Edukatives Robotersystem SW-007 SKY WALKER Bauanleitung: Modell SW-007 © AREXX Engineering 2007 © Deutsche Übersetzung: AREXX - Die Niederlande - -
Inhaltsverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. A. Produktbeschreibung Sky Walker 3 Löttechnik 4 2.1 Benötigte Werkzeuge und Betriebsmittel 4 2.2 Löttechnik 5 2.3 Lötfehler orten und reparieren 6 Die Elektronik 7 3.1 Teileliste Elektronik-Komponenten Sky Walker 9 3.2 Löten der Komponenten 10 3.3 Test der Elektronikschaltung 11 3.4 Fehlerortungstabelle 12 Information Elektronikbauteile 13 Die Elektronikschaltung 17 5.
1. PRODUKTBESCHREIBUNG SKY WALKER Der Sky Walker ist ein elektronischer Roboter mit zwei integrierten Sensoren, die auf Geräuschen und Lichtstärke reagieren. Wenn die Sensoren des Sky Walkers ein Geräusch (z.B. ein Klatschen mit den Händen) hören oder eine Änderung der Lichtstärke registrieren, läuft der Roboter einige Sekunden vorwärts. Nicht nur das Verhalten des Roboters ist ein Riesenspaß. Auch der Aufbau ist interessant und lustig.
2. LÖTTECHNIK Vor dem Einbauen und Löten der Elektronikteile noch einige Ratschläge: Lesen Sie vor dem Löten zuerst die Lötanweisungen bis zum Ende durch. Arbeite genau in der Reihenfolge der Bauanleitung. Für Defekte, die entstehen durch Abweichung von der Bauanleitung, trifft die Gewährleistung nicht zu. Das richtige Werkzeug ist die halbe Miete ! 2.1 Benötigte Werkzeuge und Betriebsmittel: Lötkolben Elektronik-Lötdraht Löte mit einem Lötkolben mit einer Leistung zwischen 20 und 30 Watt.
2.2 Löttechnik: Benutze nur den von uns empfohlenen Lötzinn, der ein spezielles Flußmittel für Elektronik-Bauteile enthält. Andere Flußmittel sind ungeeignet. Die korrekte Haltung zum professionellen Löten: Lötkolben in der einen Hand Lötdraht in der anderen Hand. PASTE 1. Erhitze zuerst (einige Sekunden) die Anschluß-Fläche auf der Leiterplatte und den Drahtanschluß des Bauteils. 2.
2.3 Lötfehler orten und reparieren: Kalte Platine Zinn am Bauteilanschluß, aber nicht auf der Anschlußflache. Kaltes Bauteil Zinn auf der Anschlußfläche aber nicht am Bauteilanschluß. Drahtschluß Zwei Anschlußflächen am Drahtende mit einander verbunden. Zu wenig Zinn Zinn hat sich nicht gut geflossen. Lötschluß Zwei Anschlußflächen durch Zinnbrücke mit einander verbunden. Gute Lötverbindung Die Zinnfläche sieht glatt poliert aus.
3.
Komponente Montage Bestücksymbol Schaltplansymbol PHTR Transparent oder schwarz Schalter sig gnd Ansicht der Unterseite gn d sig Microfon ECM GND ist mit dem Metallgehäuse verbunden Glühlampe Rot Anschlußstift Kein Symbol MOTOR (Anschlußstift) SW (Anschlußstift) Motor + Batterie - -
3.1 Teileliste Elektronik-Komponenten: Widerstande 0,25 Watt; 5% Beschriftung: Anzahl: … 15 Ω … 1 KΩ … 3.9 KΩ … 27 KΩ … 47 KΩ … 100 KΩ … 2.2 MΩ (Braun, Grün, Schwarz, Gold) (Braun, Schwarz, Rot, Gold) (Orange, Weiß, Rot, Gold) (Rot, Violett, Orange, Gold) (Gelb, Violett, Orange, Gold) (Braun, Schwarz, Gelb, Gold) (Rot, Rot, Grün, Grün) 1 St. 4 St. 3 St. 1 St. 2 St. 2 St. 1 St. Regelbare Widerstand Beschriftung: Anzahl: … 100KΩ VR1, VR2 (104) 2 St.
3.2 Die Lötarbeit: Die Beschriftung der Leiterplatte und die Teilliste auf Seite 9 zeigen genau, wo Sie die Bauteile bestücken müssen. Sollten Sie sich die Position genauer ansehen wollen, steht Ihnen der nebenstehende Bestückplan zur Verfügung. Beim Bestücken einer Leiterplatte beginnen wir vorzugsweise mit den niedrigen Bauteilen. Das sind normalerweise die Widerstände. Schneide die Drahtenden kurz nach dem Einlöten ab, so daß Sie immer genug Platz zum Arbeiten haben.
