Snap 4 Arduino
odrobina zabawy w Snap, Arduino i metalowe klocki Eitech


zamiast wstępu

Cały ten miniprojekt to jakby efekt uboczny ostatniej mej szkolnej pogadanko-prezentacji o Arduino, po drobnym usystematyzowaniu niniejszym przekazuje pozostały materiał ku uciesze wszystkich potencjalnie zainteresowanych. Pierwsze zakusy były takie, aby młodzieży szanownej pokazać parkę Ardu plus klasyczny Scratch 2, ale życie płata figle, jak poniżej.



I to są właśnie te nieliczne lecz dość niemiłe aspekty bycia ortodoksyjną linuksiarą - jak coś jest pod Windows, to dziękujemy. Po chwili poszukiwań i drobnym namyśle na placu boju pozostał się Snap4Arduino, projekt żywy, perspektywiczny i gwarantujący w miarę krótki `time to market`, efekty praktycznie od razu i przy minimalnym wysiłku. Strona główna projektu: ➮ http://snap4arduino.rocks. Warto założyć sobie konto on-line, wtedy możemy komuś udostępnić nasze zabawki, czy poprosic o porade jak już zupełnie się pogubimy w tych kolorowych kafelkach.
Dla posiadaczy słabszego sprzętu lub wielbicieli Raspberry PI polecam natomiast wynalazek pod tytułem Scratch for Arduino czyli S4A dostępny pod adresem ➮ http://s4a.cat/. Całość zabawy jak poniżej można wykonać także na S4A, tylko że może to odrobinkę wolniej działać.

Ważnie jest za to niezmiernie, że oba środowiska pracują bez problemu zarówno w Linux (u mnie akurat Mint 17) jak i w za przeproszeniem Windows, od XP począwszy. Podłączenie Ardu nie stanowi problemu, komunikacja działa dość stabilnie, z ogarnięciem wszystkiego poradzą sobie nawet uczniowie czwartej klasy szkoły podstawowej, o czym akurat miałam okazję się przekonać :) W Scratch dzieciarnia naprawdę śmiga, aż miło :)

--- ❦ ---
squash

Pierwsze przymiarki do kafelków (wymiennie: bloczków,elementów,komponentów lub klocków) w kontekście Arduino. Dostępne są podstawowe operacje na module: odczyt-zapis pinów cyfrowych, odczyt wejść analogowych oraz zapis do wyjść analogowych, będących de facto pinami do PWM. Do tego obsługa typowego serwomechanizmu oraz kontrola połączenia z Ardu. Na pierwszy ogień poszedł oczywiście odczyt napięcia z potencjometru, bo życzenie powstało takie, aby uroczemu stadku zmajstrować pokazową grę w paletkę...No to lecimy.



Już wspominałam na okazję LabVIEW, że nie ma co marudzić na Arduino z Chinowa, sprawdzają się idealnie, a takie drobiazgi jak zdublowane listwy sygnałowe i szyny zasilania są mega przydatne, szczególnie gdy za podłączanie biorą się dzieciaki, dopiero co nabierające eksperiencji w tej materii. Jest po prostu łatwiej. No i w przypadku jakiegoś niemiłego incydentu, koszty nazwijmy to - operacyjne nie są zbyt wielkie, tylko długo na przesyłkę się czeka, ja zatem kupuje modułki na zapas...



Potencjometr do sterowania paletką, jak widać klecenie z tego co pod ręką.





Gierka w wydaniu produkcyjnym, oczywiście dwa moje fetysze UM-112 oraz V640, to obowiązkowy element, a działająca instalacja wygląda...dziwnie, ale intrygująco.



Przygotowania do kręcenia filmiku dla EdW. Jak do roboty, to pomagierów jakoś nie było, ale jak już można sobie pograć, to wyłażą spod ziemi.



Antonina's game-play recording session.




--- ❦ ---
parkingowy szlaban

Kolejny temat podsunięty przez życie - zapora na wjeździe firmowego parkingu ze złośliwym sterownikiem. I pewnie kiedyś uda się jej skutecznie mnie zaatakować i wrócę do domu autem w wersji cabrio, ale póki co inspiracji mi to diabelne urządzenie dostarczyło, zatem robimy model szlabanu.

Testy jak się sprawuje silniczek Eitech, ten akurat po naprawie drobnej był i musiałam zweryfikować czy mi nie popali końcówki sterującej, to taki jeżeli kto ciekaw: ➮ Eitech C141 - Silnik z przekładnią



Słowo rozwinięcia w kontekście schematu z rysunku 6 artykułu z EdW - zmiana kierunku obrotów oraz auto-stop czyli как это работает? Rysunki poniżej przedstawiają konfiguracje zasilania motorka dla dwóch stanów styków przekaźnika sterowanego via linia D12 i przy założeniu, że klucz-tranzystor T2 jest wysterowany (w stanie nasycenia, linia D13=HIGH).

