Сотворим вместе

Устройство Робот-жук мини использовалось на финале чемпионата WSR в Казани (2019 год) в модуле Схемотехника для юниоров 14+. А в сезоне 2019/20 гг устройство широко использовалось на многих региональных чемпионатах WSR для юниоров. Оно содержит много полезных для изучения схемных узлов (работа с таймером NE555, различной логикой). Описание версии Робот-жук мини есть по ссылке.

Кроме версии Робота-жука мини есть основная версия Робота-жука, которая также использовалась на чемпионатах WSR, но для основной возрастной категории.

В этой теме предлагается модернизация электрической схемы блока DIRECTION SELECTOR для обеих версий, а для версии Мини приводится вариант сборки на макетке и вариант односторонней печатной платы.

1. Модернизация электрической схемы блока DIRECTION SELECTOR.

Полная электрическая схема Робота-жука мини состоит из пяти функциональных блоков, основная версия состоит из шести блоков. В обеих версиях схемы двух блоков одинаковые (CLOK SOURSE, TRIGGER), три блока в версиях отличаются (PWM, DRIVER, DIRECTION SELECTOR) и в версии Мини нет блока CLAP SWITCH. В версии Мини блок PWM выполнен на таймере NE555, блок DRIVER выполнен на микросхеме L293D, а в блоке DIRECTION SELECTOR сокращён функционал.

Далее приводится модернизация электрической схемы блока DIRECTION SELECTOR, расширяющего функционал версии Мини и несколько упрощающий основной вариант (уменьшает количество используемых микросхем). В исходной версии Робота-жука мини направление поворота не зависит от сенсора (левого или правого). В предлагаемом варианте направление поворота зависит от сенсора (в схему добавляется два диода и два резистора). А основной версии Робота-жука экономится три корпуса мс CD4001 (К561ЛЕ5).

Электрическая схема изменённого модуля DIRECTION SELECTOR:



Нумерация выводов микросхемы D4 (К561ЛЕ5) приводится относительно далее предлагаемого варианта печатной платы.
Светодиоды VD5, VD7 устанавливаются зелёного цвета (движение колеса вперёд), светодиоды VD6, VD8 устанавливаются красного цвета (движение колеса назад).

2. Логика состояний в блоке DIRECTION SELECTOR.

На следующих изображениях электрических схем прослеживаются логические состояния в блоке для основных действий в устройстве: движения вперёд, остановка, движения назад, разворота от левого сенсора, разворота от правого сенсора.

Движение вперёд:



Символ X говорит о том, что логические состояния от действия сенсоров могут быть любыми и не влияют на входы мс D4 (К561ЛЕ5).

Остановка/пауза:



Движение назад:



Разворот от левого сенсора SL:



Разворот от правого сенсора SR:



Светодиоды VD5, VD7 устанавливаются зелёного цвета (движение колеса вперёд), светодиоды VD6, VD8 устанавливаются красного цвета (движение колеса назад).

3. Сборка на макетке.

Изображение сборки на макетке модернизированного устройства:



Работоспособность устройства проверяется по сенсорам, переменным резисторам и состоянию светодиодов. На макетке нет диода по защите от переполюсовки, резистора в фильтре питания и электролитических конденсаторов по питанию.

4. Сборка на печатной плате.

Изображение собранной печатной платы:



Можно обратить внимание, что расположение компонентов на печатной плате схоже к расположению компонентов на макетной плате. На плате не установлен диод по защите от переполюсовки и нет резистора в фильтре питания (на плате установлены перемычки). В тренировочном процессе, как вариант, можно не устанавливать дорогую микросхему L293D, а весь функционал цифровой части устройства проверять по состоянию светодиодов.

Изображение топологии печатной платы:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки. Версия печатной платы чуть отличается от версии собранной печатной платы.