3.3 Der Test der Elektronikschaltung Ehe Sie mit dem Mechanikteil beginnen, sollten Sie zuerst den Elektronikteil getrennt testen, um zu überprüfen ob dieser Teil einwandfrei funktioniert.
3.4 Fehlerortungstabelle Prüfschritte Die Glühlampen leuchten nicht • Überprüfen Sie die Drehlage der Batterie. • Überprüfen Sie die Polarität des Batteriehalters. • Überprüfen Sie die Batterie (ist die Batterie voll?). Die Glühlampen leuchten, aber der Sky Walter reagiert nicht auf Geräuschen. • Überprüfen Sie die Empfindlichkeit des Mikrofons. • Überprüfen Sie die Bauteile und Lötstellen, im Bereich der Mikrofonschaltung: ECM, R1, VR1, R8, C4, TR3, TR4, TR5 und TR6.
4. INFORMATION ELEKTRONIKBAUTEILE Glühlampe Ein Standard-Gegenstand in jedem Haushalt. Wegen der niedrigen Spannung verwenden wir Lampen mit einem Glühfaden, der elektrische Energie in viel Wärme und ein wenig Licht verwandelt. Der Wirkungsgrad ist gering, weil die Wärme ein Energieverlust ist, den wir eigentlich verhindern möchten. Deshalb verwenden wir als Leuchten soviel wie möglich LEDs, die einen besseren Wirkungsgrad aufweisen.
Widerstandsregler (POTI) Neben den Festwiderständen gibt es noch den Widerstandsregler, der auch Potentiometer heißt. Den Widerstandsregler gibt es in verschiedenen Ausführungen. Ein bekanntes Beispiel ist der Lautstärkeregler im Radio. Die Ausführung des Reglers im Roboter wird direkt auf der Leiterplatte bestückt. Sein Wert ist 100 kΩ. Dieser Potentiometer wird verwendet zur Regelung der Lichtsignalverstärkung und somit der Empfindlichkeit des eingebauten LED-Auge.
Transistor Der Transistor ist ein Halbleiter, der zum Verstärken oder zum Schalten verwendet wird. Der Transistor hat drei Anschlüsse: Basis, Emitter und Kollektor. Die Anschlüsse werden oft mit den Anfangsbuchstaben B, E, und C markiert. Der Transistor wird in verschiedenen Ausführungen gebaut. Zwei Hauptgruppen bilden die PNP- und NPNTransistoren. In den NPN-Transistoren wird der Strom genau andersherum geleitet als durch PNP-Transistoren.
IC = Integrated Circuit (integrierte Schaltung) "Integrated Circuit" bedeutet buchstäblich "integrierte Schaltung". Damit beschreiben wir eine Schaltung, in der mehrere Transistoren, Widerstände, und manchmal auch Kondensatoren einen Baustein bilden. Es gibt sehr viele unterschiedliche IC-Typen. Oft bilden sie Teilschaltungen, wie ein Verstärker, aber manchmal gar ein fast komplettes Produkt, wie ein Radio.
5. DIE ELEKTRONIKSCHALTUNG 5.1 Das Blockschaltbild MotorModul FilterModul Stromversorgung & Lampen Modul LichtsensorModul ZeitgeberModul GeräuschSensor Modul Zur Vereinfachung der Darstellung komplexer Schaltungen verwenden wir Blockschaltbilder. Im Blockschaltbild wird vereinfacht und übersichtlich dargestellt, wie die Elektronikschaltung des Roboters funktioniert. Dadurch sehen wir schnell, wozu die wichtigsten Bausteine dienen. Zuerst beschreiben wir die Funktionsblöcke.
5.2 Funktionsbeschreibung der Elektronikschaltung: Das obenstehende Schaltbild beschreibt die komplette Elektronikschaltung. Im nachfolgenden Abschnitt werden wir jedes Modul einzeln beschreiben: Geräuschsensormodul In dieser Schaltung wird ein elektronischer Kondensatormikrofon verwendet. Dieser Mikrofontyp ist sehr empfindlich. Eine besondere Eigenschaft dieses Mikrofons ist die Anwendung einer Spannung. Diese Betriebsspannung wird dem Mikrofon über Widerstand R1 aus der Batterie zugeführt.
