На той неделе мы с Олегом обсуждали стенд на котором происходят занятия — это RaspberryPi и макетная плата с датчиками. И было бы удобно сделать автономную версию, единым блоком, чтобы было автономное питание, и это всё можно было носить с собой — без привязки к компьютеру и внешнему питанию. Тогда это приобрело ещё большую наглядность.
Компоненты которые надо было разместить:
* RaspberryPi плату
* макетную плату
* набор с батарейками
* предусмотреть размещение LCD, Arduino, датчиков и т. к.
Размышляя над этим, ко мне в голову пришла идея корпуса из оргстекла, на подобии большого пенала, и два уровня — на нижнем RaspberryPi и набор с батарейками, и над ним макетная плата. При этом я думал что будет наружный прозрачный корпус и внутренние компоненты буду крепиться на боковых салазках или винтах.
При этом чтобы удобно было держать то более тяжёлый компонент должен быть в ладони (а это можно считать батарейки), а спереди должны быть датчики, и так же предусмотреть вариант их открытия — подумал над крышкой, которая может открываться.
Опишу эволюцию этой идеи.
Шаг 1
Эти идеи я сделал быстро от руки в каком-то простом графическом редакторе на планшете, выглядит это так:
При этом хотелось чтобы оставался вариант работы с RaspberryPi локально — то есть отверстия для подключения сети, USB (клавиатура, мышка), монитора (HDMI).
Предполагал что зона для визализации информаци (LCD), далее зона с сенсорами и элементами управления (кнопки, переключатели и т. п.), а внизу Микрокомпьютер и блок питания.
Так же разные варианты открывания верней крышки — вбок, и или на себя.
Шаг 2
На следующий день я попробовал ещё помакетировать в блокноте, вот что получалось:
Здесь слева вверху — вид снизу где SD Карта, и подводка питания — люк для открывания, и доступ к питанию (переключать на внешнее питание, или вообще убирать батарейки) и чтобы менять карту.
И так же вид сверху с примерной компоновкой элементов.
Шаг 3
Здесь я решил прикинуть по точным размерам — на координатной сетке клеток, сопоставить реальные размеры — взял примерные размеры RaspberryPi 90x60x20, Arduino – 73x53x15, размер макетной платы 5,5см х 17см
И эта компоновка отображена на виде сбоку, внизу. При этом блок питания как вариант разместить не под макетной платой, а с торца.
То есть RaspberryPi указаны GPIO выходы, с которых должен быть шлейф на макетную плату, и место где он соединяется с макетной платой — это CobberKit. Макетная плата — Breadboard. На ней прикинул размеры для Arduino, коннекта от GPIO, и остаток для LCD (как вариант, в дальнейшем оказалось что размеры LCD несколько больше…)
А слева вверху показаны примерные открывающиеся люки — для датчиков сверху, и внизу для доступа к блоку питания и SD Карте.
Шаг 4
Здесь я уже более точно нарисовал вид сбоку с сверху, с соблюдением размеров (один к одному).
Оказалось что макетная плата длиной 17 см, что равно сетке в блокноте 🙂
Соответственно внизу вид с торца:
— RaspberryPi внизу, с размером штекера (USB, Ethernet) слева, далее GPIO, далее вход питания Pwr, далее SD карта, которая размещается на самом деле под плоскостью платы.
Справа блок с набором батареек (6шт AA), на самом деле я когда рисовал не знал реальных размеров — поэтому просто рисовал на глаз, как было бы оптимально.
Над ними слой — это Макетная плата (Breadboard)
На ней габариты Arduino, далее LCD экран, и далее штекер для подключения GPIO с RaspberryPi на макетную плату.
Вверху — вид компоновки сверху.
При этом показано размещение pwd штекера для RaspberryPi. Габариты блока с батарейками.
Кстати тут стало понятным, что физически в штекер должен быть воткнут провод, и должно быть пространство для него — поэтому от гнезда питания должно быть пространство, поэтому блок с батарейками должен быть сдвинут, и освободить место — я убрал 1 см сверух — это видно на рисунке, по контуру блока с батарейками.
Обычный штекер с GPIO на макетную плату — занимает полностью пространство сверху, поэтому поверх него ничего не сделать, но увидел вариант T-Cobber – в этом случае штекер становится T образным и подключение шлейфа к нему идёт сбоку и тем самым освобождая пространство над ним.