  • W stanie nieaktywnym (D12==L) obwód zamyka się przez: mikrostyk SW2, styki 1-2A przekaźnika, silniczek M1, styki 1-2B i tranzystor T2. Działający mechanizm dochodząc do skrajnego położenia wciśnie mikrowyłącznik SW2, co rozewrze obwód dla tego kierunku pracy unieruchamiając silniczek. I mamy stop. Dalsza praca w tym kierunku jazdy jest sprzętowo niemożliwa.

  • W stanie aktywnym (D12==H) obwód zamyka się przez: tranzystor, mikrostyk SW1, styki 3-2B przekaźnika, silniczek M1, styki 3-2A. Mechanizm dochodząc do drugiego skrajnego położenia wciśnie mikrowyłącznik SW1, co z kolei rozewrze obwód zasilający i oto mamy drugi auto-stop dla przeciwnego kierunku pracy.

    Pokolorowałam schemat odrobinę - widać jak na dłoni zmianę polaryzacji zasilania silniczka. No a przy okazji uwaga moja taka, raczej spostrzeżenie, że motorkom Eitech C141 nie jest wszystko jedno jak są spolaryzowane. Teoretycznie powinno być, ponieważ to prościutkie komutatorowe silniczki prądu stałego jakie typowo spotykamy we wszelkiej maści elektromechanicznych zabawkach, ale one jednak preferują polaryzację w jedną stronę, zależy od egzemplarza - w którą. Dla przeciwnego biegu jest czasem problem ze startem, szczególnie gdy zasilamy motorek sygnałem PWM, np. na linii D13.

      



    Kolejna sprawa wymagająca dwóch słów wyjaśnienia - tak, dobrze nie widać, w modelowym układzie nie znajdziemy fizycznie tranzystorów T1 i T2 :)
    Na schematch w czasopiśmie, które jakby nie patrzeć maja wartość raczej poglądową zostały one uplasowane, to fakt. Ale w moich realiach zdecydowałam się na wykorzystanie kostki ULN2804, z kilku względów. Po pierwsze ULN2804 zawiera wszelkie niezbędne dodatkowe elementy - rezystory w bazach i diody zabezpieczające tranzystory przed przepięciem. Po drugie układ scalony zmniejsza mi ilość drutowanek na i tak ciasnej powierzchni płytek stykowych. Tak zwane `zarządzanie wydajnością` (sorki, skrzywienie zawodowe) odbywa się poprzez równoległe łączenie sekcji (czy jak kto woli kanałów) ULN-a, dla przekaźnika wystarczy jeden, ale motorkiem steruje już czwórka, bo tam prąd sporo większy. No i ostatnie - w przypadku jakiegoś nieszczęścia podczas zajęć po prostu wymieniam kostkę i tyle, interwencja serwisowa jest błyskawiczna i bardzo prosta.



    Przytczek-elektryczek, dżwigienkowy mikroswitchek, paskuda jedna zepsutą się okazała, no takie życie, nie ma łatwo. Takie switche mają dwie rozłączne pary styków - zwierne i rozwierne. No i właśnie ta rozwierna, na której mi najbardziej zależało miała usterkę polegającą na niekontaktowaniu blaszki-sprężynki po jednej stronie. Dość podła sprawa, ponieważ cały wic w tym, aby owa blaszka była idealnie wygięta, wtedy styki zapinają albo górę, albo dół. A tu chodziło na krzyż. Udało się po kilku próbach wyregulować tę durną blaszkę, ale nauczka pozostała - do poważniejszych spraw lepiej kupować przełączniki z pewnego źródła a nie garściami na bazarze, no tak.



    A tu w akcentach optymistycznych - takie oto złączki można czasem dostać na Wolumenie. Podobne sposobem zapinania do takich, jak w samochodach, ale o połowię mniejszego kalibru. Idealnie pasują na blaszki zaciskowe motorka Eitech a także na końcówki mikroprzełącznika i nie trzeba wtenczas nic lutować, super!



    Szczerze napiszę, zabawa metalowymi Eitechami jest przednia i choć klecenie mechanizmów jak się okazuje nie jest chyba moją najmocniejszą stroną, to dłubanina w blaszkach śrubkach i nakrętkach dostarcza wiele radochy. Tak więc dalszy fotoplastikon to moja autorska wizja bramy wjazdowej do piekieł z kilkustopniową przekładnią, furą trybików i dwoma krańcówkami z mikroprzelączników. Sygnalizacja świetlna na kolorowych ledach, miałam spory problem jak toto zamontować aby sterczało nad szlabanem i stanęło na dwóch kawałkach kostki zaciskowej, przez którą można przewlec śrubkę i zmontować całość w słupek.



