Temporais define define define define fdefine fdefine fdefine TEMPO STATE ON SONAR TEMP1 STATE ON SONAR TEMP2 STATE ON ACCEL TEMP3 STATE ON SONAR TEMP4 STATE OFF TEMPS STATE OFF TEMP6 STATE OFF Configura o Sonar O if TEMPO STATE ON SONAR ftdefine TEMPO TRISOUT TRISD define TEMPO LATOUT LATD tdefine TEMPO PINOUT O endif 71 Configura O Sonar d if TEMP1 STATE ON SONAR fdefine TEMP1 TRISOUT TRISD define TEMP1_LATOUT LATD define TEMP1_PINOUT 1 endif Configura o Sonar 2 if TEMP2 STATE ON SONAR tdefine TEMP2 TRISOUT O define TEMP2_LATOUT O define TEMP2_PINOUT O endif Configura o Sonar 3 if TEMP3_STATE define TEMP3_TRISOUT TRISD define TEMP3_LA
30. consoante o tipo de alimenta o se esteja a utilizar Notar que neste instante o ed vermelho se acende indicando assim que a placa est correctamente alimentada Ao colocar o interruptor para o lado do regulador seleccionada a alimenta o por transformador caso contr rio selecciona se a entrada das baterias ver Figura 36 Caso seja utilizada uma fonte de alimenta o conveniente lig la antes de conectar o cabo placa Este procedimento impede que os picos de tens o iniciais gerados pela fonte danifiquem o equipamento 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 84 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 3 4 2 Liga o de M dulos de Pot ncia Os M dulos de Pot ncia s o ligados Placa de Interface com esta desligada Devem ser apenas ligados os m dulos necess rios aplica o em causa Como se pode verificar as faces dos M dulos de Pot ncia que cont m as soldas ficam voltados para o mesmo lado portanto recomenda se a utiliza o de um isolante entre as placas de modo a evitar curto circuitos entre as placas 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 85 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 4 M dulos de Pot ncia 4 4 1 Listagem de Componentes E 4 Resist ncia 330Q Resist ncia 4 7kQ SN754410NEG4 Bridge TEXAS INSTRUMENTS 4N25 Opto acoplador FAIRCHILD 38 00 1338 Socket 8 pinos para PCB MOLEX 816 AG11D ESL LF Socket IC 16 pinos TYCO ELECT
31. de perif ricos que procede s inicializa es necess rias para ler os sensores desta classe declarados no ficheiro USER CONFIG h Esta fun o n o deve ser utilizada unsigned char get_PSX void Fun o que obt m o estado do sensor x x um n mero de O a 30 que identifica o Sensor Passivo a ler Os valores retornados s o O ou 1 que correspondem a n o premido e premido respectivamente 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 49 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 14 4 Exemplos O seguinte exemplo mostra uma aplica o t pica de Sensores Passivos include IO hb void main void Declara o de vari veis locais unsigend char al2 Inicia o sistema de gest o de perif ricos nie TO tis II CRIO Prine aL while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Obt m o valor dos Sensores Passivos a 0 get PSO all get PS1 LT C digo que processa os dados recolhidos g Exemplo 18 Aplica o t pica de Sensores Passivos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 50 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 15 Temporizador O temporizador possibilita ao utilizador esperar intervalos de tempo espec ficos Este mecanismo permite uma discretiza o de sistemas muito fi vel com uma resolu o de 0 2 us A interface semelhante dos sem foros em C sendo chamada uma fun o que suspende a execu o do c
32. dispositivo este tem que ser alimentado por dois canais um de massa e outro com 5V ambos obtidos da Placa de Controlo As leituras s o realizadas atrav s dum terceiro canal que possui a tens o de um dos canais de alimenta o Uma vez que apenas necess rio um pino para ler o estado destes sensores poss vel usar at 31 em simult neo Os sensores desta classe n o necessitam de ser lidos periodicamente pelo que n o ocupam recursos do sistema de gest o de perif ricos O seu estado actualizado apenas quando o utilizador necessita 2 14 1 Modo de leitura Esta classe foi projectada para funcionar com Sensores de Contacto Estes s o tipicamente alimentados por duas linhas que devem ser obtidas a partir da Placa de Controlo A tens o lida destes sensores corresponde imposta por uma das linhas de alimenta o Por conven o assume se que quando os sensores est o pressionados s o retornados 5V Veg caso contr rio OV GND O estado dos sensores s lido quando requisitado pelo utilizador n o existindo por isso Custo Computacional associado a esta classe A figura seguinte ilustra como varia a tens o nas linhas do sensor Vcc 2 gt gt gt GND e eoeoeoeoeoeoe e Leitura N o pressionado Pressionado a Figura 18 Funcionamento dos Sensor
33. es A defini o da velocidade de comunica o feita atrav s da vari vel RADIO CNT MAX que pode variar entre O e 255 e se relaciona atrav s da express o f Sr o Hz Comunica o 1024 127 RADIO CNT MAX Onde E Frequ ncia de comunica o em Hertz Estas defini es s o feitas no ficheiro USER_CONFIG h O exemplo seguinte configura o r dio para comunicar a 12 Hz com mensagens a receber enviar com 4 e 5 bytes e perda de comunica o ao fim de 16 per odos Frequ ncia de envio de mensagens Fsend 5MHz 1024 127 RADIO CNT MAX fdefine RADIO CNT MAX 3 Defini es da comunica o r dio Formato das mensagens NUM CR DATA 1 DATA 2 DATA N ID Define o estado do r dio ON OFF define RADIO STATE ON Define o tamanho das mensagens a transmitir fdefine RADIO MSG OUT SIZES5 Define o tamanho das mensagens a receber apenas dados m n 1 fdefine RADIO MSG IN SIZE 4 Define o n mero de comunica es sem recep o de mensagem at que Ver frequ ncia de comunica o definida para obter o respectivo fdefine RADIO LOST MAX 16 Exemplo 3 Configura o da comunica o r dio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 14 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 9 5 Fun es C As fun es disponibilizadas para a comunica o r dio encontram se nos ficheiros RADIO c e RADIO h e s o as seguintes void ini
34. gerado a uma frequ ncia de 38 4 Hz valor muito superior ao p lo dominante de uma vasta gama de motores el ctricos ex motores da LEGO o que permite uma actua o suave destes Os sinais gerados s o enviados para a Placa de Interface para M dulos de Pot ncia onde s o amplificados e aplicados aos motores As caracter sticas el ctricas e f sicas dos motores suportados encontram se descritas na Sec o 5 1 2 10 1 Gera o dos PWM A cada sinal PWM correspondem duas linhas que s o actuadas de acordo com a intensidade e sentido desejadas Cada per odo do sinal PWM discretizado em 127 instantes sendo assim poss vel actuar os motores com 127 intensidades distintas A utiliza o de duas linhas permite rodar o motor em ambos os sentidos dependendo da linha em que o sinal PWM aplicado As figuras seguintes ilustram o processo de gera o dos PWM descrito Figura 5 Esquema conceptual de liga o a motores Linha 1 Linha 2 Figura 6 Gera o de sinal PWM com Duty Cycle a 50 no sentido positivo Linha 1 Linha 2 Figura 7 Gera o de sinal PWM com Duty Cycle a 25 no sentido negativo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 18 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Uma vez que a frequ ncia do sinal PWM muito superior ao p lo dominante da maioria dos motores el ctricos estes s o sens veis ao valor eficaz da tens o que lhes aplicada A rela o entre o Du
35. leitura A opera o com os Sensores de Rota o LEGO constitu da por duas fases uma de alimenta o e outra de leitura Na fase de alimenta o o sensor armazena energia n o sendo poss vel ler o seu valor Na fase de leitura retirada a alimenta o A tens o na linha passa a ser mantida pelo sensor possibilitando a leitura do seu estado Esta fase tem uma dura o m xima de 100 us sendo a convers o A D iniciada ap s um per odo de estabiliza o do sinal Os Sensores de Rota o da LEGO imp em quatro n veis de tens o que correspondem a quatro estados distintos As figuras seguintes ilustram os tempos envolvidos na aquisi o dos estados do sensor e a sua evolu o com o movimento de rota o Fase Alimenta o Fase Leitura Fase Alimenta o q pres eses Eseltes 5V sy Tempo de estabiliza o do sinal Fo Tempo de aquisi o do sinal IPOD Test Taa Tconv Leao Tempo de convers o do m dulo A D Figura 11 Gr fico temporal da leitura dos Sensores de Rota o da LEGO Estado A 4 64 V Sentido da rota o Estado B 4 00 V Estado C 1 84 V Figura 12 M quina de estados dos Sensores de Rota o da LEGO e respectiva evolu o temporal Experimentalmente verificou se que ap s a remo o da alimenta o a tens o imposta pelo sensor demora aproximadamente 12 us a estabilizar De forma a garantir uma boa margem de seguran a escolheu se um
36. necess rios para a actua o dos motores s o obtidos da Placa de Controlo atrav s de um flat cable Esta placa permite a liga o de quatro M dulos de Pot ncia sendo um deles apenas alimentado a 5V uma vez que usado para actuar os Sensores de Proximidade consultar Figura 33 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 80 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 3 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito o que se segue uu V AC y EE 9 1 Circuito de alimenta Figura 32 Esquema el ctrico da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 81 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A figura que se segue mostra esquematicamente a localiza o dos diversos componentes na placa a localiza o dos conectores para os M dulos de Pot ncia e a correspond ncia entre os portos de sa da da Placa de Controlo e os M dulos de Pot ncia Modulo SW Figura 33 Mapeamento da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa IST ER DIiIa LAIFI LSOFTI LETEA LOTH TFE 206 Figura 34 Face superior da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 82 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Figura 35 Face inferior da Pl
37. o deste sensor ao M dulo de Pot ncia deve ser feita j com este encaixado na Placa de Interface para os M dulos Esta placa pode ser ligada a um dos portos RAO RA1 RA2 RA4 RA5 REO RE1 RE2 RB2 e RB3 consultar o mapeamento na Sec o 4 2 3 para determinar a sua localiza o na placa Note se que estes sensores s podem ser ligados ao m dulo que opera a 5V assinalado na Figura 33 A liga o a qualquer um dos outros m dulos danificaria o sensor permanentemente As figuras que se seguem ilustram a correspond ncia entre os pinos do Terminal para M dulos de Pot ncia existente na Placa de Controlo e os pinos do M dulo de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 101 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o RESET T T E ma dA Ras TI i T EE DA 7 da RLEBAS ne EE Regulado 7805 JEANINE PICIEF4S20 eU 7 um xo fu qerqaTe DLPFSLNS Figura 50 Ilustra o da correspond ncia entre pinos nas duas placas Para configurar os sensores de proximidade em software consulte a Sec o 2 12 4 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 102 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 5 Liga o de Sensores e Actuadores Na Figura 51 est indicada a localiza o na Placa de Controlo dos portos onde se podem ligar os diversos tipos de sensores e actuadores Junto liga o de cada porto do micro controlador existe um terminal de G