И как вариант, я нарисовал возможность переноса LCD на верх области занимаемой T-Cobber штекером, и соотв. Ардуино сдвигается так же, освобождая пространство для крепления других элементов.
И тут я решил посмотреть всё же размеры LCD экранов, и оказались они достаточно не маленькими — 52х80 мм, то есть по длине сопоставимо с Ардуино… поэтому надо будет решать в каждом случае по компоновке верхней зоны.
Да и по блоку питания, сегодня посмотрел размеры того контейнера что был заказан с polulu – и его размеры — 58x47x28 — что вполне вписываются в вариант указанный мной — главное что ширина не более 50мм, чтобы было пространство для MicroUSB разъёма питания на RaspberryPi.
Добавлю ещё сразу, что в эту компоновку надо будет включить ещё плату регулировки напряжения. Т.к. будет 6 батареек на 1.2В – то выходное напряжение из блока будет 7.2В.
Для RaspberryPi идёт MicroUSB питание — 5В.
Олег в наборе курса включил (Питание, регулятор 5-24 -> 5, 3.5А pololu) вот этот регулятор. Его габариты — 1.68″ x 0.46″ x 0.3″ — 4.2см х 1,1684см х 0,762 см, то есть грубо 4,5см х 1,5см х 1см. Его можно прикрепить к корпусу с батарейками, сторона, что смотрит на RaspberryPi, по габаритам хватает.
Далее мы встретились с Олегом, и он показал примерный вариант, который он нарисовал в SketchUp3d
В его варианте всё крепилось к оргстеклу. Но было на одном уровне.
По поводу моего вариант — он сказал, что зачем делать всё в корпусе если можно сделать крепления на оргстекле, на разных уровнях. И мы пришли к вариант, что будет 2 уровня:
на первом уровне RaspberryPi крепится к оргстеклу, и блок питания на ней.
на втором уровне к оргстеклу крепится макетная плата, и эти два уровня соединяются между собой, получается открытая схема, что в принципе удобно для работы, не нужно никаких специальных отверстий для подключения. И при этом сохраняется автономность, и можно взять в руки.
Шаг 5
После этого обсуждения я нарисовал такую схему
Видно что подключение к RaspberryPi становится совершенно свободным, единственно внизу надо будет предусмотреть просто отверстие для удобной работы с SD картой, если RaspberryPi будет закреплена (кстати именно в rev2 появились места для крепления на плате).
Далее блок питания остался там же, на верхнем оргстекле показана макетная плата, к ней идёт шлейф GPIO, место сверху для Ардуионо, и подумал над 3им уровнем — для размещения всё того же LCD экрана (как вариант).
Справа в центре показан интересный вариант — если эту конструкцию поставить «на попа» — то можно эмулировать поведение робота решающего задачу следования за линией (Line Follower), то есть макетная плата должна подходить в притык к краю оргстекла, а RaspberryPi не должна выходить за границы нижнего оргстекла — тогда можно перемещать эти датчики на поверхности на которой нарисована линия — и анализировать данные от датчиков, и сигнализировать необходимую коррекцию движения с помощью светодатчиков например — направо надо или налево повернуть, чтобы линия оказалась в центре.
Мне кажется это важный момент чтобы можно было проделывать некоторые лабораторные близкие к логике управления роботом, но в упрощённой среде. Без управления сервоприводами. Но вся та же логика — будет полезна в реальном мобильном роботе, позднее.
Так же оргстекло выходит по размерам, по ширине за границы макетной платы — чтобы можно было удобно брать руками сбоку, и так же внизу должны быть ножки — чтобы конструкцию можно было легко захватывать руками снизу.
Шаг 6
Схема в SketchUp, что нарисовал Олег — мне понравилась, это выглядит действительно красиво, не то что мои рисунки, поэтому решил немного просветить себя 3д моделирование.
Установил SketchUp загрузил схему, что сделал Олег, и решил модицировать её, чтобы придать вид двух плоскостей, внизу RaspberryPi и сверху макетная плата.
После нескольких попыток получилось следующее:
и другой ракурс:
SketchUp — действительно удобная и простая программа, даже мне не работающему с ней до этого — удалось скомпоновать элементы, и сделать экспорт видов.
Поразбиравшись немного побольше с SketchUp3d – добавил прозрачность и фон, получилось это:
Результат
Сегодня пообщались с Олегом — он нарисует эту компоновку, посмотрели стойки в Крепике —
есть на 40 мм. Что вполне подходит. Крепления будут по углам, и так же в центре для жесткости можно сделать. Так же подумали что сами дырки можно сделать в разных местах чтобы иметь свободу в вариантах крепления. Так же на надо будет определиться с толщиной оргстекла.
