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[家电]挑战自己~洞洞板做iRobot扫地机的虚拟墙电路并装入香水移动电源! [复制链接]

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离线edwardmjc
 
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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2014-02-23
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前段时间买了一台iRobot扫地机,挺好玩的,不过设计得有点折腾。卫生间什么的不让它进去,要么关门,要么用一种叫“虚拟墙”的配件。价格还不低。虚拟墙说白了就是一个发射红外线的小盒子而已,扫地机碰到了这红外线就掉头,起到“墙”的作用。网上已经有人开发出了兼容的虚拟墙,我也买了几个用,不过本着DIY的精神,还是想自己做着玩,而且要做得尽量小。
看中了一个单节版的香水移动电源,不错,外壳和供电问题都解决了。可是本人业余,电路自学的,PCB不会画。所以查了些资料,用洞洞板焊了一个,比较紧凑。学习过程持续2个月!翻烂了三极管、单片机的资料,呵呵。
以下是制作过程,电路就不画了,纯脑子想的。


先在洞洞板搭一个模型。用了两个LED做电量指示,有电的话30秒闪一下绿灯,没电的时候10秒闪一次红灯。3.3V单片机IO口设推挽模式接510欧电阻直接驱动LED。红外驱动用一个8050驱动,限流电阻用一个固定电阻加一个可调,方便调节虚拟墙拦截距离(红外光太强也不好,一是耗电,二是墙壁会反射)。下载器是用得淘宝上能够自动断电上电的那种,非常方便。单片机是STC15L104W,这个带W的有掉电唤醒定时器,很方便,不过淘宝卖得人不多。另外这个掉电定时器有致命BUG(我个人认为是),后面说。


这是逻辑分析仪的界面。真的是太好用了,强烈推荐买一个,网上才35吧。用来看红外输出频率、占空比什么的。精确调整占空比和频率能够发射得更远更省电。这里我用了三分之一的占空比。(单片机我用了4.5Mhz的频率,再低做不到了。)但是频率会在38KHz周围波动,最低到37K,据说是因为定时器的中断切换延迟。


原型机进行测试。把机器人用虚拟墙封在一个小区域。一开始总是冲出来。后来把发码间隔减小了0.01秒(真就这么点),就好了。一切完美,怎么着都出不来。


找来单节版香水移动电源。这里我想用它的外壳,和充电部分。升压部分不要,自制的电路直接从电池两级取点。先将USB母座焊下来。
然后用勾刀切割了2块洞洞板,这里只用一块,面积很小,如果算洞眼的话,也就5个*7个。不过这两块切了我一小时啊,太难了,没有切割机啊。。。


准备焊接。只有直插的单片机(贴片的也弄不上洞洞板),然后可调电阻、红外和HT7133是直插的。剩下的是贴片三极管、电阻、电容、LED。


焊完了,正面,紧凑吧,焊工太差,一开始不亮,才发现有虚焊。后来电池接反了,把HT7133烧了,又焊下来,重新换一个。可调电阻是调发射距离。


背面。洞洞板布线真的不容易,香水体积小,要放进去必须考虑很久。最终还是放弃了一个电容才完成布线的。


哈哈,放进去了,好像不是那么紧。。。


用钳子掰了外壳,盖上,终于完成了!


和iRobot扫地机合照。


正面看,红外发射、调节电阻、红绿两个LED。


最终测试,20分钟。结果完美。

最后说下感想,折腾是种乐趣。做这个学了挺多东西,原来三极管都不是很懂。单片机以前用5V的居多,现在觉得电池供电设备真是复杂,要考虑的太多了,一是供电,锂电池放点平台不太合适5V和3.3V,要升降压,而如果用镍氢,两节才2.4V,可能都不工作;二是省电,要不断考虑怎么少处在运作状态。STC这个单片机很适合我,尤其是那个掉电唤醒定时器,省掉了一个外部的唤醒电路。但是这个定时器内部频率较低,一般是32768Hz,最小间隔在488微妙,使用上有点不便。同时,我发现这个定时器频率受电压影响很大(STC说有温飘,应该影响较小),我3.3V工作,设为掉电0.11秒唤醒,如果电压下降(比如用了电池),到2.6V的时候,会变成0.17秒才唤醒,也差太大了。STC手册提到能从内存读取定时器频率,但是试了才发现读的是一个固定的数。现在我的办法是用锂电池稳压到3.3V,以防止定时器频率变化。
最后还想请教各位看客一个问题:如何测试耗电呢?我推测这个电路一直工作能运行1个月以上,平时工作电流也低,而且使断断续续的。曾经想用超级电容但后来觉得不可行。实在想不到如何测试了。还请赐教!
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