/Projekti/Mobilna robotska platforma v1

Mnogi kažu da i neuspijeh treba dokumentovati, pa evo jednog projekta koji trenutno ima baš taj status.

Napominjem da je ovaj projekat još uvijek u fazi izrade.

Oduvijek sam imao želju da napravim autić upravljan GPS-om. Hardver ne bi trebao da bude komplikovan ali zato se softver može napisati do te mjere da je veoma kompleksan. Poslije dosta planiranja osmišljena je platforma za mobilnog robota koja sadrži:
- Atmega328P (Atmega48P/88P/128P/328P serija)
- HM55B digitalni kompas od Parallax-a
- PING))) ultrasonični senzor od Parallax-a
- Dva MC33886 H-bridge kontrolera od Freescale-a
- Naponske konvertere na 5V i 3,3V za svu elektroniku na ploči
- GPS prijemnik - Venus634FLPx od SkyTraq-a (kupljen od SparkFun-a)
- Eksterni LNA za više GPS RF pojačanja
- Integrisana GPS chip antena (sada eksterni LNA ima smisla)
- ISP port za programiranje za Atmega uC
- Tri dugmeta sa dostupnim pinovima za spajanje dodatnih uređaja (npr. senzora)
- Tri statusne LED-ice sa dostupnim pinovima za spajanje dodatnih uređaja (npr. servo motora)
- Debugiranje sa UART portom za Atmega uC i GPS prijemnik

robotplatformv1overviews
robotplatformv1bottview

Mozak platforme
Bilo koji od Atmega48P/88P/168P/328P se može koristiti na ploči. Za takt je korišten kristal na 12 MHz.

robotplatformv1brain

PING))) sonar
Robot "vidi" uz pomoć PING senzora. Ovaj PING senzor se može montirati na servo motor tako da robot može "gledati" i lijevo i desno ukoliko se ukaže potreba za tim. Ovo je moguće jer platforma ima dodatne pinove sa kojim se može kontrolisati i napajati servo motorić.

robotplatformv1ping

Digitalni kompas
Robot u svakom trenutku može provjeriti kurs na kojem se nalazi uz pomoć digitalnog kompasa HM55B. Ovo malo integralno kolo treba smjestiti što dalje od motora zato što magnetno polje koje stvaraju motori može zasititi Zemljino magnetno polje, što rezultira očitavanju pogrešnih vrijednosti.

robotplatformv1compass

GPS prijemnik
Onda imamo ovaj famozni GPS prijemnik - integralno kolo, Venus634FLPx. Izabrao sam ovaj GPS zato što ima tačnost <2,5m, integrisani LNA, odlične konfiguracijske opcije, logiranje na dataflash (nije iskorišteno u ovoj platformi) i pored svega navedenog veoma je malih dimenzija. Detaljnije ću o ovom GPS prijemniku malo kasnije, jer ON je razlog zbog kojeg preuranjeno pišem o ovoj robotskoj platformi.

robotplatformv1gps

Dugmići
Pored navedenih ulaznih uređaja tu su tri dugmića koja su označena kao: CLEAR, SET and GO!/STOP.

robotplatformv1buttons

Kontrola motora
Atmega može kontrolisati dva DC motora; jedan za kretanje robota naprijed/nazad i drugi za skretanje lijevo/desno. Većina (svi jeftiniji) autići na daljinski imaju DC motor za kontrolu skretanja lijevo/desno umjesto servo motora i iz tog razloga imamo dva H-bridge kontrolera. Ovi MC33886 H-bridge kontroleri mogu dati struju od 5 Amp i spojeni su na Atmega na njegove OC0n i OC1n PWM izlaze za jednostavnu kontrolu brzine i smjera motora.

robotplatformv1hbridge

Napajanje
Elektronika se napaja iz baterije robota od 7V do nekih 25V.

Pomoćni naponski izlaz
Ovaj port se koristi za napajanje dodatnih servo motora ili senzora sa 5Voltnog regulatora koji je već na ploči.

ISP port za programiranje
Veoma je bitno da se omogući pristup portu za programiranje Atmega mikrokontrolera. Ovaj port se takođe može koristiti za spajanje eksternih uređaja na svoje 3 I/O linije koje su takođe već spojene na pomenute dugmiće.