38. s placas e ao sistema de gest o pelo que n o deve ser alterado O ficheiro USER CONF IG h possibilita ao utilizador especificar quais os perif ricos que est o ligados onde est o ligados e com que frequ ncias devem ser lidos actuados Este ficheiro encontra se dividido em diversas sec es sendo na primeira poss vel definir as frequ ncias de opera o e nas restantes indicar quais os perif ricos de cada tipo que est o activos Para cada perif rico necess rio indicar se este est activo e qual o porto e pino a que est ligado A especifica o do porto obriga ao preenchimento de dois campos TRIS e LAT PORT que s o usados para configurar os pinos da placa como entrada sa da e o seu valor l gico para mais informa o relativa a estes campos consulte o manual do PIC poss vel visualizar a distribui o dos pinos e portos nas placas na Sec o 4 2 3 O exemplo seguinte configura a gera o do sinal PWM O nos pinos 2 e 3 do porto A ja E Defini o dos PWM al Define o estado dos PWM ON OFF tdefine PWMO STATE ON tdefine PWM1I STATE OFF tdefine PWM2 STATE OFF tdefine PWM3 STATE OFF tdefine PWM4 STATE OFF tdefine PWM5 STATE OFF Configura o PWMO if PWMO STATE tdefine PWMO TRIS TRISA define PWMO_LAT LATA define PWMO PINO 2 define PWMO_PIN1 3 endif Exemplo 2 Configura o da gera o do sinal de PWM O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 9 Kit para Controlo de Robots Manua
39. 7 salta para 32768 e vice versa A convers o de contagens para ngulo feita atrav s da express o 9 Contagem 360 e 2048 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 25 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o As fun es a negrito acedem a recursos do sistema de gest o de perif ricos inibindo para isso a sua execu o sendo designadas por fun es n o concorrentes Estas fun es n o devem ser executadas de forma exaustiva devendo ser usadas como se encontra descrito no Exemplo 10 Utiliza o incorrecta execu o exaustiva de fun es n o concorrentes while 1 get RSO Obt m o valor do sensor 0 Utiliza o correcta de fun es n o concorrentes while 1 wait PERIOD Espera um determinado per odo a get RSO Obt m o valor do sensor 0 Exemplo 10 Utiliza o de fun es dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o n o concorrentes 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 26 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 11 5 Exemplos O seguinte exemplo consiste numa aplica o t pica de Sensores de Rota o de Alta Resolu o include IO hb void main void Declara o de vari veis locais int a b Inicia o sistema de gest o de perif ricos init TONS E Creto orincipal while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Obt m o valor dos RS 0 e 1 a get RSO b get RS1
40. A A A 100 4 6 4 Modo de FUNCIONAMENTO terrei E E E E E RE Saga E a 101 5 Liga o de Sensores e Actuadores eeereeeeereeeerreae a ereeea rrenan acer ana ceeaa ea er eee cerecerenaaaera 103 5 1 MOOSES as is IICA RIC E ESSA PR GD GA pn A 104 5 2 Sensores de Contacto asus asse piiGaitas does a a a na A dada aa 104 5 3 Sensores de Rota o LEGO s nenennesernosrrrrrrrrrrsrrrnrrrrnrrersrreosrrrnrrrsrrrrurreonrrranrrranrrtntrennrrenanrreneeneneeen ene 105 5 4 Sensores de Rota o de Alta Resolu o eterna eeeeran cera narra aaa crea na cer aaa enereanaetado 106 2 5 Son IES ias ess nani A A a o a a aa ad aa Ss la 108 6 Exemplo de liga o de v rios sensores actuadores i eee rerreeree sera rereann o 110 RESOIUCAS de Problema S isa a dass doada dd AR a a nd ni A ed NS a 112 ANEXO ias eita rnb so ed ain De Sea es da bo DO Ea E S 113 O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica y Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 1 Introdu o 1 1 Descri o O desenvolvimento de plataformas rob ticas uma actividade dispendiosa principalmente devido ao custo das estruturas f sicas o que inviabiliza esta actividade em muitas institui es A constru o de prot tipos usando kits Mindstorm da LEGO tem sido a op o adoptada em diversos meios acad micos devido sua versatilidade possibilidade de reutiliza o e baixo custo Esta alternativa possui no entanto a desvanta
41. Controlo De acordo com o descrito acima estes dispositivos apenas possuem tr s liga es uma para o porto de leitura do micro controlador e as outras duas para a alimenta o 5V e 0V Para configurar os sensores de contacto em software consulte a Sec o 2 14 2 Figura 52 Sensor de Contacto O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 104 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 5 3 Sensores de Rota o LEGO Para funcionarem correctamente estes sensores devem ser conectados aos portos do micro controlador e s resist ncias de pull up Estes sensores apenas podem ser ligados aos portos RAO RA1 RA2 RA4 RA5 REO RE1 RE2 RB2 e RB3 consultar o mapeamento na Sec o 4 2 3 para determinar a sua localiza o na placa O esquema de liga o do sensor o indicado tm E O E C G TA z E 2 Figura 53 Esquema de liga o do od metro LEGO A figura seguinte mostra o cabo utilizado para ligar os od metros LEGO Placa de Controlo Note se que este cabo possui tr s terminais a conectar Uma das extremidades do cabo encontra se assinalada a vermelho e deve ser conectada s resist ncias de pull up e a que cont m um conector do tipo macho deve ser ligada ao terminal do od metro O terceiro conector constitu do por dois fios o que se encontra assinalado a preto deve ser conectado a um dos portos do micro controlador e o outro a ground ver Figura 51 para identificar a loca
42. E 63 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 111 4 Hardware 4 1 4 2 4 2 1 4 2 2 4 2 3 4 2 4 4 2 4 1 4 2 4 2 4 2 4 3 4 2 4 4 4 2 4 5 4 3 4 3 1 4 3 2 4 3 3 4 3 4 4 3 4 1 4 3 4 2 4 4 4 4 1 4 4 2 4 4 3 4 4 4 4 4 4 1 4 4 4 2 4 5 4 5 1 4 5 2 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Rins a a a EN 64 ERiacaRadio para PO sad SE a 64 Listagem de Componentes nis Teos dad nba ido Ru Din SE a a aaa DN a aa sie 64 DESCIG IO MR RRNE ED A GURI ARS a RE ER VR ESA O AR RR ROSE URNA CONES AR CRER UN CER ARC 65 ESQUECI AS certo e aaa caio REIS span ai E ani den dn PE apelos EO Da DR E E AERE cena Ro Aba E sa a 66 Modo de FUNCIONAMENTO sus ss SRS E E T O no o 68 Placade CONOlO as os sa cod di A Di a E a ae a 69 Listagem de Componentes acasanttasancapn sai a DD a On SD 69 DESCRICAO nasais af E ra O a a E SJ 70 ESQUEMAS oenar A a e ea E EEEE 73 Modo de Funcionamento cessar eA S a Op 76 Alimentat aonane n a r RR a a a RD RR SR RR RR RA EAE RAR 76 Liga o dl AMENA s a a T7 Programa o do micro controlador sais camanissannissa dsdssiseaiaadagar tada Liste as dada bios n dan aah de paes ani densa EEEE EE EEEE EEEE T7 Resel ao MICRO Controlado neri E E T Sp 78 Envio de Sinais PWM da Placa de Controlo para a Placa de Interface de M dulos de Pot ncia 78 Placa de Interface para M dulos Pot ncia e eeeeeeeeeerenecerenererenancreana eras cena c
43. Instituto de Sistemas e Rob tica P lo de Lisboa Kit para Controlo de Robots Jorge Paiva Lu s Tavares Michael Salgueiro Miguel Lombo Jo o Sequeira Junho 2006 RT 602 06 ISR Torre Norte Av Rovisco Pais 1049 001 Lisboa Portugal Trabalho suportado pelo projecto FCT POSI SRI 40999 2001 SACOR e pelo Programa Operacional Sociedade da Informa o POSI no quadro do QCA III Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 Indice Te OQU O scisr a ros ORE RO a a a pda DA N pa 1 1 1 DESCE TOEA SD SP RD DPI MR E RS SS PS ENO AS ERARE 1 1 2 Riincipais CaracieriStcas seas ns ao an E OS Read Ena tan a 1 1 3 Perifericos SUPORAdOS us sas aaa Susa oa LEU ETE a A A a 2 1 4 Material 6 o 1 4 FARRA RR RR a a e a SE 2 1 5 Maternal EXE TA ara Sa E 2 2 coliware da Placa de CONM OIO esntcssniasoaipidiissna cando a a DS asas 3 2 1 Noc Es B SICAS 2 cosas sos gos Ol Sql pise OS Rad Ea ES ora Ee r SS Sa do SE Dao a ral boot 3 2 2 Ambiente de desenvolvimento de projectos erre erreree nr rrrenen ac rreneca are ane ane ane rena nana 3 2 3 Inclus o do software em projectos erre eererrrerer an rrene can er ane na erre aee narra aaa narra renan cana ner teens era 3 2 4 Rrograma o da Placa de ConlrOlO s mind irao gr a A 4 2 5 Estrutura de TONENS asma onda a e A ASS AD a 4 2 6 Custo Comp tacional Isene aE a T A E aE 6 2 7 Recursos do PIC OCUPpA OS aiies aaa a a a a aA a E E aTe 8
44. Onde PERIOD CNT MAX Frequ ncia do Temporizador configur vel em USER CONFIG O custo computacional total resulta da soma de todas a componentes sendo dado por CustoTotal Y CustoPWM CustoAS CustoRS CustoTEMP CustoEnvioR DIO Custo Re cep oR DIO CustoPERIOD 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 7 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 7 Recursos do PIC ocupados O software desenvolvido para gerir a placa de Controlo ocupa recursos do PIC que passam a estar indispon veis para o utilizador A altera o de registos associados a estes recursos leva ao funcionamento err tico do sistema de gest o Para informa o mais detalhada deve ser consultado o manual do PIC18F4520 A listagem seguinte identifica os recursos ocupados pelo software e TIMERO TIMER1 e TIMER3 e M dulos CCP1 e CCP2 e M dulo de Convers o A D e M dulo de Comunica o EUSART e Interrup es de alta prioridade e Interrup es externas e Interrup es de altera o do valor de pinos e Mem ria do banco de acesso r pido 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 8 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 8 Ficheiros de Configura o de Hardware Os ficheiros de configura o de Hardware HARDWARE CONFIG h e USER CONFIG h permitem ao sistema saber quais os recursos que deve gerir e onde que estes est o conectados O ficheiro HARDWARE CONFIG h possui defini es relativas
45. RONICS AUGAT 506 AG11DESL Socket IC 6 pinos TYCO ELECTRONICS AMP 77311 401 36 R gua Simples FCI Tabela 6 Listagem de material para m dulos de pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 86 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 4 2 Descri o Esta placa liga os sensores actuadores que necessitam de sinais PWM para funcionar nomeadamente motores e sensores de proximidade Cada M dulo cont m dois terminais para liga o de perif ricos e permite a liga o de dois motores ou de quatro sensores de proximidade A placa composta por oito resist ncias quatro opto acopladores e uma bridge Os opto acopladores s o usados para proteger os portos do PIC de picos de corrente gerados pelos motores Este tipo de dispositivos efectua o isolamento ptico entre a entrada e a sa da A sua montagem t pica exige a utiliza o de duas resist ncias que devem ser projectadas de acordo com a tens o de sa da e o tempo de resposta desejado A bridge um dispositivo de pot ncia que amplifica os sinais de comando do PIC com amplitude 5V e os converte para sinais de pot ncia com amplitude 11V aproximadamente igual tens o de alimenta o da Placa de Interface para M dulos de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 87 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 4 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito apresentado de seguida Figura 37 Esquema el ctric