Lichtsensormodul Spannung Signal Wenn es genügend Licht gibt, dann ist Phototransistor PHTR ausgeschaltet und sperrt den Strom. TR1 und TR2 sind dann gesperrt und die Spannung auf dem Knotenpunkt von R5 und C3 ist etwa so hoch wie die Batteriespannung. Wenn wenig oder nicht genügend Licht auf den Phototransistor einfällt, dann wird die PHTR leiten. Dadurch schaltet TR1 ein und leitet den Strom. Hierdurch schaltet auch TR2 ein und leitet den Strom ebenfalls.
6. DIE MECHANIK Hinweis: Lese diesen Abschnitt zuallererst durch ! Weichen Sie bitte nicht von der Reihenfolge in dieser Beschreibung ab. Damit vermeiden Sie Montagefehler. Wer die Reihenfolge genau verfolgt und ab und zu das Foto auf der Verpackung betrachtet, baut auf Anhieb einen perfekt funktionierenden Roboter. Schneide die Teile erst in dem Moment, wo Sie die Teile brauchen, aus dem Beinensatz. Gewaltanwendung ist überhaupt nicht notwendig.
Selbstzapfende Schrauben Schrauben mit einem selbstzapfenden Gewinde verhalten sich wie Holzschrauben, d.h. in einer Drehbewegung schneidet sich die Schraube ein Gewinde und dreht sich dabei fest in das Material. Dazu hat diese Schraubenart ein größeres Gewinde und eine schärfere Spitze als die normale Schraube. Die Schrauben mit einem selbstschneidenden Gewinde haben an der Spitze auch eine Aussparung, die den Schneidevorgang unterstützt.
6.1 Teileliste SKY WALKER Mechanik: Überprüfen Sie bitte die Liste vor Beginn der Montage auf Vollständigkeit ! Schraube Lang M3x30 4 St. M3x20 2 St. Rubber-Ring M3x12 6 St. Kurbel 2 St. Beinensatz Motorhalter 1 St. Mutter M2 M2x5 14 St. ø3x5 10 St. Getriebezahnrad Klein 1 St. Motor Schraube M2 2 St. 8 St. ø3x12 2 St. Metall-Ring M3 6 St. Federring M2 Getriebezahnrad Groß 1 St. 4 St. O-Ring M3 Buchse 2 St.
6.2 Bauanleitung für die Mechanikteile: Zur Montage der Motor benötigen Sie; Sortieren Sie bitte vor jeder Einbauphase immer zuerst die benötigten Bauteile, sowie aufgeführt in der Materialstückliste! Befestigung Motorhalter und Schalter 1 St. Motor 1 St. Zahnrad für Motor 1 St. Schalter 1 St. Trägerplattform 1 St. Motorhalter 1 St. Selbstschneidende Schraube M2,3x5 6 St. Schraube M2 6 St. Mutter M2 4 St.
Montage des rechten und linken Seitenträgers : Zur Montage der Seitenträgers benötigen Sie; Bauen Sie die Teile bitte in der angegebenen Reihenfolge zusammen: Seitenträger links 2 St. Seitenträger L & R 4 St. Winkel 4 St. M2x5 Bolzen Seitenträger Rechts Wichtig! Die Achsen auf dieser Seite! HINWEIS! Die Winkel müssen senkrecht zur Oberseite der Seitenträger montiert werden. Montage Zahnradachse: Zur Montage benötigen Sie; Kurbel 1 St. Seitenträger Links 1 St. Buchse Ø 3x5 1 St. Zahnradachse 1 St.
Zusammensetzung der Seitenträger: 1 St. Seitenträger links 1 St. Seitenträger rechts 1 St. Buchse Ø 3x5 1 St. Kurbel Zur Zusammensetzung der Seitenträger benötigen Sie; Befestigen Sie die Zahnradachse auf die Achse des Seitenträger. Drücke mit der Hand oder ticke sehr vorsichtig mit einem kleinen Hammer. Ø 3x5 Kurbel ACHTUNG! Sorge dafür daß die Kurbel parallel sind. Zur Montage benötigen Sie; Zusammensetzung der Beine: M3 Mutter Montiere die Beine nach der Abbildung.
Montage der Hinterbeine an die Seitenträger: Zur Montage der Hinterbeine benötigen Sie; M3 Mutter M3 O-Ring ! Oben Achte auf den Richtige Platz in der Kurbel 1 St. montierte Seitenträger 2 St. montierte Hinterbeine 2 St. Federring M3 2 St. M3 Mutter ! Unter Achtung! Sorge dafür, daß die Beine beim Kurbel um 180º zueinander verschieben sind (sehe abbildung). Rechts Hinter Links Hinter Oben Unter Montage der Vorderbeine an die Seitenträger: Zur Montage der Vorderbeine benötigen Sie; 1 St.
