mClon

tecnoloxia.org | A Industriosa

Matriz de LEDs 8×8 con MAX7219

Xa temos a matriz de leds documentada.

Un mClon sen luces non é nada. A poñelo guapo!


Alerón con display 7seg de catro díxitos

Podedes engadirlle un display led de 4 díxitos ao voso mClon. Ten moitas posibilidades: cronometrar unha carreira, contar latas, realizar unha acción durante un tempo, etc.

Tes información sobre


Xa está dispoñible a shield de mClon: shieldClon

Grazas á colaboración de Xabier Rosas, @XDeSIG, xa temos unha shield para o noso robot preferido. Cortáronlle a melena! :-)

  • Na páxina de material tendes a listaxe dos compoñentes necesarios para soldar e montar o robot.
  • Na páxina shieldClon, na sección de electrónica, tendes toda a información sobre como soldar e conectar a placa, incluída unha guía de soldadura e os enlaces á documentación.

Animádevos a soldar e contádenos como vai todo. Se tendes calquera suxestión podedes escribirnos ao correo ou participar no grupo de telegram.


mClons diversos

Nesta web tendes as instrucións precisas sobre como construír e programar un mClon. Porén, é moi interesante ver que a comunidade está experimentando e modificando o prototipo básico que lanzamos. Pódense deseñar novas pezas, usar outro tipo de alimentación, aproveitar o chasis e pezas pero usar unha electrónica diferente, engadir elementos, usar outras contornas de programación … todas as ideas son benvidas e enriquecen o proxecto. Estes son algúns exemplos de mClons tuneados que se están a desenvolver:

mClon coa shield edubásica

mClon con tira de leds

mClon feito con corte láser

Programación con ArduinoBlocks

Luces no interior

Un mClon Batman

Outra opción de alimentación

Encántanos que se experimente!

Sabedes que podedes compartir as vosas achegas no noso repositorio para que cheguen a máis xente.


A problemática alimentación co powerbank

Durante o deseño do mClon, un dos temas que tiveron máis dificultade foi a alimentación eléctrica: queríamos ofrecer varias posibilidades de maneira que todo o mundo puidera escoller a que tiña máis a man ou lle fose máis conveniente.

Finalmente ofrecemos as tres posibilidades actuais (powerBank, powerClon e pilas) e iso obrigounos a pensar moito sobre como configurar o circuíto eléctrico en cada caso, para ter en conta as diversas necesidades de corrente e voltaxe de cada elemento:  o propio Arduino, os motores, os sensores, etc.

Seguindo información que atopamos en Internet, fixemos unha primeira versión incorrecta do esquema eléctrico da alimentación do powerbank (conectabamos o VM do driver a Vin da placa) que, gracias a Luis Miranda (presidente de A Industriosa), descubrimos e puidemos corrixir, conectando VM a 5V. Luis foi tan amable que incluso nos escribiu este artigo no que analiza e explica con todo luxo de detalle o problema.

Moitas gracias Luis!

Funcionamento do regulador NCP-1117 nas placas Arduino

Fai unhas semanas Miguel me fixo unha consulta curiosa, que me tiven que poñer a investigar.

No mClon que leva PowerBank como alimentación (+5V), utilizamos como alimentación para os motores o pin Vin, que “segue” á voltaxe de entrada. ¿Estamos facendo algo mal?

De primeiras, analizando o esquema da alimentación de Arduino Uno mentalmente, a resposta foi: “Non entendo como iso vos pode funcionar”

Miguel comentoume que alimentando o pin de +5V cos 5V do powerbank, conseguía uns 4.5V no pin de Vin, comprobamos, polímetro en man, que iso -efectivamente- era asií, e púxenme a revisar con calma o esquema de Arduino para buscar unha explicación, pois non lembraba que houbese ningunha conexión entre Vin e +5V que non fose o regulador 1117, e non entendía que alimentando a saída, houbese tensión na entrada e esta subministrase corrente.

Despois dun bo rato revisando o esquema… nada, o único que hai entre eses dous pins é o regulador 1117

esquema eléctrico alimentación Arduino

Regulador 1117 no esquema eléctrico do Arduino

Seguinte paso lóxico, analizar o esquema interno do regulador en busca da explicación.

Diagrama funcional regulador 1117

Diagrama funcional do regulador 1117

Despois doutro bo rato de frustración atópome con que no diagrama de bloques funcionáis ​do regulador non hai ningún camiño que poida polarizar de OUT a IN. Subliño funcionáis, porque iso é ese diagrama: unha simplificación do esquema real.
Toca, por tanto, lerse o datasheet en busca de algo que ofreza unha pista. Como é un compoñente que varios fabricantes subministran, teño que botar un ollo a varios datasheets ata atopar algo que comece a botar luz sobre o asunto:

Diodos para protexer a polarización inversa

Diodos para protexer a polarización inversa

Por fin! Resulta que hai un circuíto de protección que permite descargar Vout cara a Vin. Como a información é moi difusa, hai que pasar á acción, así que, con axuda dun trazador de semicondutores, comprobo que atopamos entre OUT e IN:

Unión PN

Unión PN

Efectivamente, unha unión PN en toda regra, un díodo. Como se trata dun circuíto de descarga de seguridade, a bo seguro que conta cunha resistencia limitadora de corrente que, en esta curva, non é demasiado apreciable.

Toca outra montaxe. Alimento o 1117 cunha fonte de laboratorio con 5V no pin OUT e conecto unha carga electrónica regulable no pin IN para modelar o comportamento do ​sistema​.

Vin vs corrente

Gráfico do comportamento da corrente fronte a Vin

Confirmado: atopámonos cun sistema que responde de forma aproximadamente lineal, polo que queda claro que podemos modelar, de forma aproximada, a conexión entre OUT e IN como un díodo e unha resistencia limitadora de corrente en serie.
Confirmamos tamén o comentado inicialmente: na saída hai 4.5V aprox, pero cunha puntualización, cando non hai carga; a medida que incrementamos ésta, a tensión presente en IN decrece dramaticamente.

Se calculamos a eficiencia da transferencia enerxética en función da corrente demandada no pin IN, facémonos unha idea de cal vai a ser a resposta á pregunta formulada inicialmente por Miguel…

Gráfico da eficencia fronte a corrente

Gráfico da eficiencia fronte a corrente

Conclusións:

  • A forma de conectar os motores na montaxe do mClon facía uso dunha funcionalidade non prevista do regulador de entrada do Arduino UNO que empregan.
  • Prodúcese un desperdicio enorme de enerxía empregando este esquema, o cal explica que o mClon alimentado con PowerBank sexa máis lento que o que alimenta os motores directamente.
  • A solución á ineficiencia de este esquema é sinxela: simplemente hai que colocar un díodo en paralelo co regulador para permitir o fluxo de corrente con mínima perda entre +5V e Vin. Un schottky correctamente dimensionado (pola corrente máxima que necesiten os motores) sería o ideal, para ter a mínima caída de tensión e, por tanto, mínima perda enerxética.
Diodo Schottky coma solución

Diodo Schottky coma solución

ANEXO:
Finalmente, gracias á axuda prestada por Luis, redeseñamos o esquema eléctrico do mClon e foi completamente innecesario empregar esta solución.