46. Rob tica 72 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 2 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito o que se segue andjno jndu soj10d l l l a l x l l l l dn gnd ap senubIsIsoy al GA Mat al Figura 25 Esquema el ctrico do circuito da Placa de Controlo 73 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A figura que se segue mostra esquematicamente a localiza o dos diversos componentes e portos na placa E i PICISFAS2O Figura 26 Mapeamento da Placa de Controlo As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa 80000000000000600000 DO C200004 00000000 oO CDDOD0OO 0000000D06 co 000000 00000000 0900000000002000 8099909006 O TFC 22l Figura 27 Face superior da Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 74 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Figura 28 Face inferior da Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica T5 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 2 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes presentes na placa Terminal para Terminais e liga o resist ncias de flat cable de pull up Leds A sf d O a Regulador Te
47. TOUT LATD define TEMP3_PINOUT 2 endif TEMP4 TEMP5 TEMP6 RB5 RB6 RE OFF ON SONAR ON ACCEL Exemplo 15 Configura o de 1 eixo de Aceler metro e 3 Sonares 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 44 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 5 Fun es C As fun es de interface com os Sensores Temporais est o nos ficheiros TEMP h e TEMP c s suas caracter sticas dependem do tipo de Sensor Temporal De seguida descrito o seu funcionamento void init _ TEMP void Fun o chamada pelo sistema de gest o de perif ricos que procede s inicializa es necess rias para ler os sensores desta classe declarados no ficheiro USER_CONFIG h Esta fun o n o deve ser utilizada unsigned char get_TEMPX void Sonar Fun o que obt m o valor do sensor x x um n mero de O a 6 que identifica o eixo do Aceler metro a ler Cada sensor possui um registo de 8 bits permitindo valores entre O e 255 A convers o do valor retornado para dist ncia feito atrav s da equa o abaixo d CNT 1 766 cem Onde CNT Valor retornado pela fun o d Dist ncia at ao objecto mais pr ximo em cm unsigned char get TEMPX void Aceler metro Fun o que obt m o valor do sensor x x um n mero de O a 6 que identifica o eixo do Aceler metro a ler Cada sensor possui um registo de 8 bits permitindo valores entre O e 255 A convers o do valor retornado para acele
48. aca de Interface para M dulos de Pot ncia Note se que estas imagens se encontram espelhadas e n o est o escala No final deste manual encontram se as c pias em tamanho real que podem ser usados para o fabrico de novas placas 4 3 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes da placa assim como a localiza o dos conectores para M dulos de Pot ncia Note se que est assinalada na figura qual o conector a utilizar para o m dulo com Sensores de Proximidade Conectores ve M dulo ed Conectores Sins da o de ot ncia mm a nal vara Je Pot ncia liga o de flat cable A e e m Figura 36 Placa de Interface para M dulos de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 83 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 3 4 1 Alimenta o Existem dois terminais diferentes para ligar a alimenta o placa um para baterias fontes de alimenta o ou pilha de 9V e outro para transformadores Apesar do interruptor permitir seleccionar a origem da alimenta o deve assegurar se que apenas um tipo de alimenta o est conectado placa Para utilizar a Placa de Interface para M dulos de Pot ncia conveniente seguir o seguinte procedimento de liga o i Ligar fonte de alimenta o bateria ou transformador Tens o m xima 11 1V placa ii Ligar o interruptor para um dos lados
49. ado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio udp_off Fun o que termina a comunica o UDP com o Servidor R dio Esta fun o evocada em radio off e n o deve ser chamada pelo utilizador N o existem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio udp on Fun o que inicia a comunica o UDP com o Servidor R dio Esta fun o evocada em radio on e n o deve ser chamada pelo utilizador N o existem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e 0 caso contr rio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 62 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 6 Exemplos O exemplo seguinte um script em Matlab que inicia a comunica o r dio recebe mensagens com dados e envia comandos para a Placa de Controlo com um per odo de 0 2 segundos As propriedades da comunica o r dio s o porta s rie COM 1 velocidade de comunica o s rie 38400 bps tamanho das mensagens a receber 10 bytes tamanho das mensagens a transmitir 5 bytes pot ncia de transmiss o 10mW canal de comunica o O e perda de comunica es em 1000 ms Inicia a comunica o r dio if radio on COMI 36400 10 5 9 6 1000 Termina return Q Ciclo de espera de mensagens while 1 Q Recebe uma nova mensagem new msg radio recv Verifica se recebe uma nova mensagem if isempty new msg Calcula a actua o a enviar para a Placa de Controlo Q
50. ado per odo set PWMO 127 Actualiza a intensidade e sentido do PWMO Exemplo 7 Utiliza o de fun es PWM n o concorrentes 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 20 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 10 4 Exemplos O seguinte exemplo mostra uma utiliza o t pica de fun es relativas a sinais PWM include SIO void main void Declara o de vari veis locais char a b Inicia o sistema de gest o de perif ricos init_IO Inicia o PWMO com um offset set PWMO 128 VI Ciclo principal while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Obt m o valor dos PWM a get PWMO b get PWMI Incrementa o valor dos PWM att b Incrementa os valores dos PWM set PWMO a set PWMI b Exemplo 8 Utiliza o t pica de fun es relativas a sinais PWM 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 21 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 11 Sensores de Rota o de Alta Resolu o Os Sensores de Rota o de Alta Resolu o permitem saber com grande precis o a posi o angular de uma junta Estes sensores efectuam 2048 contagens por revolu o permitindo uma resolu o de 360 2048 graus Esta elevada resolu o no entanto contrabalan ada por uma limita o na velocidade m xima de rota o permitida Este aspecto discutido mais profundamente na Sec o 2 11 2 O funcionamento e liga
51. antes de conectar o cabo placa Este procedimento impede que os picos de tens o iniciais gerados pela fonte danifiquem o equipamento 4 2 4 2 Liga o da Antena Existe um terminal na placa para liga o da antena conveniente a sua utiliza o para aumentar o alcance de transmiss o r dio Esta deve ser conectada recorrendo utiliza o de uma rosca e uma anilha A anilha deve ser colocada entre a antena e a parte superior da placa de modo a que seja estabelecido o contacto Na parte inferior da placa dever se colocar a rosca de modo a fixar a antena conveniente que a antena fique bem conectada placa pois pequenos deslocamentos desta sobre a superf cie da placa far o reset ao micro controlador Este efeito deve se ao facto da trepida o da antena provocar varia es elevadas na imped ncia imposta ao circuito 4 2 4 3 Programa o do micro controlador Para programar o micro controlador deve conectar se o cabo que liga ICD2 ao terminal da Placa de Controlo instalado para este efeito O programador deve por sua vez ser ligado a um PC via porta USB Figura 30 Cabo para programar micro controlador esquerda e programador CD2 direita Note se que antes de conectar o cabo de programa o Placa de Controlo h que assegurar que nada est conectado aos portos RB6 e RB7 do micro controlador pinos 39 e 40 respectivamente Esta 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 77 Kit para Controlo d
52. as as bibliotecas que adaptam o sistema de gest o de perif ricos a configura o actual de forma a obter um desempenho optimizado As bibliotecas AS Sensores Activos PASSIVE Sensores Passivos PERIOD Temporizador PWM gera o de sinais de comando PWM RADIO Comunica o R dio RS Sensores de Rota o e TEMP Sensores Temporais possuem fun es que permitem o uso de recursos e perif ricos espec ficos da Placa de Controlo Estas est o inclu das em duas super bibliotecas uma que realiza a interface com o utilizador IO devendo ser a nica a ser inclu da nos seus ficheiros de c digo Exemplo 1 A outra biblioteca a INTERRUPT que possui o c digo que ir executar concorrentemente com o do utilizador include IO hb void main void Inicia o sistema de gest o dos recursos da Placa de Controlo init_IO K 17 C digo do utilizador AA Exemplo 1 Inclus o das bibliotecas da Placa de Controlo em ficheiros de c digo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 5 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 6 Custo Computacional O custo computacional do software da Placa de Controlo uma medida que avalia o uso que o sistema de gest o dos recursos faz do PIC Este custo varia inevitavelmente com o n mero de recursos a gerir sendo garantido um valor inferir a 5 21 do tempo do processador As f rmulas seguintes permitem calcular o custo computacional assoc
53. atasheets O ARRAES 5v Supply Echo Pulse Output Trigger Pulse Input Do Not Connect Ov Ground 5v Supply Echo Output Trigger Input Mode No Connection 0v Ground Programming pins Used once only to program the PIC chip during manufacture Do not connect to these pins i E Fi Bg il m hi k p Figura 59 Esquema de liga es dos sonares SRF04 em cima e SRF05 em baixo O modelo mais recente destes sonares possui um pequeno ed vermelho que pisca quando o sensor activado 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 108 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Os sonares necessitam ser ligados a dois terminais do micro controlador Num deles enviado um sinal para activar o sonar canal de pulse e noutro lido o valor mesurado pelo sensor canal de echo N o necess rio ligar os dois canais a portos consecutivos n o podendo no entanto trocar se os portos de pulse com o de echo Figura 60 Sonar e cabo a conectar Placa de Controlo Para conectar um sonar Placa de Controlo necess rio efectuar quatro liga es sendo duas delas as descritas acima e as outras as referentes alimenta o O cabo a conectar a Vcc 5V encontra se assinalado a vermelho e o cabo a ligar a Ground est marcado a azul O canal de echo corresponde ao fio junto a Vcce o de trigger encontra se encostado ao de Ground Para configurar os sonares em software consulte a Sec o