Montage der Kuppelstange an die Vorderbeine: Zur Montage der Kuppelstange benötigen Sie; Zusammengebaute Seitenträgersatz 2 St. M3x12 Bolzen 2 St. Federringen M3 2 St. M3 Mutter 2 St. Ø 3x5 Buchse M3x12 Ø 3x5 M3 O-Ring Ø 3x5 M3 Mutter Montiere die Kuppelstangen nach der Abbildung. Links Hinter M3x12 Endmontage der Hinterbeine: Zur Endmontage benötigen Sie; Zusammengebaute Seitenträgersatz 2 st. M3 x 28 Bolzen 2 st. M3 Mutter 2 st.
Montage der Zahnräder: Zur Montage der Zahnräder benötigen Sie; Kranzrad Zusammengebaute Seitenträgersatz 1 St. Montierte Trägerplattform 1 St. Kranzrad 1 St. Getriebezahnrad groß 1 St. Getriebezahnrad klein 4 St. M2x5 Bolzen Montiere die Zahnräder im Nummernreihefolge 1,2,3. Getriebezahnrad groß Getriebezahnrad Klein Seitenträger rechts ist auf diese Abbildung nicht dargestellt damit das Geamtbild übersichtlich bleibt.
7. TEST UND ENDMONTAGE SKY WALKER 7.1 Funktionstest: Dies ist einer einfache Test um zu überprüfen ob die Beine sich gut bewegen. Schließe die Batterie direkt auf das blaue und auf das orange Kabel des Motors an, wie die Skizze zeigt. In diese Schritt is die Polarität nicht wichtig! Wenn die Beine sich nicht richtig bewegen, ist eine Kontrolle nach unterstehender Liste erforderlich. PROBLEM Der Motor dreht, aber die Zahnräder bewegen sich nicht.
7.2 Endmontage: Zur Endmontage benötigen Sie; Abmontiertes Untergestell 1 St. Montierte Leiterplatte 3 St. M2,6x6 Bolzen mit selbstschneidenden Gewinde Schiebe die vier Kabel durch die Löcher und schraube die Leiterplatte fest mit 3 selbstschneidenden Schrauben. Schliesse die Kabel an, laut Tabelle.
TESTEN UND ABGLEICH DER SKY WALKER ROBOTER: *) Schalten Sie den Betriebsschalter ein (Die Lampen leuchten jetzt auf). 1) Klatschen Sie mit den Händen. 2) Der Sky Walker sollte einige Sekunden vorwärts gehen und dann automatisch anhalten. 3) Schirmen Sie den Lichtsensor mit der Hand ab. 4) Der Sky Walker sollte einige Sekunden vorwärts gehen und dann automatisch anhalten HINWEIS: Empfindlichkeitseinstellung für den Geräuschsensor mit VR1. Empfindlichkeitseinstellung für den Helligkeitssensor mit VR2.
8. FUNKTIONSWEISE DER MECHANIK Die Mechanik des Sky Walker Roboters besteht im wesentlichen aus zwei Teilen. Der erste Teil ist das Getriebe, der die Leistung der Motorachse auf die Antriebsachse überträgt. Der zweite Teil setzt die Drehbewegung der Antriebsachse um in die Bewegung der Radern. 1. Die Uebertragung der mechanischen Leistung. Zahnräder, Antriebsriemen, Stangen, Kurbel, Wellen und Ketten können Energie übertragen.
Appendix A WECHSEL- und GLEICHSPANNUNGEN 1,5 Volt Batterie Typ AA oder AAA Auf Seite 15 haben wir bereits einige Informationen zur Batterie dokumentiert, aber… es gibt noch einiges mehr zu diesem Thema zu berichten. Die Betriebsspannung der Batterie ist ziemlich gering und in unserem Fall eine ungefährliche Gleichspannung. Dagegen ist die Netzspannung der Steckdosen in unseren Wohnungen eine SEHR GEFÄHRLICHE Wechselspannung von 120 oder 230 Volt (abhängig vom Land, wo Sie sich befinden).
INDIVIDUELLE SKY WALKER Wenn Sie möchten, gestalten Sie doch mal einen individuellen Sky Walker. Dazu schneiden Sie Symbole und Buchstaben aus Papier (oder aus farbiger Folie) und befestigen diese Symbole mit durchsichtigem Klebeband oder Klebstoff. So gestalten Sie einen individuellen Sky-Walker.
