Hobby-Elektronik: Roboter ARX-3 mit stärkeren Motor-H-Brücken

 

Mein erster Asuro ARX3 (Originalbausatz) mit Rädern statt des Tennisballs (Bilder oben).

Meinen zweiten Asuro-Roboter habe ich auf ein RP5-Fahrgestell gesetzt, um mehr Platz für Erweiterungen und die Vorteile des Kettenfahrzeugs zu haben. Dafür habe ich die Asuro-Platine hinter den vorderen Achsschlitzen abgesägt und auf eine Trägerplatine mit einer Stiftleiste und LEDs für die auf der Originalplatine entfallenen Funktionen montiert Die vorstehenden Bilder zeigen den Asuro mit aufgesteckten Erweiterungsplatinen: vorne mit Ultraschall-Erweiterung zur Hindernisausweichung, hinten mit LCD-Display. Außerdem kann eine Erweiterung zur Fernsteuerung mit Infrarotlicht (unabhängig vom Atmega8) unter Verwendung des IC-Satzes RX2 und TX2 (Schaltung siehe vorherige website) aufgesteckt werden.

Die Motoren des RP5 nehmen einen Strom/je Motor von ca. 0,25 A bei ebener Fahrt auf, der sich auf ca. 0,8 steigert bei Blockierung durch ein Hindernis. Die Motorbrücken-Transistoren der Asuro-Platine sind damit überfordert, leistungsfähigere Motor-H-Brücken sind also erforderlich. Das Schaltbild dazu ist auf der vorherigen Seite (Bild 3) dargestellt. Die Ausgänge von IC3 (HEF4081) des Asuro können direkt mit den Eingängen der Schaltung verbunden werden.
ACHTUNG: Während des Hochbootens des Asuro scheinen undefinierte Pegel an IC3 zu liegen, so daß es während der kurzen Boot-Phase gelegentlich zu einem Durchschalten zweier in Reihe liegenden Transistoren (und damit zu einem Kurzschluß) in der Motorbrücke kommen kann. Man sollte daher mit einem Schalter (oder softwaremäßig) die Motorbrücke verzögert einschalten.
Besser und einfacher ist jedoch die Verwendung von integrierten reversiblen Motortreibern (Bild 6, Bild 7). Wer sich preisgünstiger Ausschlachtware (Sperrmüll, Flohmarkt), wie ich, bedient, findet in alten Video-Recordern für diese Zwecke bestens geeignete Motor-H-Brücken, z.B. BA6209, BA6219, LB1641 (alle drei gleiche Pinbelegung) u.a.. Auf vorstehendem Bild rechts sind die zwei Motorbrücken (BA6209 und LB1641) im Innern des RP5-Fahrgestells zu sehen.
Auf dem Lochraster-Streifen (vorstehend Mitte linkes Bild) ist oben links der Hauptschalter zu erkennen, daneben (rot) die Ladebuchse für die Akkus, darunter (grün) eine Buchsenleiste zum Aufstecken einer 40 MHz-Fernsteuer-Platine, darunter eine grüne LED zur Spannungsanzeige und zwei Stecker (weiß) für 5V-Spannungsversorgung.

Das RP5-Fahrgestell betreibe ich, wie vorgesehen, mit 6 Mignon-Akkus. Die Spannung für die Asuro-Platine muß daher auf 5 Volt herabgesetzt werden. Eine einfache Schaltung hierfür zeigt Bild 5.
Die Schaltung der Motorbrücken zeigt Bild 6 für den linken Motor. Die Ausgänge von IC3 (Pins 3 bzw. 11) auf der Asuro-Platine sind direkt mit den Eingängen des BA6209 zu verbinden Ein zweites IC benötigt man für den rechten Motor. Die ICs haben den Vorteil, daß bei nicht definierten Eingangszuständen die Brücke nicht durchschaltet. Freilaufdioden sind im IC BA6219 bereits enthalten.
Die nicht mehr benutzten Motor-Brücken des Asuro können auf der Asuro-Platine verbleiben, ich habe sie mit zwei kleinen Glühlämpchen bestückt, die mir den Schaltzustand anzeigen.

Ein im Handel (z.B. Conrad) erhältliches IC enthält sogar zwei Motor-Brücken: L298. Bild 7 zeigt die Beschaltung. Jede Brücke wird von drei TTL-kompatiblen Signalen (in1, in2, enable a für Vorwärts/Rückwärtslauf des linken Motors und in3, in4 enable b für den rechten Motor) angesteuert. Die links auf dem Bild dargestellten Bauteile R1 bis R7 und IC3 (bzw. die entsprechenden Ports des AtMega) auf dem Asuro sind wie gezeigt mit den gekennzeichneten Pins des L298 zu verbinden. Die Betriebsspannung +Vss (für die Logik des ICs) an Pin 9 darf maximal +7 V, +Vs an Pin 4 (für die Brückentransistoren) maximal 50 V betragen. Freilaufdioden sind noch hinzuzufügen.

(27.2.2011)