54. e Robots Manual de Utiliza o restri o resulta do facto destes pinos para al m de poderem ser utilizados para ligar a sensores actuadores tamb m s o utilizados para efectuar a programa o do dispositivo 4 2 4 4 Reset ao micro controlador poss vel fazer reset ao micro controlador premindo o bot o de press o existente numa das extremidades da Placa de Controlo Note se que caso esteja a ser utilizado um programa onde a Placa de Controlo esteja a transmitir dados enquanto o bot o estiver premido o ed verde vai estar apagado Ap s o reset o led verde dever demorar alguns instantes at ficar novamente a piscar Caso fique permanentemente aceso significa que o reset n o foi devidamente executado devendo se voltar a premir o bot o 4 2 4 5 Envio de Sinais PWM da Placa de Controlo para a Placa de Interface de M dulos de Pot ncia Como os motores s o ligados aos M dulos de Potencia necess rio enviar os sinais de comando da Placa de Controlo para a placa que os aloja Para este fim existe um terminal identificado como Terminal para M dulos de Pot ncia junto ao conector para o flat cable na Figura 29 Entre este terminal e os portos do micro controlador onde s o gerados os sinais de comando devem ser ligados cabos id nticos ao apresentado na figura seguinte Figura 31 Cabo para efectuar liga o entre portos do micro controlador e Terminal para M dulos de Pot ncia 2006 Inst
55. e com a Placa R dio formado por dois pacotes um com as fun es Matlab e os execut veis e outro com os ficheiros de c digo O primeiro pacote inclui 18 ficheiros cuja listagem se encontra na Sec o 3 2 Os execut veis s o O radio server exe e O radio mexw32 que implementam respectivamente o Servidor R dio e aplica o Matlab que o lan a O Servidor R dio foi criado em linguagem de programa o C estando os seus ficheiros de c digo e de projecto Visual Studio na directoria radio server Os ficheiros que geram a aplica o Matlab est o na directoria radio e s o O radio c e radio h Estes foram desenvolvidos em Matlab e s o compilados escrevendo na linha de comandos mex g radio c O diagrama seguinte ilustra como as diferentes directorias e pacotes se relacionam lt radio gt radio server Pacote de C digo Compila Compila DEE CEEE EEE EEE EEE EEE EEE CESSA EEE radio mexw32 radio server exe Execut veis COLOCO OO CCC COCO CCL COLO COCO O O O UU 0000 Figura 19 Diagrama da estrutura do software para a Placa R dio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 57 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 4 Servidor R dio O Servidor R dio uma aplica o de baixo n vel programada em C que gere a comunica o com a Placa R dio em tempo real Os principais objectivos desta camada s o implementar o Protocolo de Comunica o descrito na Sec o 2 9 1 e e
56. em eliminar componentes de ru do que interferem com o funcionamento do ER400TRS enquanto que os conectados ao MAX252 fazem parte da sua montagem t pica Os componentes existentes no circuito funcionam a 5V pelo que existe um regulador de tens o LM 805CT que garante este valor de alimenta o atenuando ru do e os efeitos de picos A exist ncia deste componente permite ainda a possibilidade de liga o de diversas fontes de alimenta o cuja tens o seja superior a 7 4V e inferior a 9V Caso seja trocado o sentido da alimenta o da placa existe um d odo de protec o 1N4148 que evita que os componentes sejam danificados Os emissores de luz LED Light Emitting Diode s o indicadores do estado da placa O emissor vermelho assinala que esta se encontra ligada o verde que est a transmitir para o meio e o amarelo que se encontra a receber dados Os eds verde e amarelo apagam se quando se enviam recebem dados pelo que piscam quando estas ac es decorrem O circuito pode ser alimentado por uma pilha de 9V uma bateria ou uma fonte de alimenta o desde que estas possuam um adaptador para liga o ao terminal de alimenta o da placa compat vel com pilha de 9V Como o regulador de tens o necessita dissipar a energia em excesso para manter a tens o de 5V sua sa da normal que se verifique um ligeiro aquecimento Este dispositivo possui por isso thermal shutdown que corta a corrente ao circuito caso seja atingida
57. endif Configura o Sensor de Rota o 1 if RS1_STATE define RS1_PORT PORTE define RS1_TRIS TRISE define RS1_PINA 2 define RS1_PINB 4 endif Exemplo 9 Configura o dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o O e 1 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 24 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 11 4 Fun es C As fun es de interface com os Sensores de Rota o de Alta Resolu o est o nos ficheiros RS h e RS c s suas caracter sticas s o descritas de seguida void init _RS void Fun o chamada pelo sistema de gest o de perif ricos que procede s inicializa es necess rias para ler os sensores desta classe declarados no ficheiro USER CONFIG h Esta fun o n o deve ser utilizada int get RSX void Fun o que obt m o n mero de contagens relativas ao sensor x X um n mero de O a 5 que identifica o sensor desta classe a ler Cada sensor possui um contador de 16 bits permitindo valores entre 32768 e 32767 Caso a contagem ultrapasse 32767 salta para 32768 e vice versa A convers o de contagens para ngulo feita atrav s da express o Contagem 360 2048 int reset RSX volid Fun o que obt m e limpa o n mero de contagens relativas ao sensor X x um n mero de 0a 5 que identifica o sensor desta classe a ler Cada sensor possui um contador de 16 bits permitindo valores entre 32768 e 32767 Caso a contagem ultrapasse 3276
58. ento para 9 6 Hz Frequ ncia do temporizador Etemp 5MHz 1024 127 PERIOD CNT MAX fdefine PERIOD CNT MAX 41 Defini es do Temporizador Define o estado do Temporizador ON OFF tdefine PERIOD STATE ON Exemplo 19 Configura o do Temporizador 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 52 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 15 3 Fun es C As fun es de interface com o Temporizador est o nos ficheiros PERIOD h e PERIOD c s suas funcionalidades s o descritas de seguida void init _ PERIOD void Fun o chamada pelo sistema de gest o de perif ricos que procede s inicializa es necess rias para usar o Temporizador Esta fun o n o deve ser chamada pelo utilizador void wait PERIOD void Fun o que espera at que passe um determinado intervalo de tempo Este per odo definido no ficheiro USER CONFIG h podendo ser alterado durante uma itera o pela fun o set PERIOD Os per odos s o contados consecutivamente n o sendo necess rio activar a contagem ap s uma chamada a esta fun o void set PERIOD unsigned char wait value Fun o que altera o intervalo de tempo a esperar durante uma itera o A rela o entre o tempo a esperar e wait value dada por T 1024 127 wait _ value 5 PERIOD 5 10 Onde T periop Per odo de espera em segundos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 53 Kit para Controlo de Robots
59. envio de pulsos para os Sensores de Proximidade consulte a Sec o 4 2 3 onde se encontra o mapeamento da Placa de Controlo No ficheiro USER CONFIG h a selec o do porto de envio de pulsos feita atrav s da configura o do LAT e TRIS A distin o entre os dois tipos de Sensores Activos feita na sua activa o sendo os de Rota o da LEGO activados com ON ROTATION enquanto que os de Proximidade s o por ON LIGHT 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 33 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o O exemplo seguinte configura dois Sensores Activos o primeiro de Rota o da LEGO e o segundo de Proximidade A frequ ncia de leitura de 97 7 Hz permitindo uma velocidade m xima de rota o de 366 rpm O pulso do Sensor de Proximidade enviado atrav s do pino 2 do porto E Frequ ncia de amostragem dos Sensores Activos F AS Velocidade m xima de rota o Vmax F AS 16 60 rpm define AS CNT MAX 50 J4 Defini o dos Sensores Activos Rota o da LEGO ou Proximidade Os Sensores Activos t m que ser activados por ordem indicada abaixo Para os Sensores Activos tipo do Luz necess rio definir o pino M ximo 4 Sensores Activos de Proximidade Tabela de atribui o de pinos ASO AS1 ASA AISO AS4 ASS AS6 AS AS8 AS9 RAO RA1 RA2 RA3 RAS REO RE1 RE2 RB2 RB3 Define o estado dos Sensores Activos OFF ON_ROTATION ON_LIGHT define ASO STATE ON ROTATIO ON tdefine ASI STATE ON LIGHT
60. es de Contacto 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 47 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 14 2 Configura o A utiliza o dos Sensores Passivos obriga especifica o no ficheiro USER CONFIG h do pino e porto onde cada um lido A selec o do porto de leitura efectuada atrav s da indica o do PORT e TRIS respectivos Os Sensores Passivos podem ser ligados aos 31 pinos dispon veis na Placa de Controlo cujo mapeamento se encontra na Sec o 4 2 3 O exemplo seguinte configura 2 Sensores passivos o primeiro no porto A pino 2 e o segundo no porto C pino 3 Bd Fi Defini o dos Sensores Passivos Did Define o estado dos Sensores Passivos tdefine PSO STATE ON tdefine PS _ STATE ON define PS2 STATE tdefine PS3_STATE define PS4 STATE Configura o Sensor Passivo 0 if PSO STATE fdefine PSO TRIS TRISA fdefine PSO PORT PORTA fdefine PSO PIN 2 endif Configura o Sensor Passivo 1 if PS1 STATE fdefine PS1l TRIS TRISC define PS1_PORT PORTC define PS1_PIN 3 endif Exemplo 17 Configura o de dois Sensores Passivos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 48 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 14 3 Fun es C As fun es de interface com os Sensores Passivos est o nos ficheiros PASSIVE h e PASSIVE c As suas funcionalidades s o descritas de seguida void init_PS void Fun o chamada pelo sistema de gest o
61. esso e O caso contr rio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 15 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o void radio wait send void Fun o que espera at que a mensagem carregada na ltima chamada fun o radio send seja enviada void radio_wait_recv void Fun o que espera at que seja recebida uma nova mensagem r dio ou at que seja detectada uma falha de comunica o poss vel verificar se a fun o retornou devido a uma falha de comunica o chamando a fun o radio_status unsigned char radio status void Fun o que retorna o estado da comunica o r dio Caso a comunica o esteja activa retorna 0 caso tenha falhado retorna 1 void radio status reset void Fun o que reinicia o estado da liga o ou seja p e a zero o n mero de per odos a que n o recebida uma mensagem nova e assinala a liga o como activa As fun es a negrito acedem a recursos do sistema de gest o de perif ricos inibindo para isso a sua execu o sendo designadas por fun es n o concorrentes Estas fun es n o devem ser executadas de forma exaustiva devendo ser usadas como se encontra descrito no Exemplo 4 Utiliza o incorrecta execu o exaustiva de fun es n o concorrentes while 1 radio send a Envia uma nova mensagem r dio Utiliza o correcta de fun es n o concorrentes while 1 wait PERIOD Espera um determinado per
