Το πρώτο βήμα για την αυτονομία

Μέχρι τώρα το hydrobot συμπεριφέρετε περισσότερο ως ένα τηλεκτατευθυνόμενο υποβρύχιο παρά ως ένα ρομπότ, που χαρακτηρίζεται από την αυτονομία (πλήρη ή μερική).
Ακόμη και η εισαγωγή του κυκλώματος των αισθητήρων φαινομενικά δεν αλλάζει αυτό το γεγονός, αφού το μόνο που κάνει είναι η απλή συλλογή θαλάσσιων μετρήσεων.

Ωστόσο μην απογοητεύεστε. Υπάρχει η δυνατότητα να μετατρέψετε σχετικά εύκολα το hydrobot σε ρομπότ. Σε αυτό το άρθρο περιγράφεται το πρώτο και βασικότερο βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση.

Το κύκλωμα των αισθητήρων
Ξεκινάμε κοιτώντας προσεκτικότερα το κύκλωμα των αισθητήρων (hydrobot sensor). Εύκολα θα διαπιστώσουμε ότι βασίζεται σε έναν μικροελεγκτή. Ο μικροελεκτής μοιάζει με έναν επεξεργαστή σαν αυτόν που υπάρχει στον ηλεκτρονικό υπολογιστή, που έχουμε στα σπίτια μας. Η διαφορά είναι ότι ο μικροελεκτής έχει μικρότερη ισχύ από αυτόν του PC.
Λόγω αυτής της ομοιότητας, ο μικροελεκτής του κυκλώματος των αισθητήρων, θα μπορούσε να αποτελέσει και τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο του μελλοντικού μας ρομπότ

 

Το βασικό μοντέλο ενός απλού ρομπότ φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Παρατηρούμε ότι πέρα από τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο, ένα ρομπότ απαιτεί τους αισθητήρες (που του επιτρέπουν να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον), αλλά και από ένα ή περισσότερα κινητά μέλη.

Σημείωση: Παρατηρήστε τη φορά των βελών 

Πριν γίνει η εισαγωγή των τιμών των αισθητήρων στον ηλεκτρονικό εγκέφαλο, είναι απαραίτητη η μετατροπή τους σε ψηφιακή μορφή. Αυτό γίνεται από ειδικά ηλεκτρονικά κυκλώματα που λέγονται αναλογικοί-ψηφιακοί μετατροπείς (ADC: Analog to Digitral Converters). Αυτό είναι απαραίτητο γιατί οι πλειοψηφία των αισθητήρων βγάζουν ένα αναλογικό σήμα στην έξοδό τους (άλλωστε ζούμε σε έναν αναλογικό κόσμο). Καμιά φορά πριν την εισαγωγή του σήματος στον ADC, απαιτείται η κατάλληλη προετοιμασία του σήματος από ειδικά ηλεκτρονικά κυκλώματα, αλλιώς θα παρουσιαστούν προβλήματα στην μετατροπή.
Μετά την ψηφιοποίηση, ο ηλεκτρονικός εγκέφαλος μπορεί να επεξεργαστεί τα δεδομένα και να αποκριθεί καταλλήλως. Μια τέτοια απόκριση θα μπορούσε να ήταν η κατάλληλη μετακίνηση των κινητών μελών του.
Επειδή τα κινητά μέλη συνήθως αποτελούνται από κινητήρες, είναι απαραίτητη η μεσολάβηση ειδικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων οδήγησης. Τα κυκλώματα αυτά μετατρέπουν τα σήματα που λαμβάνουν από τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο σε κατάλληλη μορφή, ώστε να γίνεται «αντιληπτή» από τους κινητήρες των κινητών μελών.
Με πιο απλά λόγια, μετατρέπουν τα σήματα τάσης που λαμβάνουν από τον μικρολεγκτή σε αντίστοιχα σήματα ικανού ρεύματος το οποίο και «οδηγεί» τους κινητήρες (Σημείωση: Οι κινητήρες βασίζονται στη δημιουργία μαγνητικών πεδίων από πηνία. Το μαγνητικό πεδίο για να δημιουργηθεί απαιτεί το ροη ηλεκτρικού ρεύματος).