LED-ice
Tu su tri LED-ice koje se kontrolišu sa Atmega uC-om. One takođe imaju dostupne pinove na koje se mogu spojiti servo motori ili neki drugi aktuatori.

robotplatformv1auxports
Dodatni portovi na ploči

Trenutni status projekta
Hardver je dizajniran u Eagle-u i PCB gerber fajlovi su poslani u BatchPCB na izradu pločice. Trebalo je skoro 50 dana da se pločica izradi i konačno stigne. Uvijek se sjetim da je potrebno da totalno zaboravim na pločicu i cijeli projekt da bi se ona konačno pojavila u poštanskom sandučiću.
Razlog zbog kojeg preuranjeno pišem o ovoj robotskoj platformi jeste taj što GPS prijemnik ne može da primi signal sa satelita. Znači, u ovom trenutku, ovaj projekat je neuspješan. Već sam radio sa RF-om u prijašnjem projektu na 915 MHz, ali nisam mislio da je GPS signal baš ovoliko slab i da će PCB vodovi imati ovoliko uticaja na prijem GPS RF signala. Moram reći da je pravo frustrirajuće to što GPS chip nakon ovoliko vremena i posla neće da primi validan signal. Stoga, probao sam slijedeće:
- zamjena antene sa keramičkom koristeći LNA - bez uspjeha
- spajanje chip antene direktno na GPS chip (bez korištenja LNA-a) - bez uspjeha
- spajanje keramičke antene direktno na GPS chip (bez korištenja LNA-a) - bez uspjeha

Niti jedna od ovih kombinacija nije bila uspješna i GPS signal nije primljen. Testiranje je vršeno na otvorenom po 20 minuta za svaku kombinaciju. Digitalni dio GPS prijemnika radi odlično, na izlazu se dobija NMEA podatak, mogu ga iskonfigurisati, znači sve ostalo je OK. Stoga, kontaktirao sam proizvođača SkyTraq i moram reći da su bili od prave pomoći. Tražili su nacrt pločice i shemu na analizu i nakon dva dana su odgovorili:

The schematics of V634FLPx looks OK.
If there is NMEA output and the current consumption measured for Venus634FLPx is correct, then the connection for V634FLPx should be OK. Then the problem should be the issue of RF section. Please make some modifications as below describes:
1. The GND of LNA should be GNDRF and connected together with Venus634FLPx GNDRF to form a completed GND plane in both Top and Bottom layer.

Ovo nisam uradio jer njihova tehnička dokumentacija fino kaže: "Ne spajati GNDRF sa GND" a ja nisam bio siguran da eksterni LNA se može napajati "kroz" GPS chip.

2. Don't cross the VCC trace with RF trace since it will cause the impedance dramatically changing.
Eh ovo očigledno nisam ispoštovao do kraja, kao što se vidi na slijedećoj slici.

3. You can remove C17 and try connect a passive antenna (the ceramic antenna you ever used, but make sure it's a good one) to RF_IN of V634FLPx. But carefully connect the GND of the ceramic antenna to the GNDRF pin of V634FLPx (eg. pin33). This action will bypass the potential problem of input impedance not matching at antenna or LNA. With short connection from patch antenna directly to Venus634FLPx, you should get position fix.
Ovo moram još jednom da probam nakon što se uvjerim da su moje GPS antene OK. Sada se postavlja pitanje da li moje GPS antene nisu OK ili je neka fabrička greška u GPS chipu? Možda je u međuvremenu i oštećen?

4. If possible, try to make RF trace as wide as possible.
Ovo svakako ide u narednoj verziji.

robotplatformv1error1
Vcc veza ispod RF sekcije

robotplatformv1error2
GNDRF Venus634FLPx chipa nije spojen na LNA GND

Ovo sve znači da treba čekati još nekih 50 dana da dođe nova verzija PCB-a. Takođe sam odlučio da promjenim GPS prijemnik i koristim MN5010 (od SparkFun-a) i da stavim SMA konektor za eksterne GPS antene (aktivne ili pasivne). U međuvremenu treba testirati još H-bridge kontrolere, jer samo još to nisam stigao.

robotplatformv1gpsant
GPS PCB sekcija sa eksternim LNA SMA661AS (mali 6-pinski chip)

Možete downloadovati projektne fajlove ali oni će se uskoro mijenjati.

P.S. Shema je nacrtana u svega nekoliko minuta i veoma ružno izgleda. Prioritet je bio crtanje pločice.