62. fectuar a interface com o Matlab A liga o placa efectuada via porta s rie sendo as suas propriedades defin veis pelo utilizador Para informa es relativas aos par metros que poss vel definir consulte a Sec o 3 5 A comunica o com o Matlab realizada via UDP sendo disponibilizadas diversas funcionalidades envio e recep o de dados contabiliza o das mensagens transmitidas recebidas e perdidas e controlo do estado a liga o de notar que o sistema garante que o utilizador recebe sempre a mensagem mais recente e que a transmiss o dos seus dados sincronizada pelo Placa de Controlo A figura seguinte explicita a interac o entre o Matlab o Servidor R dio e a Placa R dio SS Placa 7 Servidor 7277777 Comunica o R dio S re R dio UDP Matlab Figura 20 Esquema de liga o entre a Placa R dio o Servidor R dio e o Matlab 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 58 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 3 5 Fun es de Matlab O software para a Placa R dio possui 16 fun es em Matlab que disponibilizam diversas funcionalidades ao utilizador As suas caracter sticas s o abordadas seguidamente em detalhe poss vel obter ajuda para cada fun o escrevendo na linha de comandos do Matlab help nome da fun o radio end Fun o que envia uma mensagem de controlo ao Servidor R dio para que este termine N o existem argumentos de entrada
63. gem de o n mero de actuadores e sensores suportados pelos RCX da LEGO ser bastante reduzido O Kit de Interface para LEGO surge como resposta a esta limita o O hardware desenvolvido permite a utiliza o de uma vasta gama de perif ricos podendo usar se at 31 em simult neo As comunica es s o efectuadas via r dio estando inclu do no kit uma placa r dio para liga o ao PC O software disponibilizado para o kit viabiliza a sua utiliza o numa grande variedade de aplica es garantindo ao utilizador uma gest o eficiente e uma interface simples com as potencialidades do sistema Este manual est dividido em tr s sec es principais respeitantes descri o do hardware interface para a placa de controlo e ao software de comunica o r dio para o PC 1 2 Principais Caracter sticas e Capacidade m xima para 31 perif ricos e Utiliza o flex vel de uma vasta gama de perif ricos e Frequ ncias de opera o dos perif ricos independentes e configur veis e Autonomia m nima de 1h e Op o de alimenta o por transformador e Alimenta o independente para motores e Comunica o via r dio e Pot ncia e frequ ncia de comunica o configur veis e Programa o da placa de controlo via MPLab ICD2 ou compat vel e Software de interface com o hardware simples linguagem C e Software de comunica o r dio para PC ambiente Matlab 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 1 Kit para Controlo de Rob
64. iada a cada tipo de recursos Custo computacional dos sinais PWM 26 2 N PWM 1024 CustoPWM Jo 100 Onde N PWM N mero de sinais PWM a gerar Custo computacional dos Sensores Activos AS 2 Cusoas o 2 ENANA i0 1024 1024 AS CNT MAX Onde N AS N mero de Sensores Activos a ler AS CNT MAX Frequ ncia de leitura configur vel em USER CONFIG h Custo computacional dos Sensores de Rota o RS CusroRs o OP E Jo E e 1024 1024 RS CNT MAX Onde N RS N mero de Sensores de Rota o a ler RS CNT MAX Frequ ncia de leitura configur vel em USER CONFIG h 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 6 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Custo computacional dos Sensores Temporais TEMP 2 CustoT EMP 3 _2 93 N_TEMP 5 N TEMP hoo 1024 1024 127 TEMP CNT MAX Onde N TEMP N mero de Sensores Temporais a ler TEMP CNT MAX Frequ ncia de leitura configur vel em USER CONFIG h Custo computacional da Comunica o R dio RADIO Custo EnvioRADIO 3 am 1024 127 1024 127 RADIO CNT MAX Custo Re cep oRADIO q 100 1024 127 RADIO _CNT MAX Onde N SEND BYTES N mero de bytes a transmitir N RECV BYTES N mero de bytes a receber RADIO CNT MAX Frequ ncia de comunica o configur vel em USER CONFIG h Custo computacional do Temporizador PERIOD CustoPERIOD Es a Ea SEEEN 100 1024 127 1024 127 PERIOD CNT MAX
65. icas s o abordadas mais profundamente na Sec o 2 12 5 2 12 1 Tipos de Sensores Activos A classe dos Sensores Activos cont m dois tipos de sensores Proximidade e Rota o da LEGO Embora o procedimento de leitura seja muito semelhante para ambos os casos as suas aplica es s o distintas Os Sensores de Rota o da LEGO medem a posi o angular de juntas de revolu o Estes sensores possuem uma resolu o de 16 contagens por volta muito inferior dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o descritos na Sec o 2 11 Esta caracter stica permite no entanto que operem a velocidades de rota o mais elevadas com um custo computacional inferior ver Sec o 2 6 de notar que os sensores de rota o da LEGO s o alimentados e lidos atrav s dos mesmos terminais possuindo por isso apenas duas liga es Os Sensores de Proximidade retornam uma tens o proporcional dist ncia at ao objecto mais pr ximo Embora seja poss vel operar dos 2 aos 400 mm a convers o A D apenas obt m 102 n veis de quantiza o Este facto n o cr tico uma vez que estes sensores devem ser usados para detectar se existe um obst culo pr ximo e n o para determinar a dist ncia at ele O componente principal da placa destes sensores o Agilent HSDL 9100 Miniature Surface Mount Proximity Sensor ver Sec o 4 6 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 28 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 2 Modos de
66. iliza o do aceler metro obriga a uma calibra o pr via Embora n o seja disponibilizado nenhum mecanismo de calibra o autom tica esta pode ser realizada de forma simples pelo utilizador Para isso o dispositivo deve ser posicionado na horizontal registando se o valor retornado em cada eixo Estes valores s o designados por CAL B e s o tipicamente 144 Cada eixo possui um valor distinto de CAL E que deve ser utilizado na determina o da acelera o e da inclina o 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 41 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 3 Frequ ncia de leitura A frequ ncia de leitura especifica o n mero de vezes por segundo que obtido o valor de um sensor A frequ ncia de leitura igual para todos os Sensores Temporais encontrando se limitada pelo tempo m ximo de leitura destes A sua configura o feita no ficheiro USER CONFIG h frequ ncia m xima de leitura assim dada por 1 E A R H Tin 36 10 N TEMP z Onde N TEMP N mero de Sensores Temporais em utiliza o J M xLeitura Frequ ncia m xima de leitura dos Sensores Temporais 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 42 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 4 Configura o A utiliza o dos Sensores Temporais obriga especifica o no ficheiro USER CONFIG h da frequ ncia de leitura e do tipo de sensor em utiliza o No caso dos Sonares tamb m necess ri
67. ita Figura 10 Forma de onda dos Sensores de Rota o de Alta Resolu o Como poss vel observar na figura acima sabendo o estado anterior e actual de um sensor poss vel determinar para que lado que a junta rodou Caso seja perdido um estado interm dio j n o poss vel saber o sentido da rota o sendo no entanto poss vel detectar a ocorr ncia O respeito da velocidade m xima de rota o permitida pela frequ ncia de leitura do sensor assim essencial para o seu correcto funcionamento 2 11 2 Frequ ncia de leitura A frequ ncia de leitura especifica o n mero de vezes por segundo que obtido o estado do sensor Como j foi visto necess rio detectar todos os estados por que o sensor passa para que se consiga determinar a sua posi o angular com precis o A frequ ncia de leitura igual para todos os Sensores de Rota o de Alta Resolu o pelo que deve ser projectada com base na velocidade de rota o mais elevada A sua configura o feita no ficheiro USER CONFIG h rela o entre a frequ ncia de leitura e a velocidade de rota o m xima permitida dada pela express o Jona 60 O m x 2048 rpm Onde O ix 7 Velocidade de rota o m xima rota es por minuto ns Frequ ncia de leitura do sensor Hz 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 23 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 11 3 Configura o A utiliza o dos Sensores de R
68. ituto de Sistemas e Rob tica 78 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 3 Placa de Interface para M dulos Pot ncia 4 3 1 Listagem de Componentes E 1 Resist ncia 5600 Condensador Cer mico 0 33uF Condensador Cer mico 0 14F STPS2L60 Diodo Schottky 2A STMICROELECTRONICS Regulador LM7805CT Led Vermelho 22 27 2081 Header 8 pinos MOLEX DC10A Conector para transformador CLIFF ELECTRONIC Header 20 pinos para fat MC9A12 2034 MULTICOMP cable 1MS3T1B5M1QE Interruptor 3 posi es MULTICOMP Dissipador de calor para FK 242 SA 220 O FISCHER ELEKTRONIK regulador 11311 401 36 R gua Simples FCI Tabela 5 Listagem de material para a Placa de Controlo de PWM 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 79 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 3 2 Descri o A Placa de Interface para M dulos de Pot ncia permite a liga o dos M dulos de Pot ncia ver Sec o 4 4 para controlo de perif ricos que funcionem com sinais PWM Esta placa encontra se ligada Placa de Controlo atrav s de um fat cable A alimenta o pode ser efectuada recorrendo a um transformador ou a baterias Note se que esta placa possui duas tens es de alimenta o 5V para dispositivos existentes nos M dulos de Pot ncia Opto acopladores e Bridge e os 11 1V para actua o de motores Existe assim um circuito regulador de tens o que assegura os 5V necess rios Os sinais de comando
69. l de Utiliza o 2 9 Comunica o R dio A Placa de Controlo incorpora um transmissor receptor r dio 2 usado para comunicar com a Placa R dio que liga ao PC via porta s rie O software para PC usado para interagir com esta placa encontra se descrito na Sec o 3 Para o PIC disponibilizada uma camada de comunica o de baixo n vel que garante acesso exclusivo ao meio verifica o de consist ncia das mensagens controlo de perdas e detec o de falhas na comunica o S o ainda fornecidas fun es que permitem configurar o canal 0 9 e a pot ncia de transmiss o 1 10mW possibilitando uma gest o eficiente da bateria e a utiliza o em simult neo de diversos kits 2 9 1 Protocolo de Comunica o O Protocolo de Comunica o desenvolvido para esta aplica o garante comunica o bidireccional eficiente e robusta com perdas inferiores a 0 05 Para isso foram implementados mecanismos que garantem o acesso concorrente ao meio de comunica o verifica o da consist ncia das mensagens detec o de perdas e de falhas na comunica o N o existindo a possibilidade de escutar o meio antes de transmitir Carry Sense ou de detectar colis es Collision Detect optou se por uma estrat gia de comunica o s ncrona A Placa de Controlo transmite periodicamente uma mensagem tipicamente com o estado dos perif ricos que usada para sincronizar a Placa R dio Esta apenas transmite imediatamente a
70. liza o dos terminais na placa Figura 54 Cabo para liga o Placa de Controlo esquerda e od metro Lego direita Para configurar os od metros LEGO em software consulte a Sec o 2 12 4 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 105 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 5 4 Sensores de Rota o de Alta Resolu o Os Sensores de Rota o de Alta Resolu o podem ser ligados a qualquer porto do PIC Existem 4 terminais a ligar dois para a alimenta o Ground e Vcc e dois de leitura Canais A e B Este sensor constitu do por dois dispositivos um disco de 512 tiras e um encoder led e fotod odos que s o apresentados na Figura 55 O ed emite luz que atravessa o disco De acordo com a posi o das tiras do disco a luz ou n o captada por um par de fotod odos Estes geram n veis l gicos O e 1 consoante recebem ou n o luz Na Figura 56 encontra se ilustrado o princ pio de funcionamento do sensor Figura 55 Disco de 512 tiras esquerda e encoder direita e e clones RESISTOR Ei 4 l i j J se LENS PHOTO I i DIODES COMPARATORS CHANNEL i LED l CHANNEL B i l F i SIGNAL PROCESSING CIACUITAY GND ea 1 es cs a de DSI LS en OR EE E a J EMITTER SECTION CODE DETECTOR SECTION Figura 56 Esquema do Sensor de Rota o de Alta Resolu o i