Олег закажет тестовые нарезки из оргстекла — будем на практике смотреть.
Выводы
Хоть я закончил Радиофак по специальности «Конструирование и технология электронно вычислительных систем», но как-то больше находился в области интернет разработки, и проектирования информационных систем.
Проектировать же реальные системы — не менее интересно и увлекательно.
Курс Робототехники интересен тем, что включая программирование (IT) он шире: здесь есть и конструирование и моделирование и прототипирование. И это интересно. Ведь пройдя один раз от начала: идея, подборка элементов, 3д модель, компоновка, разработки начинки, и до разработки, и получив в руках готовый работающий продукт — получаешь опыт и навык, благодаря которому можно разрабатывать другие устройства.
При этом хотелось чтобы оставался вариант работы с RaspberryPi локально — то есть отверстия для подключения сети, USB (клавиатура, мышка), монитора (HDMI).
Предполагал что зона для визализации информаци (LCD), далее зона с сенсорами и элементами управления (кнопки, переключатели и т. п.), а внизу Микрокомпьютер и блок питания.
Так же разные варианты открывания верней крышки — вбок, и или на себя.
Шаг 2
На следующий день я попробовал ещё помакетировать в блокноте, вот что получалось:
Здесь слева вверху — вид снизу где SD Карта, и подводка питания — люк для открывания, и доступ к питанию (переключать на внешнее питание, или вообще убирать батарейки) и чтобы менять карту.
И так же вид сверху с примерной компоновкой элементов.
Шаг 3
Здесь я решил прикинуть по точным размерам — на координатной сетке клеток, сопоставить реальные размеры — взял примерные размеры RaspberryPi 90x60x20, Arduino – 73x53x15, размер макетной платы 5,5см х 17см
И эта компоновка отображена на виде сбоку, внизу. При этом блок питания как вариант разместить не под макетной платой, а с торца.
То есть RaspberryPi указаны GPIO выходы, с которых должен быть шлейф на макетную плату, и место где он соединяется с макетной платой — это CobberKit. Макетная плата — Breadboard. На ней прикинул размеры для Arduino, коннекта от GPIO, и остаток для LCD (как вариант, в дальнейшем оказалось что размеры LCD несколько больше…)
А слева вверху показаны примерные открывающиеся люки — для датчиков сверху, и внизу для доступа к блоку питания и SD Карте.
Шаг 4
Здесь я уже более точно нарисовал вид сбоку с сверху, с соблюдением размеров (один к одному).
Оказалось что макетная плата длиной 17 см, что равно сетке в блокноте 🙂
Соответственно внизу вид с торца:
— RaspberryPi внизу, с размером штекера (USB, Ethernet) слева, далее GPIO, далее вход питания Pwr, далее SD карта, которая размещается на самом деле под плоскостью платы.
Справа блок с набором батареек (6шт AA), на самом деле я когда рисовал не знал реальных размеров — поэтому просто рисовал на глаз, как было бы оптимально.
Над ними слой — это Макетная плата (Breadboard)
На ней габариты Arduino, далее LCD экран, и далее штекер для подключения GPIO с RaspberryPi на макетную плату.
Вверху — вид компоновки сверху.
При этом показано размещение pwd штекера для RaspberryPi. Габариты блока с батарейками.
Кстати тут стало понятным, что физически в штекер должен быть воткнут провод, и должно быть пространство для него — поэтому от гнезда питания должно быть пространство, поэтому блок с батарейками должен быть сдвинут, и освободить место — я убрал 1 см сверух — это видно на рисунке, по контуру блока с батарейками.
Обычный штекер с GPIO на макетную плату — занимает полностью пространство сверху, поэтому поверх него ничего не сделать, но увидел вариант T-Cobber – в этом случае штекер становится T образным и подключение шлейфа к нему идёт сбоку и тем самым освобождая пространство над ним.
И как вариант, я нарисовал возможность переноса LCD на верх области занимаемой T-Cobber штекером, и соотв. Ардуино сдвигается так же, освобождая пространство для крепления других элементов.
И тут я решил посмотреть всё же размеры LCD экранов, и оказались они достаточно не маленькими — 52х80 мм, то есть по длине сопоставимо с Ардуино… поэтому надо будет решать в каждом случае по компоновке верхней зоны.