Autor (poslao): Trax

Broj download-a: 1,317

Ocjena: (2.94, glasova 2487)

Glasaj:

Datum: 28-05-2009

English version of this page: Mobile robot platform v1

649_gps_car_eagle_v1.rar

Bookmark and Share Komentari (18)

komentar [18]

Hi. Connect GND_RF and GND pads of Venus module and it should work.
IP: 178.76.204.62

komentar [17]

Thanks Chris. Yes I am aware that it takes a long time for the first fix. If I remember correctly there was a SkyTraq software so you could upload ephemeris almanach data into the Venus GPS chip, so I even tried that. It worked for almost an hour under various conditions during my testing :(
IP: n/a

komentar [16]

Some thoughts. Ive used the Skytraq Venus 5 and S1315F extensively but not designed PCBs using them, however, i have modified my boards and in my experience, whenever you have done some modification, starting from a cold start, it can take some time for the chip to acquire its first ephemeris fix. A minimum of 13 CONSECUTIVE minutes to get that ephemeris, and then after that you have to make sure the backup battery has power and is delivering it to the chip (at a very low current) continuously or it will ne
IP: 67.83.135.237

komentar [15]

@georgy: yep, it was very hot but the digital part worked - it sent UART data, so I thought it was all normal. Anyway, this chip is not cheep so I didn't get another one to compare :(
IP: n/a

komentar [14]

Actually when i had this IC working it wasn't hot at all. so if it got hot i think you have your "smoking gun" literally - the humidity that enter the IC will exit as steam when in assembly line and delaminate the IC , breaking and disconnecting internal wires. i had the ultrasonic scan that skytrack provide us with when we investigated this issue. it is clearly seen. but you can check (if you want and can) by removing the IC and solder one manually it needs very small number of connections so SMD solder
IP: 80.178.30.155

komentar [13]

I've also had trouble with the Venus634FLPx. In my case, I'm using a MAX2659 as an external LNA, and a similar chip antenna. I'm able to get the Venus634FLPx to acquire a position fix outdoors, but it takes about five minutes. If I attach an external amplified GPS antenna (similar to https://www.sparkfun.com/products/464), the GPS acquires a fix in about 15 seconds, even indoors. I tore apart the external antenna to see what magic it contained, and found a large patch antenna connected to an LNA and
IP: 50.136.93.151

komentar [12]

Your PCB looks like a beautiful finished product. Why no prototype? I wouldn't expect anything of any significant complexity to work right on the first try! Paying for and waiting for custom PCBs for each attempt would be way too frustrating and expensive for me. I'd get a Schmart Board and use that.
IP: 64.31.78.5

komentar [11]

You can try following to fix your project: 1. RF GND pins of V634FLPx module aren't connected to ground. Input RF stages are simply not powered up. You MUST connect them to ground as shown in PDF: https://www.sparkfun.com/datasheets/GPS/Modules/V634LPx-V634FLPx Layout Guide.pdf 2. Scratch off solder mask from GND polygon around VCC trace under LNA and solder couple of 100pF 0805 or 1206 SMD capacitors across VCC trace. It will help to provide RF connection. 3. If GPS module is fixed you can try to
IP: 178.76.204.62

komentar [10]

@georgy, this chip actually got pretty hot but if I remember correctly, it was supposed to do that. Anyway, no baking of the chip for my PCB so who knows, maybe that was also one of problems... I still think Venus GPS chips are kind of fiddly...
IP: n/a

komentar [9]

Hi i have "eat" some shit with venus gps in some project at my work. we have huge issue with assembly as this IC is level 5 humidity sensetive and i had like 750 PCB that went to the toilet because the assembly company didnt bake the IC before the assebly. (the simptom was a large current cunsumption) the second issue we had was with the saparate grounds. and we also did te single GND for both digital and RF GND. the other issue we had was with the chip antenna. but it isnt the venus IC chip. as a ti
IP: 80.178.30.155


Stranica komentara: 12>


dodaj komentar

ime

e-mail (neće biti objavljen)

web

Koliko je = takođe dodaj slovo "a" na kraj rezultata! Npr.: 7a

Ulogiraj se!

Za prijavu koristi svoj username i password od foruma.

Registracija

prijatelji sajta

sponzorirani linkovi

reklame