71. magem do manual do equipamento 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 106 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A montagem do disco ao encoder deve ser realizada com cuidado uma vez que este tem que ficar alinhado correctamente com o ed Na Figura 57 est ilustrada a forma como o disco deve ser acoplado a este Disco visto de lado Centro de Rota o Figura 57 Acoplagem do disco ao encoder imagem do datasheet do dispositivo esquerda Para ligar o sensor Placa de Controlo necess rio um cabo de quatro fios A figura seguinte mostra a ordem dos pinos no sensor Figura 58 Esquema de liga o dos cabos ao sensor imagem do manual do equipamento N o necess rio respeitar a ordem de liga o i e os canais podem ser ligados em dois portos n o consecutivos Para configurar os Sensores de Alta Resolu o em software consulte a Sec o 2 11 3 O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 107 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 5 5 Sonares Os sonares podem ser ligados aos portos RBO RB1 RB2 RB4 RB5 RB6 RB7 consultar o mapeamento na Sec o 4 2 3 para determinar a sua localiza o na placa Existem dois modelos de sonares que podem ser utilizados com este kit o SRF04 e o SRFO5 O modo de funcionamento destes sensores encontra se descrito em detalhe na Sec o 2 13 Em seguida encontra se o esquem tico de cada um dos sonares retirados dos d
72. menta o ou bateria Tens o m xima 9V ii Conectar o Cabo S rie ao PC jii Ligar o Cabo S rie Placa R dio para PC Iv Ligar o interruptor para um dos lados indiferente qual o sentido para onde se liga o interruptor pois apenas existe um tipo de alimenta o Note se que ao ligar todos os eds devem ficar acesos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 68 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 2 Placa de Controlo 4 2 1 Listagem de Componentes i 1 Resist ncia 2 00 EE T SEES PEA E E P o a O em Ca a a 0 1UF i p ED E ER A O E 15pF E E a O E O RE a TEE PE TEE DS A SR 1uF BE ad O A a a ir E E TT E lt e RE a o o a SS TCE E a O OE E m eee aa E e LF A189A Cristal 20MHz GR Rd 1 PRODUCTS E E SE EE a MD RR e PIC18F4520 I P Ee MICROCHIP 1 PIC18F4520 A EE e E TESS a cosan ERRO a O y a BE a eas DI Rag SEN mn e a Doo E EE SRS pena E y aa 7 o Se FK 242 SA 220 0 PEA EE Dani Das FISCHER ELEKTRONIK 1 regulador zop E E ao o VESTES EN ERR E E Co ma PS e E E a EEE T EE E o e MC9A12 2034 dd a MULTICOMP 1 cable aa PRP E A gt e E PR z ANT e E e e Tabela 4 Listagem de material para a placa de controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 69 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 2 2 Descri o A Placa de Controlo tem a possibilidade de ser acoplada a um robot ou a qualquer outra aplica
73. mo dado por 1 E e a a I misterna 38 4 10 N _ ROT 64 10 N _ PROX Hz Onde N _ ROT N mero de Sensores de Rota o da LEGO N _ PROX N mero de Sensores de Proximidade J M xLeitura Frequ ncia m xima de leitura dos Sensores Activos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 32 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 12 4 Configura o A utiliza o dos Sensores Activos obriga especifica o no ficheiro USER CONFIG h da frequ ncia de leitura e do tipo de sensor em utiliza o No caso dos Sensores de proximidade tamb m necess rio indicar o porto e pino por onde enviado o pulso de activa o O dimensionamento da frequ ncia de leitura abordado na Sec o 2 12 3 A sua defini o feita atrav s da vari vel AS CNT MAX que pode variar entre O a 255 e se relaciona com a frequ ncia de leitura segundo a express o 5 10 Hz 1024 AS _ CNT MAX T ia Os Sensores Activos apenas podem ser ligados a 10 pinos segundo uma ordem espec fica raz o pela qual n o necess rio indicar a localiza o dos pinos de leitura A tabela seguinte indica a ordem por que os pinos de leitura dos Sensores Activos t m que ser ligados Tabela 1 Ordem de liga o Sensores Activos Placa de Controlo Na tabela acima AS X significa Sensor Activo n mero X enquanto que RXY identifica o porto X A ou E e pino Y de O a 7 Para localizar correctamente estes pinos e os de
74. mo se pode verificar as faces dos M dulos de Pot ncia que cont m as soldas ficam voltados para o mesmo lado portanto recomenda se a utiliza o de um isolante entre as placas de modo a evitar curto circuitos entre as placas 4 4 4 2 Liga o de perif ricos aos M dulos de Pot ncia A liga o de motores ao M dulo de Pot ncia feita com a Placa de Interface desligada de notar que a maneira como o cabo do motor ligado placa influ ncia o sentido de rota o deste 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 91 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 5 Placa de Aceler metro 4 5 1 Listagem de Componentes Resist ncia 1 2MQ Condensador Cer mico 0 14F Condensador Cer mico 1uF ADXL202 Aceler metro ANALOG DEVICES 652 0162211E001 IC Socket para SMD WELLS CTI 77311 401 36 R gua Simples FCI Tabela 7 Listagem de material para placa de Aceler metro 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 92 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 5 2 Descri o O aceler metro utilizado nesta placa ADXL202 permite a leitura de acelera es segundo dois eixos perpendiculares entre si A placa desenvolvida cont m a montagem t pica constitu da por uma resist ncia e condensadores necess rios para o funcionamento deste dispositivo Este sensor usado numa vasta de aplica es como na detec o de inclina es Na Sec o 2 13 podem ser consultadas informa
75. o dos M dulos de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 88 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A figura que se segue mostra esquematicamente a localiza o dos diversos componentes na placa e a localiza o dos terminais para liga o de perif ricos HFHS Cones hr Figura 38 Mapeamento dos M dulos de Pot ncia As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa Do So D G DTEC O Go E io Figura 40 Face inferior do M dulo de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 89 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Note se que estas imagens se encontram espelhadas e n o est o escala No final deste manual encontram se as c pias em tamanho real que podem ser usados para o fabrico de novas placas 4 4 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes presentes na placa assim como a localiza o dos terminais para liga o de Motores e Sensores de Proximidade Terminal de Sa da Figura 41 M dulo de Pot ncia 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 90 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 4 4 1 Liga o de M dulos de Pot ncia Os M dulos de Pot ncia s o ligados Placa de Interface com esta desligada Devem ser apenas ligados os m dulos necess rios aplica o em causa Co
76. o indicar o porto e pino por onde enviado o pulso de activa o O dimensionamento da frequ ncia de leitura abordado na Sec o 2 13 3 A sua defini o feita atrav s da vari vel TEMP CNT MAX que pode variar entre O a 255 e se relaciona com a frequ ncia de leitura segundo a express o 5 109 Tona Hz 1024 127 TEMP _ CNT MAX Os Sensores Temporais apenas podem ser ligados a 7 pinos podendo os eixos do aceler metro ser ligados apenas a 3 A tabela seguinte indica qual o porto e pino a que cada Sensor Temporal est associado estando a negrito aqueles a que poss vel ligar os eixos do aceler metro RBI RB2 RB5 RB6 RB7 Tabela 2 Pinos onde poss vel conectar Sensores Temporais Na tabela acima TEMP X significa Sensor Temporal n mero X enquanto que RBY identifica o porto B e pino Y de O a 7 Para localizar correctamente estes pinos e os de envio de pulsos para os Sonares consulte a Sec o 3 2 3 onde se encontra o mapeamento da Placa de Controlo No ficheiro USER CONFIG h a selec o do porto de envio de pulsos feita atrav s da configura o do LAT e TRIS A distin o entre os dois tipos de Sensores Temporais feita na sua activa o sendo os Sonares activados como ON SONAR e os eixos do Aceler metro por ON ACCEL O exemplo da p gina seguinte configura 1 eixo de Aceler metro e 3 Sonares onde o 0 e 3 disparam sobre a mesma direc o De forma a evitar interfer ncia entre estes
77. os terminais do sensor As figuras seguintes ilustram os tempos de leitura do sensor e sua a caracter stica INPUT DD B a a Taa Test Tconv 00 sy Tempo de estabiliza o do sinal Tao Tempo de aquisi o do sinal OUTPUT 10 Lo Tempo de convers o do m dulo A D Figura 13 Processo de leitura dos sensores de proximidade imagem do manual do equipamento 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 30 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o xo NA EE FS E O oo Pos e o E w OO S S S T T E U o Cr E m l s aO N EEE SOEsI IG Se Se Se e e Ee Se EE EO 2 Ho E 2 3 8 20 30 60 80 100 120 300 400 450 Dist ncia mm Figura 14 Rela o entre a tens o de sa da e a dist ncia imagem do manual do equipamento Os tempos envolvidos na leitura dos Sensores de Proximidade s o como j referido semelhantes aos dos Sensores de Rota o LEGO O tempo de estabiliza o de 51 2 us o de aquisi o de 3 2 use o de convers o do A D de 9 6 ps resultando um tempo total de 64 0 us Neste caso o tempo de estabiliza o inferior a 50us sendo ajust vel atrav s do valor de uma resist ncia da placa do sensor A margem de seguran a assim reduzida o que n o cr tico visto que a informa o a obter destes sensores qualitativa e n o quantitativa Como se pode verificar a tens o m xima de sa da do sensor
78. ota o de Alta Resolu o obriga especifica o no ficheiro USER CONFIG h da frequ ncia de leitura e dos pinos a que os sensores est o ligados O dimensionamento da frequ ncia de leitura abordado na Sec o 2 11 2 A sua defini o feita atrav s da vari vel RS CNT MAX que pode variar entre O e 255 e se relaciona com a frequ ncia de leitura segundo a express o i 6 5 10 He Dina TODA RS CNT MAX Os sensores podem ser ligados a portos diferentes embora os pinos de cada sensor tenham que estar no mesmo porto Consulte a Sec o 4 2 3 para ver o mapeamento dos portos e pinos na Placa de Controlo O porto especificado atrav s do PORT e TRIS O exemplo seguinte configura a leitura de dois sensores o primeiro no porto A pinos 0 e 1 e o segundo no porto E pinos 2 e 4 A frequ ncia de leitura de 542 5 Hz possibilitando uma velocidade de rota o m xima de 15 9 rpm Frequ ncia de amostragem dos Sensores de Rota o Velocidade m xima de rota o Vm x F RS 2048 60 rpm fdefine RS CNT MAX 9 T E Defini o de Sensores de Rota o de Alta Resolu o Define o estado dos Sensores de Rota o ON OFF define RSO_STATE ON define RS1_STATE ON define RS2_STATE OFF tdefine RS3 STATE OFF define RS4 STATE OFF tdefine RS5 STATE OFF Configura o Sensor de Rota o O if RSO STATE ftdefine RS0O PORT PORTA define RSO TRIS TRISA define RSO_PINA O define RSO_PINB 1
