3. Dostupne i potrebne komponente
U okviru Intelligent Go Sorter paketa (https://ooliplay.com/product/intelligent-sorter/), pored konstrukcije uređaja dobili smo i sledeće komponente:
- Ace tracking senzor (IR senzor)
- The steering gear (Micro servo 9g SG90)
- HS-Key1B (dugme)
- Battery case
Posto je za naš projekat potrebno prepoznavanje različitih boja, a ne samo crne i bijele, bice nam potreban RGB senzor umjesto IR senzora. U zahtjevu projekta takođe je navedena funkcionalnost komuniciranja sa uredjajem pomocu aplikacije, tako da nam je potreban i WiFi modul. Da bismo mogli upravljati svim ovim komponentama potreban nam je i mikrkontroler. Uzimajući sve gore navedeno u obzir, ovo je spisak dodatnih potrebnih komponenata:
- Mikrokontroler(PIC24FJ64GA702)
- RGB senzor
- WiFi modul
Mikrokontroler koji ćemo koristiti u sklopu ovog projekta je Microchip-ov PIC24FJ256GA702 iz familije mikrokontrolera PIC24FJ256GA705 koji nudi visoke performanse i fleksibilnost za razne aplikacije. Ovo je 16-bitni mikrokontroler koji dolazi u pakovanju sa 28 pinova. Za detalje o karakteristikama i tehničkim specifikacijama mikrokontrolera, pogledajte PIC24FJ64GA702.
Neke od karakteristika kontrolera:
- 28 pinova (22 gpio),
- 2 I/O porta: PORTA i PORTB
- 3 komparatora,
- 3 16-bit tajmera,
- 2 I2C, 2 UART i 3 SPI kanala,
- 64KB memorije za program i 8KB RAM memorije,
- Interni oscilator (8 MHz Fast RC Internal Oscillator) uz mogućnost povećanja takta na 96MHz upotrebom PLL-a
- I/O pinovi podržavaju 18 mA sink/18 mA source
- Output Compare/PWM
Postoji preporuceni minimalni broj pinova koji trebaju biti povezani na odredjeni nacin da bi mikrokontroler moga ispravno raditi.
VDD i VSS su osnovni pinovi za napajanje uređaja, a pravilno korišćenje decoupling kondenzatora između njih obezbjeđuje pouzdano i stabilno napajanje. Za ispravan rad mikrokontrolera i njegovih analognih perifernih uređaja, važno je pravilno konfigurisati i povezati AVDD i AVSS. Ove pinove treba uvijek, kako je u datasheet-u definisano, povezati sa odgovarajućim napajanjem, bez obzira na to da li su analogni moduli aktivni ili ne. Decoupling kondenzatori pomažu u filtriranju neželjenih naponskih fluktuacija i visokofrekventnih smetnji koje mogu uzrokovati probleme u funkcionisanju mikrokontrolera.
Kako je u datasheet-u navedeno, preporučuje se korišćenje decoupling kondenzatora od 0.1 μF (100 nF) sa niskim ESR (Equivalent Series Resistance) i visokom samorezonantnom frekvencijom (oko 200 MHz ili više). Keramički kondenzatori su najpogodniji za ovu primjenu. Preporučuje se da se kondenzatori postave na istu stranu ploče na kojoj se nalazi uređaj i u blizini ne većoj od 6mm od pina.
MCLR pin pruza dvije funckije: restartovanje mikrokontrolera i programiranje i debagovanje mikrokontrolera. Ukoliko programiranje i debagovanje nije potrebno u zavrsnom programu, povezivanje ovog pina na VDD moze biti dovoljno. Mozemo dodati i druge komponente kako bismo umanjili vrijednost vanjskih smetnji na restartovanje.
Komponente koje su povezane sa MCLR pinom trebaju biti postavljene u blizini od 6mm od MCLR pina.
Preporuceno je da se kondenzator odspoji tokom programiranja i debagovanja, a tokom normalnog rada mikrokontrolera da bude spojen. To se moze omoguciti koristenjem jumper-a kao na sledecoj slici:
VCAP pin ima funkciju ključnu za pravilno funkcijonisanje mikrokontrolera, jer omogućava stabilan i neprekidan rad jezgra, naročito u situacijama kada dolazi do brzih promijena u potrošnji struje. Na VCAP pin je potrebno povezati keramički ili tantalum kondenzator kapaciteta od 10μF, sa niskim ESR-om (< 5 Ω), direktno između VCAP pina i mase. Primjeri odgovarajućih kondenzatora dati su u tabeli 2-1 u datasheet-u. Kondenzatori sa ekvivalentnim specifikacijama takođe se mogu koristiti.
Kondenzator mora biti postavljen što bliže VCAP pinu kako bi se minimizovale parazitne induktivnosti i otpornosti. Preporuke su da dužina provodnika ne prelazi 6mm (ili 0.25 inča). I važno je to da se VCAP pin nikada ne smije povezivati na VDD.