    Dwa słowa w nawiązaniu do sprzętowego rozłączania obwodu silniczka, takiego automatycznego. Zacznę od tego, że trybiki, kółka i inne kręcące się łatajstwo zapewniły mi dwa zestawiki uzupełniające ➮ Eitech C132 KOŁA, PRZEKŁADNIA, ŁAŃCUCH. Z nich pracowicie skleciłam przekładnię do napędu szlabanu: dwie pary kółek 1477+1475 w kaskadzie, mających odpowiednio 80 i 20 ząbków dają finalnie przełożenie 1:16. Sam motorek C141 ma przekładnie redukującą 1:84, zatem całość mechanizmu dysponuje przełożeniem 1:1344 (sic!). Nie trzeba wielkiej fantazji, aby sobie wyobrazić jak moment obrotowy jest na ośce napędzającej szlaban mimo że silniczek C141 to moc raptem ~1 wata. Tam na końcu pojawia się naprawdę spora siła, jest w stanie odgiąć metalowe blaszki lub pokruszyć co słabsze elementy. I stąd potrzeba twardego i niezawodnego odcięcia zasilania w przypadku osiągnięcia skrajnego położenia. Pozostawienie tego programowi może mieć katastrofalne skutki - jakikolwiek błąd czy zawieszka spowoduje utratę kontroli nad mechanizmem i w perspektywie potencjalne szkody. No i program klecony stadnie przez dzieciarnie ewoluuje przecież stopniowo, eliminowane są kolejne niedoróbki czy wręcz błędy - w początkowej fazie prac jest dość naturalne, że on po prostu nie działa poprawnie, choć steruje klamotem, w którym występują spore obciążenia mechaniczne.
    Tak sobie myślę, że przy następnej okazji dobuduje jednak dodatkowy komplet styków, ale do obsługi czysto programowej. Zapewni to możliwość zmierzenia się z obsługą sytuacji krańcowych w programie, ale gdyby jednak coś nie zadziałało jak należy - w odwodzie jest twarde, sprzętowe zabezpieczenie, tak na wszelki wypadek.











    A tak oto sprawuje się model bramki wstępnie wyregulowany, reagujący machaniem belki i ledami na sygnał z pilota.





    przebiegi sterujące silnikiem

    Ten temat chciałam też poruszyć i powstało nieco materiału, bo dla młodzieży choć sprytnej to wcale nie było takie oczywiste - korelacja kierunku obrotów i zasilania silniczka, tym bardziej ze po drodze kilkustopniowa przekładnia dla utrudnienia odwracająca kota ogonem.



    Tu sekwencja sterująca rozrysowana przez Analog Discovery w dziedzinie czasu, widać jak zmienia się sygnał zasilający motorek, widać gdzie sterownik dostaje strzał wiązka IR, na dole, w sekcji analizatora logicznego widzimy przebiegi, które sterują przekaźnikiem od polaryzacji oraz faktycznym zasilaniem silniczka. Przy odrobinie wysiłku można na przebiegach dopatrzeć się momentu, gdzie obwód silniczka jest już przerwany przez krańcówkę, ale jest dalej zasilany, przez krótką chwilę, zaznaczyłam te momenty na drugim rysunku. Gdyby nie auto-stop, ta chwila (około jednej sekundy) pewnie wystarczyłaby do uszkodzenia a przynajmniej rozregulowania modelu.





    Szlaban na żywo, w wersji nadającej się do wspólnych eksperymentów i zabawy w programowanie.





    Zestaw plików do artykułu w `Elektronika dla Wszystkich`

    ➮ fotografia_01.JPG ➮ fotografia_02.JPG ➮ rysunek_01.png ➮ rysunek_02.png ➮ rysunek_05.png
    ➮ rysunek_04.png ➮ rysunek_03.png ➮ rysunek_06a.png ➮ rysunek_06b.png ➮ rysunek_07.png

    Linki do udostępnionych projektów Snap 4 Arduino:
    ➮ Squash-1-EdW
    ➮ parking-gate-1-EdW

    --- ❦ ---

    Padło drzewiej ➮ publicznie pytanie, a po cóż to na zdjęciach w artykule w EdW 9/17 o Krokodylu i LabVIEW figuruje Analog Discovery 2 i jaką rolę owe pełni? Oczywiście, poza w ten sposób wykorzystaną możliwością zaszpanowania że je posiadam, czarodziejskie pudełeczko AD2 wykorzystuje intensywnie do bieżących pomiarów, szczególnie wtedy gdy jest potrzeba ich udokumentowania, czy to w formie zrzutów ekranu czy nagrywanych jako filmiki pulpitów. Przy takich spontanicznych pracach jak powyżej uważam AD2 za wygodniejsze od Rigola 1054 (aka Cukierka), szczególnie wartościowa jest możliwość jednoczesnego wykorzystania oscyloskopu i analizatora logicznego pracującego ze wspólną podstawą czasu. No i ze względu na autorską płytkę-protezkę - kabelkologia na biurku jest dość klarowana i jej montaż czy modyfikacje nie nastręczają kłopotów, a przewody nie wchodzą zbyt często w kadr psując ujęcia. Czas zatem na pytanie - co robi mała mysz na Meratroniku V640? O tym kiedyś.



    #slowanawiatr, czerwiec 2018


  • Natasza Biecek 2004-2018/~, e-mail