Futebol de Robôs - Transmissor

Dando continuidade, mais um trabalho de Fiorelo sobre a Olimpíada de Robôs.

Transmissor

O futebol de robôs proposto pela UFJF ainda permite intervenção humana e este texto foi elaborado de acordo com as regras.
Os participantes, no entanto, devem compreender que este estágio é importante para a concepção de um futuro futebol autônomo, ou seja, sem intervenção humana.

Diagrama de Blocos

Regulador de Tensão

Muitos componentes exigem uma tensão CC, estável e de 5V. A associação em série de duas baterias BMC3 (comuns em celular) fornece um valor CC, estável, mas com o valor diferente de 5V.

Precisamos, para este circuito, de uma tensão de 5V CC e estável. Para isso, podemos utilizar um circuito integrado conhecido como LM7805 (ou apenas 7805).
O LM7805 possui o encapsulamento TO220, comuns em transistores.

O pino 1 é o de entrada e deve ser conectado ao positivo da bateria. O pino 2 deve ser conectado ao barramento de referência. Dessa forma, o pino 3 fornece 5 volts em relação a referência

Para o bom funcionamento, a tensão de entrada deve ser superior do que 6V. O componente também possui um valor máximo de tensão na entrada (verificar o Datasheet).

O componente se apresenta bem estável, dependendo do circuito. No entanto, é comum utilizarmos capacitores de filtro de tensão a fim de garantir a estabilidade.

Diagrama de Blocos

Controle

Precisamos de algumas botoeiras para enviar a informação ao transmissor. O Número de botoeiras irá depender da criatividade do grupo.
Para comandar frente, ré, giro para direita e giro para esquerda, podemos utilizar quatro botoeiras. Joystics, com algumas alterações internas, poderão ser utilizados.

Nesta simulação, utilizaremos um fio com 5V vindo do regulador (Vermelho - Repare o Diagrama de Blocos) e quatro de retorno, sendo um para a informação de frente, outro de giro esquerdo, giro direito e ré.

Pressionando a botoeira referente a informação de frente, estaremos ligando o retorno ao barramento de 5V, ou seja, elevando ele para nível lógico alto(1).

Observe que pressionando outra botoeira, estaremos enviando nível lógico alto no respectivo retorno.

Diagrama de Blocos



Multiplexador

O “multiplexador” é responsável por verificar as informações vindas dos controles, codificar em informações alfa-numéricas e multiplexar as informações.
Para realizar estas funções, utilizaremos um um micro-controlador. Este texto utiliza o PIC16F628 da MicroChip. Outros CI’s podem ser utilizados.

Precisamos alimentar o CI ligando o Vdd no barramento de 5V e o Vss no GND.

Os pinos de transmissão e recepção são determinados. Vamos separar o de transmissão que deverá enviar as informações de saída para o modulador de RF (rádio-frequência).

Este micro-controlador possui clock interno. No entanto, transmitir dados por RF exige muita precisão. Para garantir a precisão, utilizaremos um clock externo fornecido por um cristal.

Os pinos referentes ao clock também são determinados. Por este motivo, utilizaremos eles na função ocupando mais dois pinos.

Utilizaremos 4 dos pinos que sobraram como entrada para as informações do controle 1.

Repare que quando uma botoeira é pressionada, um nível lógico alto chega a um pino do CI.

Uma observação interessante é que quando as botoeiras não estão pressionadas, os pinos estão flutuando deixando o sistema indeterminado.

Uma maneira de garantir o nível lógico baixo é inserindo resistores no circuito.
Por último, precisamos determinar a operação do micro-controlador, ou seja, programá-lo.A programação é tópico de outro encontro. Para não ficar vago, vamos realizar uma programação em “portugol” para este circuito. Dessa forma, ficará fácil compreender o que estamos fazendo

Entrada A2 igual a frente
Entrada A3 igual a direita
Entrada A4 igual a esquerda
Entrada A5 igual a ré
Se (frente == baixo e direita == baixo e esquerda == baixo e ré == baixo)

Enviar a

/* "a" manda o robô 1 parar */

Se (frente == alto e direita == baixo e esquerda == baixo e ré == baixo)

Enviar b

/* "b" manda o robô 1 girar os dois motores para frente */

Se (frente == baixo e direita == alto e esquerda == baixo e ré == baixo)

Enviar c

/* "c" manda o robô 1 girar apenas o motor direito para frente */

As informações enviadas “a”, “b”, “c” ... são um conjunto de bits que representam esses caracteres no sistema alfa-numérico (já comentamos sobre isto no primeiro encontro). O robô estará programado a responder de acordo com estas informações.
No entanto, precisamos inserir as informações em uma portadora de alta frequência para que a informação consiga ser enviada pelo ar.

Diagrama de Blocos


Modulador

O modulador, também conhecido como módulo de RF, é vendido pronto. Utilizamos um da KMark pela facilidade e preço.

Laipac Tech
RF MODULES

Precisamos apenas alimentar corretamente. O circuito modula a informação presente no pino data. É necessário uma antena conectada no pino ant para enviar para os robôs.
O projeto da antena é simples. Apenas um pedaço de fio rígido. Acredito que dobras ou voltas podem gerar alta impedância atenuando o sinal a ser enviado.


O tamanho do fio pode ser determinado conhecendo a frequência da portadora.
Onde V é a velocidade da luz em m/s e f a frequência da portadora em Hz.

Para os valores de 315MHz e 434MHz, o comprimento da antena é muito grande. Podemos dividir o valor obtido de d por 2, 4 ou 8.

Devemos evitar ângulos retos e agudos nas trilhas da placa de circuito impresso (pelo mesmo motivo, evitar impedâncias).

Conclusão

As informações citadas neste encontro são a base para o projeto de um transmissor faltando apenas a programação.

Trabalho de Fiorelo R. C. Filho