79. ots Manual de Utiliza o 1 3 1 4 1 5 Perif ricos suportados 6 PWM Pulse Width Modulation para actua o de motores 31 Sensores de Contacto 10 Sensores Activos Sensores de Rota o LEGO Sensores de Proximidade 6 Sensores de Rota o de alta Resolu o 7 Sensores Temporais Aceler metro de 2 eixos Sonares Material do kit 1 Placa de Controlo 1 Placa R dio para PC 1 Placa de Interface para M dulos de Pot ncia 4 M dulos de pot ncia 1 Cabo de programa o compat vel com MPLab ICD2 1 Cabo flat de liga o entre placas 1 Bateria de LiPo 3 c lulas 11 1 V 2000 mAh 1 Bateria de LiPo 2 c lulas 7 4 V 1000 mAh Software de interface com o hardware Software de comunica o r dio para PC Material extra Placa com aceler metro de 2 eixos Cabos de interface com motores e sensores LEGO Cabos de interface para outros perif ricos O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 Software da Placa de Controlo 2 1 No es B sicas O software para a Placa de Controlo uma interface em linguagem de programa o C para trabalhar com perif ricos e comunica o r dio De forma a optimizar o desempenho do sistema fornecido existe um ficheiro USER CONFIG h com informa o relativa a todos os sensores e actuadores conectados s placas que permite compilar e executar apenas o c digo necess rio Neste ficheiro ainda poss vel altera
80. p s a recep o com sucesso de uma mensagem A transmiss o s ncrona inicia se com o envio da primeira mensagem de dados da Placa de Controlo As mensagens peri dicas enviadas a partir desse momento cont m os ltimos dados disponibilizados pela aplica o do utilizador A verifica o de consist ncia das mensagens e controlo de erros efectuado atrav s do cabe alho que acrescentado explicado em detalhe na Sec o 2 9 3 A detec o de falha nas comunica es efectuada por tempo O utilizador define o per odo de comunica o e o n mero de per odos consecutivos sem receber uma mensagem para que se assinale que se perderam as comunica es Estas configura es s o efectuadas no ficheiro USER CONFIG h e s o abordadas na Sec o 2 9 4 O tamanho das mensagens trocadas entre as placas fixo e tamb m defin vel neste ficheiro Easy Radio ER400TRS 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 10 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o O diagrama temporal ilustra o mecanismo de sincroniza o entre as duas placas Placa de Controlo Placa R dio PC Mensagem 1 Resposta 1 m O o Ro e EM x Mensagem 1 o i D q Resposta 1 Resposta 2 mo Mensagem 2 Mensagem 1 Resposta 3 gt 5 gt RR E Mensagem 3 v Resposta 3 P E o Mensagem 3 Resposta 4 bs m U Mensagem 3 2 Mensagem 4 S y m Resposta 4 Es O So i Mensagem 4 Figura 2
81. permitem determinar a dist ncia a obst culos que se encontrem dos 2 cm aos 3m com uma resolu o de 1 766 cm Estes sensores emitem ultra sons para o meio e geram uma onda quadrada com dura o igual ao tempo que os ecos demoram a ser recebidos Este tempo proporcional dist ncia at ao objecto mais pr ximo permitindo a sua determina o Os aceler metros de 2 eixos como o ADXL202 medem a acelera o segundo dois eixos ortogonais Em diversas aplica es poss vel medir inclina es usando estes dispositivos Esta funcionalidade descrita em pormenor na Sec o 2 13 2 A acelera o sentida em cada um dos eixos adquirida periodicamente n o sendo necess rio qualquer tipo de activa o Como j foi referido o valor medido corresponde dura o da onda quadrada retornada 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 38 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 2 Modos de leitura A opera o com Sonares realizada atrav s de dois canais um de pulso e outro de eco O primeiro utilizado para enviar um sinal de activa o com dura o 12 8 us O segundo monitorizado de forma a contabilizar a dura o da resposta do dispositivo Esta inferior a 18 ms sendo por isso usado um contador de 8 bits com per odo de 102 4 us obtendo se uma capacidade m xima de 26 1 ms A rela o entre a dist ncia e a dura o da resposta dada por Onde d a dist ncia em cent metros e ta dura
82. r a frequ ncia de funcionamento dos diferentes tipos de perif ricos tornando os compat veis com um maior conjunto de aplica es Embora existam indica es de preenchimento dentro do ficheiro com as defini es deve ser consultada a documenta o referente a cada perif rico presente na sec o de Hardware deste manual 2 2 Ambiente de desenvolvimento de projectos O ambiente de desenvolvimento de projectos aconselhado o MPLAB IDE Este programa oferece diversas funcionalidades teis ao aperfei oamento de software como simula o do PIC in circuit debug e programa o de PICs atrav s do MPLAB ICD2 Este programa n o inclui no entanto um compilador para C O utilizador deve por isso instalar o MPLAB IDE adicionando posteriormente o compilador MCC18 2 3 Inclus o do software em projectos O software para a placa de controlo disponibilizado na forma de bibliotecas ficheiros de c digo Cada biblioteca possui fun es para um conjunto especifico de perif ricos O utilizador deve assim incluir nos seus projectos todos os ficheiros fornecidos cuja listagem se encontra na Sec o 2 5 Caso esteja a ser utilizado o MPLAB IDE como ambiente de desenvolvimento poss vel usar ficheiros de projecto work mcp e work mcw onde j est o inclu dos todos os ficheiros e efectuadas as configura es necess rias 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 3 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o
83. ra o ou inclina o feito atrav s das equa es abaixo A 27 6757 10 CNT CALIB g 0 sin 27 6757 10 CNT CALIB rad Onde A Acelera o segundo um dado eixo em 9 CNT Valor retornado pela fun o CALIB Valor obtido na calibra o do aceler metro O ngulo de inclina o em radianos 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 45 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 13 6 Exemplos O seguinte exemplo consiste numa aplica o t pica de Sensores Temporais include IO hb void main void Declara o de vari veis locais Unsigend char al4 Inicia o sistema de gest o de perif ricos TIE OS Pi CREIO corincipal while 1 Espera que passe um per odo wait PERIOD Obt m o valor dos Sensores Temporais get TEMPO get TEMPI get TEMP2 get TEMP3 r l C digo que processa os dados recolhidos Zi Exemplo 16 Aplica o t pica dos Sensores Temporais 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 46 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 14 Sensores Passivos A classe de Sensores Passivos possibilita a utiliza o de sensores bin rios ou seja dispositivos que apenas retornam dois valores Tipicamente esta classe funciona com Sensores de Contacto cujas aplica es v o desde detectar colis es a limitar a amplitude de movimentos de juntas Independentemente do
84. reanaanenaa 79 Eisiagem de Componentes Tarroeira iamos atada a E A O A a E 79 DESCII O uea a ae aa e E A A AE E E A EEE 80 ESQUCINAS sinnen a e A N a a a E o aa 81 Modode Funcionamento soraia Gine r a a a e i a Sea 83 AIMENICA OG oe a a a a a E 84 Liga o de M dulos de Pot ncia cases sentida deracnisesiiaaaiaosio casaria saindo nndnias db les uca iara nas danca ciano des Dadas sandra nin 85 Nodquilos de ROleNCia sans das asno Do a aaa SO Pai SAP SS o OT TOS 86 Listagem te Componentes isa iuranirasaaa ias gn nadie ua ad ip LR 86 DESCTI O sado dadas eso a Ra Es Cri de aa ae O O iG aa 87 ESQUEMAS a S T E T E ON a E E 88 Modo de FUNCIONAMENTO eea aa a a a 90 Liga o de Modulos derPOLENCIA er e a ES A 91 Liga o de perif ricos aos M dulos de Pot ncia nnaennneannnennnnennnernrnrrnnrrirnsrrrsrrrnnrrerrrrrsrrrrnnrrrenrrene 91 Placa de AcelerometO ecin a a aa 92 Listagem de Componemes cs pidriios ade pia rage ba si ianadanadod di sapicapbiadenndaias db fes crencas ienes adaga des Dacia andina 92 DESCRI O a E a da E RR a a A 93 O 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 1V Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 5 3 ESQUEMAS una ide pas a A a a Su 94 4 5 4 Modo de FUNCIONAMENTO sissaca nasais Cida E da a Ta De ca SS SRS ES Ga 96 4 6 Placa de Sensor de Proximidade as as pads e aaa 98 4 6 1 Eistagem de CompoOneMes renin a ST E EEA 98 4 6 2 DESCIC aO naan a a a a 99 4 6 3 E SUO A a S a A A IA e do od ENE
85. rminals para M dulos de Pot ncia Portos input output eri Conector para I A transformador ENE n I L n e E TS Conector para baterias Interruptor Transceiver Conectef para cabo de programa o Bot o reset Circuito Microcontrolador Oscilador Figura 29 Placa de Controlo 4 2 4 1 Alimenta o Existem dois terminais diferentes para ligar a alimenta o placa um para baterias fontes de alimenta o ou pilha de 9V e outro para transformadores Apesar do interruptor permitir seleccionar a origem da alimenta o deve assegurar se que apenas um tipo de alimenta o est conectado placa Para utilizar a Placa de Controlo conveniente seguir o seguinte procedimento de liga o i Ligar pilha 9V fonte de alimenta o bateria ou transformador Tens o m xima 9V placa ii Ligar o interruptor para um dos lados consoante o tipo de alimenta o se esteja a utilizar Notar que neste instante se acendem todos os eds da placa o que indica que est a funcionar correctamente Ao colocar o interruptor para o lado do regulador seleccionada a 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 76 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o alimenta o ligada ao conector para baterias Para o lado exterior da placa selecciona se a alimenta o por transformador indicado na Figura 29 Caso seja utilizada uma fonte de alimenta o conveniente lig la
86. round OV e um de cc 5V que se encontram assinalados na figura seguinte und tos do microcontrolador wu ESES S S E a aga C s do microcontrolador d Figura 51 Localiza o dos portos Ground e Vcc na Placa de Controlo Como foi descrito na Sec o 4 2 2 existem diversos tipos de sensores agrupados em diferentes classes Em seguida explicado o modo de liga o de cada um destes Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 103 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 5 1 Motores Os motores suportados por este kit s o motores LEGO ou compat veis cujas caracter sticas el ctricas permitam alimenta o a 11 1V e corrente at 500mA Estes ligam directamente aos terminais de sa da dos M dulos de Pot ncia devendo ter se em aten o que o sentido de rota o afectado pela forma como o cabo conectado placa Note se que necess rio fazer chegar os sinais gerados na Placa de Controlo Placa de Interface para M dulos de Pot ncia Este procedimento est descrito na Sec o 4 2 4 5 Para configurar os motores em software consulte a Sec o 2 10 2 5 2 Sensores de Contacto Os sensores de contacto s o dispositivos bin rios i e quando est o premidos retornam o valor de tens o Vcce quando est o livres devolvem Ground O seu modo de funcionamento descrito em detalhe na Sec o 2 14 Estes sensores pode ser ligados a qualquer um dos portos da Placa de