Interni regulator napona je osnova za rad jezgra mikrokontrolera, jer jezgro obično radi na nižem naponu 1.8V, dok periferije mogu raditi na višem ulaznom naponu(obično 3.3V ili 5V). Bilo kakva nestabilnost napona na VCAP može uzrokovati nepravilno izvršavanje instrukcija, greške u logičkim operacijama, pad sistema pa čak i oštećenje mikrokontrolera.
SG90 je mali, popularni servo motor koji se često koristi u robotici i drugim projektima koji zahtevaju preciznu kontrolu pokreta. Njegov radni napon je 4.8V do 6V. Pruža rotaciju od 0 do 180 stepeni i u tom opsegu se može precizno kretati. Za kontrolu pozicije koristi PWM(Pulse Width Modulation) signal. Potrebna mu je frekvencija od 50Hz(period = 20ms). Širina impulsa određuje poziciju odnosno ugao. Za ugao od 0 stepeni širina impulsa treba biti 1ms, za 90 stepeni 1.5ms i 180 stepeni 2ms.
- Crvena - VCC (5V)
- Smedja - GROUND
- Zuta - PWM signal
Dokumentacija za Micro servo 9g SG90
MIKROE Color 10 Click je modul koji koristi senzor VEML3328 za detekciju RGB i IR svetlosti, čineći ga pogodnim uređajem za detekciju boja u kombinaciji sa bijelom LED diodom. Modul integriše fotodiodu, pojačala i analogno/digitalne sklopove u jednom CMOS čipu. Senzor može detektovati intenzitet crvene (R), zelene (G), plave (B), prozirne i infracrvene (IR) svetlosti, što ga čini idealnim za prilagođavanje svjetline i temperaturnog balansa boja u različitim uslovima osvetljenja.
Ovaj uređaj je baziran na VEML3328, a RGB i IR senzoru svjetla iz Vishaya. Ovaj senzor je 16-bitni, kojim se lako upravlja putem jednostavnog komandnog formata I2C (SMBus kompatibilnog) protokola interfejsa. Jedna od karakteristika je svakako visok nivo integracije koji omogućava minimalan broj eksternih komponenti.
VEML3328 ima nizak radni napon od 2,6V do 3,6V, integrisane module, senzor boje i IC za kondicioniranje signala, podržava dizajn sočiva niske propustljivosti (tamno) i pruža 16-bitnu rezoluciju za svaki kanal (R, G, B, C, i IR). WS2812 je inteligentni RGB LED, čiji je radni napon 5V, sa integrisanim kontrolnim kolom i RGB čipom u 5050 kućištu, što omogućava preciznu kontrolu boje i osvetljenja.
ESP8266EX je wifi modul koji omogucava bezicnu povezanost u IoT projektima. Dizajniran je za nisku potrosnju energije, sto ga cini pogodnim za projekte sa baterijskim napajanjem. Sastoji od WiFi antene, RF filtara i pojačavača koji omogućavaju bežičnu komunikaciju 802.11 b/g/n protokolom. Komunikacija se obavlja pomoću UART protokola. Preporučeni napon napajanja za ovu komponentu je 3.3V. Resetovanje se vrši dovođenjem niskog naponskog nivoa na reset pin, a omogućenje dovođenjem visokog naponskon nivoa na chip enable pin. Glavne karakteristike:
- Wi-Fi povezivanje - omogucava bezicnu povezanost u 2.4GHz opsegu,
- L106 32-bitni mikrokontroler sa radnim taktom od 80 MHz,
- Radna voltaža modula je obično izmedju 3.3V i 3.6V, što ga čini kompatibilnim sa većinom mikrokontrolera,
- Podržava I2C, SPI, UART, PWM i druge komunikacijske protokole,
- Niz GPIO pinova koji omogućavaju povezivanje sa drugim senzorima, aktuatorima itd.
Na slici iznad vide se pinovi modula.
- GND - pin za uzemljenje
- TX - linija za slanje podataka pomoću UART-a
- GPIO2
- CHPD - linija za omogućenje/onemogućenje modula
- GPIO1
- RST - linija za resetovanje modula
- RX - linija za primanje podataka pomoću UART-a
- VCC - linija za napanje, obično od 3.3V
HS-F08A je crvena LE Dioda sa 3 pina
- VCC (3.3V/5V)
- GND
- Digitalni signalni pin
HS-KEY1B je push-button dugme sa 3 pina
- VCC (3.3V/5V)
- GND
- Digitalni signalni pin
Pickit 3 je programator i debugger koji se koristi za programiranje mikrokontrolera iz PIC serije. Omogućava direktno učitavanje firmware-a u mikrokontroler i njegovo testiranje bez potrebe za dodatnim hardverom.