Да и по блоку питания, сегодня посмотрел размеры того контейнера что был заказан с polulu – и его размеры — 58x47x28 — что вполне вписываются в вариант указанный мной — главное что ширина не более 50мм, чтобы было пространство для MicroUSB разъёма питания на RaspberryPi.
Добавлю ещё сразу, что в эту компоновку надо будет включить ещё плату регулировки напряжения. Т.к. будет 6 батареек на 1.2В – то выходное напряжение из блока будет 7.2В.
Для RaspberryPi идёт MicroUSB питание — 5В.
Олег в наборе курса включил (Питание, регулятор 5-24 -> 5, 3.5А pololu) вот этот регулятор. Его габариты — 1.68″ x 0.46″ x 0.3″ — 4.2см х 1,1684см х 0,762 см, то есть грубо 4,5см х 1,5см х 1см. Его можно прикрепить к корпусу с батарейками, сторона, что смотрит на RaspberryPi, по габаритам хватает.
Далее мы встретились с Олегом, и он показал примерный вариант, который он нарисовал в SketchUp3d
Видно что подключение к RaspberryPi становится совершенно свободным, единственно внизу надо будет предусмотреть просто отверстие для удобной работы с SD картой, если RaspberryPi будет закреплена (кстати именно в rev2 появились места для крепления на плате).
Далее блок питания остался там же, на верхнем оргстекле показана макетная плата, к ней идёт шлейф GPIO, место сверху для Ардуионо, и подумал над 3им уровнем — для размещения всё того же LCD экрана (как вариант).
Справа в центре показан интересный вариант — если эту конструкцию поставить «на попа» — то можно эмулировать поведение робота решающего задачу следования за линией (Line Follower), то есть макетная плата должна подходить в притык к краю оргстекла, а RaspberryPi не должна выходить за границы нижнего оргстекла — тогда можно перемещать эти датчики на поверхности на которой нарисована линия — и анализировать данные от датчиков, и сигнализировать необходимую коррекцию движения с помощью светодатчиков например — направо надо или налево повернуть, чтобы линия оказалась в центре.
Мне кажется это важный момент чтобы можно было проделывать некоторые лабораторные близкие к логике управления роботом, но в упрощённой среде. Без управления сервоприводами. Но вся та же логика — будет полезна в реальном мобильном роботе, позднее.
Так же оргстекло выходит по размерам, по ширине за границы макетной платы — чтобы можно было удобно брать руками сбоку, и так же внизу должны быть ножки — чтобы конструкцию можно было легко захватывать руками снизу.
Шаг 6
Схема в SketchUp, что нарисовал Олег — мне понравилась, это выглядит действительно красиво, не то что мои рисунки, поэтому решил немного просветить себя 3д моделирование.
Установил SketchUp загрузил схему, что сделал Олег, и решил модицировать её, чтобы придать вид двух плоскостей, внизу RaspberryPi и сверху макетная плата.
После нескольких попыток получилось следующее:
и другой ракурс:
SketchUp — действительно удобная и простая программа, даже мне не работающему с ней до этого — удалось скомпоновать элементы, и сделать экспорт видов.
Поразбиравшись немного побольше с SketchUp3d – добавил прозрачность и фон, получилось это:
Результат
Сегодня пообщались с Олегом — он нарисует эту компоновку, посмотрели стойки в Крепике — есть на 40 мм. Что вполне подходит. Крепления будут по углам, и так же в центре для жесткости можно сделать. Так же подумали что сами дырки можно сделать в разных местах чтобы иметь свободу в вариантах крепления. Так же на надо будет определиться с толщиной оргстекла.
Олег закажет тестовые нарезки из оргстекла — будем на практике смотреть.
Выводы
Хоть я закончил Радиофак по специальности «Конструирование и технология электронно вычислительных систем», но как-то больше находился в области интернет разработки, и проектирования информационных систем.
Проектировать же реальные системы — не менее интересно и увлекательно.
Курс Робототехники интересен тем, что включая программирование (IT) он шире: здесь есть и конструирование и моделирование и прототипирование. И это интересно. Ведь пройдя один раз от начала: идея, подборка элементов, 3д модель, компоновка, разработки начинки, и до разработки, и получив в руках готовый работающий продукт — получаешь опыт и навык, благодаря которому можно разрабатывать другие устройства. 
Уведомление: Корпус мобильного робота и макетный стенд | Класс робототехники