Οι σύγχρονοι μικροελεκτές διαθέτουν ενσωματωμένους αναλογικούς-ψηφιακούς μετατροπείς, οπότε σε αρκετές περιπτώσεις μπορούμε να εισάγουμε απ” ευθείας το σήμα των αισθητήρων στις εισόδους του. Σε άλλες περιτπώσεις θα πρέπει να παρεμβληθεί ένα κύκλωμα προετοιμασίας, όπως περιγράφεται και στο μπλοκ διάγραμμα.

Ωστόσο δε συμβαίνει το ίδιο και με τους κινητήρες. Για αυτούς, είναι απαραίτητη η χρήση εξωτερικών κυκλωμάτων οδήγησης. Υπάρχουν ειδικοί κινητήρες που διαθέτουν ενσωματωμένο το κύκλωμα οδήγησης (π.χ. σερβοκινητήρες) και μπορούν να συνδεθούν απ” ευθείας σε μια έξοδο του μικροελεγκτή.
Οι κινητήρες όμως του hydrobot δεν διαθέτουν ενσωματωμένο ένα τέτοιο κύκλωμα, με αποτέλεσμα να χρειάζεται να το φτιάξουμε μόνοι μας (ή να αγορασουμε κάποιο έτοιμο από το εμπόριο).

 

Συγκρίνοτας το κύκλωμα των αισθητήρων με το μπλοκ διάγραμμα ενός απλού αυτόνομου ρομπότ
Αν προσπαθήσουμε να συγκρίνουμε προσεκτικά το κύκλωμα των αισθητήρων (hydrobot sensor) με το μπλοκ διάγραμμα ενός αυτόνονου ρομπότ, όπως παρουσιάστηκε παραπάνω, θα διαπιστώσουμε ότι διαθέτει σχεδόν όλα τα απαραίτητα κυκλώματα (εκτός από ένα).
Παρατηρούμε λοιπόν ότι διατέτει ηλεκτρονικό εγκέφαλο, τους αισθητήρες αλλά και τα κυκλώματα προετοιμασίας του σήματος (όπου φυσικά αυτά είναι απαραίτητα). Ο ADC είναι ενσωματωμένως στον μικροελεγκτή.
Το hydrobot φέρει τρεις προπέλες για την πλοήγησή του στο νερό, οι οποίες και περιστρέφονται με τη βοήθεια τριών κινητήρων συνεχούς ρεύματος. Οι προπέλες μαζί με τους κινητήρες, αποτελούν και τα κινητά μέλη του hydrobot στο μπλοκ διάγραμμα.

Τα μοναδικά εξαρτήματα που δεν υπάρχουν ενσωματωμένα στο κύκλωμα των αισθητήρων, είναι τα τρία κυκλώματα οδήγησης των ηλεκτρικών κινητήρων (και για αυτό το λόγο στο διάγραμμα το αντίστοιχο μπλοκ φαίνεται με κόκκινο χρώμα).
Έτσι το μόνο που απομένει για να δώσουμε αυτονομία στο hydrobot είναι η κατασκευή αυτών των κυκλωμάτων οδήγησης.
Στην προκειμένη περίπτωση τα ειδικά αυτά κυκλώματα οδήγησης ονομάζονται h-bridges (γέφυρες Η) και αποτελλούνται από μερικά απλά (και φθηνά) εξαρτήματα.

Λόγω του απλού σχεδίου και οι τρεις γέφυρες μπορούν να κολληθούν σε μια μικρή διάτρητη πλακετα, η οποία με τη σειρά της τοποθετείται στην πλακέτα του κυκλώματος των αισθητήρων, όπως φαίνεται στις επόμενες εικόνες:

Περισσότερες λεπτομέρειες και οδηγίες για το πώς μπορείτε να φτιάξετε τη δική σας πλακέτα, θα βρείτε στον επόμενο σύνδεσμο: Κύκλωμα οδήγησης κινητήρων