87. ssim que se possa actualizar o software da PIC sem que seja necess rio proceder sua remo o poss vel fazer reset ao micro controlador sem ser por software Para isso foi adicionado um pequeno circuito constitu do por um bot o de press o um condensador e uma resist ncia Este bot o encontra se numa das extremidades da placa e ao ser premido o PIC p ra e faz reset Durante esta opera o o ed verde permanece apagado indicando que a comunica o r dio est inactiva Para a comunica o r dio foi utilizado um 7ransceiver ER400RTS Este componente necessita de uma alimenta o sem ru do de alta frequ ncia pelo que foi necess rio incluir no circuito alguns condensadores O envio recep o de dados feito atrav s do Data Oute Data In pinos 5 e 6 que est o ligados aos portos 7Xe RX do micro controlador pinos 25 e 26 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 70 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o A Placa de Controlo permite a liga o de diversos perif ricos existindo cabos espec ficos para cada um deles Os portos existentes em redor do micro controlador s o usados para conectar estes cabos No caso dos od metros da Lego ainda necess rio realizar a liga o a um conjunto de resist ncias de pull up que se encontram assinaladas na Figura 29 A esta placa podem ser ligados diversos tipos de sensores e actuadores que se encontram agrupados em classes de acordo com o seu funcionamento
88. sultar o mapeamento na Sec o 4 2 3 para determinar a sua localiza o na placa necess ria a sua liga o a dois portos uma vez que o ADXL202 retorna o valor da acelera o sentida segundo dois eixos independentes Para conectar a Placa do Aceler metro Placa de Controlo necess ria a utiliza o de dois cabos semelhantes ao apresentado abaixo Figura 46 Cabo para ligar a Placa de Aceler metro Placa de Controlo 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 96 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o Um dos cabos a utilizar dever ser ligado ao Vcce Ground da Placa de Controlo O outro dever ser ligado aos terminais de leitura da Placa de Aceler metro e aos portos da Placa de Controlo Para saber como configurar o aceler metro em software consulte a Sec o 2 13 4 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 97 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 6 Placa de Sensor de Proximidade 4 6 1 Listagem de Componentes g 1 Resist ncia 1500 Resist ncia 100kQ HSDL 9100 021 Sensor de Proximidade AVAGO TECHNOLOGIES Tabela 8 Listagem de material para Placa de Sensor de Proximidade 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 98 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 6 2 Descri o Este sensor permite determinar a exist ncia de obst culos entre os O e os 6 cm de dist ncia Para isto usado um ed emissor de luz e um foto trans stor
89. t _ RADIO void Fun o usada pelo sistema para iniciar a comunica o r dio N o deve ser chamada pelo utilizador void radio_send unsigned char msg Fun o que envia mensagens de dados via r dio A chamada a esta fun o inicia o envio peri dico de mensagens O tamanho da mensagem a enviar deve ser concordante com o definido no ficheiro USER_CONFIG hR void radio_send_cmd unsigned char type unsigned char value Fun o que envia mensagens de comando para o transmissor receptor r dio e que usada para ao configurar void radio send ack void Fun o que envia mensagens de ACK ao transmissor receptor r dio para confirmar comandos enviados previamente void radio send stop void Fun o que interrompe o envio peri dico de mensagens iniciado por uma chamada fun o radio sena unsigned char radio recv void Fun o que retorna a ltima mensagem nova recebida Caso n o tenha sido recebida uma nova mensagem retornado 0 unsigned char radio config unsigned char channel unsigned char power Fun o que configura o transmissor receptor r dio Os argumentos desta fun o s o o canal e a pot ncia de transmiss o ambos numerados de 0 a 9 A pot ncia de transmiss o varia proporcionalmente com argumento correspondendo 0 a 1mW e 9 a 10mW Aconselha se a n o utiliza o dos canais 1 e 9 devido a um funcionamento incorrecto do dispositivo A fun o retorna 1 em caso de suc
90. tem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 60 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o radio send Fun o que envia mensagens via r dio para a Placa de Controlo O tamanho da mensagem a enviar deve corresponder ao declarado em radio on caso contr rio a mensagem n o enviada Esta situa o n o origina no entanto uma mensagem de erro O nico argumento de entrada a mensagem a transmitir retornado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio radio send cmd Fun o que envia comandos para o Servidor R dio O nico argumento de entrada o comando a enviar Esta fun o usada por outras n o devendo ser chamada directamente pelo utilizador retornado 1 em caso de sucesso e 0 caso contr rio radio send number Fun o que obt m o n mero de mensagens enviadas para a Placa de Controlo N o existem argumentos de entrada retornado o n mero de mensagens enviadas em caso de sucesso e 1 caso contr rio poss vel reiniciar a contagem executando a fun o radio send reset radio send reset Fun o que p e a zero o n mero de mensagens enviadas para a Placa de Controlo N o existem argumentos de entrada retornado 1 em caso de sucesso e O caso contr rio radio status Fun o que obt m o ltimo erro aviso relativo liga o r dio ainda gerada uma mensagem para cada erro que
91. ty Cycle de um sinal PWM e a sua tens o eficaz dada por A A DC 100 onde DC Duty Cycle lt gt PWM t T so LT lo De t V DO wm of ds fe q E T gt 100 Figura 8 Sinal PWM U tens o T per odo 2 10 2 Configura o Os PWM s o gerados a uma frequ ncia fixa de 38 4 Hz que n o configur vel pelo utilizador Apenas preciso definir os pinos e o porto onde cada sinal deve ser criado Embora diferentes PWM possam estar em portos diferentes cada PWM s pode estar localizado num porto De seguida exemplifica se como especificar no ficheiro USER CONFIG h a utiliza o do PWM O e 1 um no porto A pinos O e 1 outro no porto C pinos 4 e 7 Como se pode visualizar a especifica o do porto traduz se pela identifica o do LAT e TRIS desejado consulte Sec o 4 2 3 para ver o mapeamento dos pinos Defini o dos PWM Define o estado dos PWM ON OFF tdefine PWMO STATE ON tdefine PWM1I STATE ON tdefine PWM2 STATE tdefine PWM3 STATE tdefine PWM4 STATE tdefine PWM5 STATE Configura o PWMO ti f PWMO STATE tdefine PWMO TRIS tdefine PWMO LAT tdefine PWMO PINO tdefine PWMO PIN1 tendi f Configura o PWM1 if PWMI STATE tdefine PWM1 TRIS tdefine PWM1I LAT tdefine PWM1 PINO tdefine PWM1 PIN1 tendi f Exemplo 6 Especifica o do porto e pinos para os PWM 0 e 1 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 19 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o
92. ue s o transmitidas podem ser separadas em duas componentes cabe alho e corpo O corpo das mensagens constitu do pelos dados a transmitir e o seu tamanho fixo tendo que ser definido no ficheiro USER CONFIG h O cabe alho das mensagens possui tr s campos identificador n mero de mensagem e c digo de Redund ncia O identificador utilizado para localizar o in cio de cada mensagem O n mero de mensagem usado para controlar as perdas da comunica o Cada mensagem enviada da Placa R dio marcada com um n mero diferente que esperado na pr xima mensagem a receber da Placa de Controlo Desta forma poss vel determinar quais das mensagens enviadas s o efectivamente recebidas na Placa de Controlo O c digo de redund ncia garante a consist ncia das mensagens sendo calculado pela soma de todos os elementos do corpo da mensagem A figura a baixo mostra a estrutura de uma mensagem Ed ESEC EC CEA LI ELA Figura 4 Estrutura das mensagens r dio Onde NUM N mero da mensagem CR C digo de Redund ncia D Corpo da mensagem tamanho N ID Identificador da mensagem 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 13 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 2 9 4 Configura o A utiliza o da comunica o r dio pressup e a configura o da velocidade de comunica o do tamanho das mensagens a receber e a enviar e do n mero de per odos at se assinalar a falha de comunica
93. ultrapasse 32767 salta para 32768 e vice versa A convers o de contagens para ngulo feita atrav s da express o _ Contagem 16 0 360 fe unsigned char get ASX void Sensor de Proximidade Fun o que obt m o valor do sensor x x um n mero de O a 9 que identifica o Sensor de Proximidade a ler Cada sensor possui um registo de 8 bits permitindo valores entre O e 255 Neste tipo de sensores os valores retornados apenas variam entre O e 51 ver Sec o 2 12 2 A convers o para tens o deve ser feita atrav s da equa o abaixo A rela o entre a tens o e a dist ncia n o linear devendo ser consultada a Figura 14 U Valor 255 5 V 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 35 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o int reset ASX void Sensor de Rota o da LEGO Fun o que obt m e limpa o n mero de contagens relativas ao sensor x x um n mero de 0 a 9 que identifica o Sensor de Rota o da LEGO a ler Cada sensor possui um contador de 16 bits permitindo valores entre 32768 e 32767 Caso a contagem ultrapasse 32767 salta para 32768 e vice versa convers o de contagens para ngulo feita atrav s da express o _ Contagem 16 0 360 fe As fun es a negrito acedem a recursos do sistema de gest o de perif ricos inibindo para isso a sua execu o sendo designadas por fun es n o concorrentes Estas fun es n o devem ser executadas de forma exaustiva
94. uma temperatura m xima de seguran a 3 Dispositivo respons vel pelas comunica es r dio 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 65 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 1 3 Esquemas O esquema el ctrico do circuito o que se segue Lad Ly LAS ugoL BP LPNL Figura 21 Esquema el ctrico do circuito da Placa R dio para PC 66 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o As imagens que se seguem s o ayouts de cada uma das faces necess rios para o fabrico desta placa IFG 2006 00000000 F a 00000000 E Do co Figura 23 Face inferior da Placa R dio para PC Note se que estas imagens se encontram espelhadas e n o est o escala No final deste manual encontram se as c pias em tamanho real que podem ser usados para o fabrico de novas placas 2006 Instituto de Sistemas e Rob tica 67 Kit para Controlo de Robots Manual de Utiliza o 4 1 4 Modo de Funcionamento Na figura seguinte encontram se assinalados os componentes mais importantes presentes na placa Figura 24 Placa R dio para PC Note se que existe um terminal para liga o de uma antena conveniente a sua utiliza o para aumentar o alcance de transmiss o r dio Para utilizar a Placa R dio para PC conveniente seguir o seguinte procedimento de liga o i Ligar pilha 9V fonte de ali

Kit para Controlo de Robots (Manual Técnico)

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