Roboter bauen für anfänger. Ausgabe III - David Cook

Inhalt

Über den Autor (17)

Danksagungen (19)

Einführung (21)

Kapitel 1. Hallo, Robotermacher! (23)

• Vier Domänen (23)
• Amateur-Roboter-Anatomie (24)
• Steuerungssysteme (25)
• Strom (25)
• Sensoren (27)
• Antrieb und Interaktion mit der Umgebung (28)
• Andere Elemente (29)
• Körper (30)
• Bauprozess (31)
• Stück für Stück (31)
• Komponentenerstellung (31)
• Chillen und Spaß haben (32)
• Gefährten finden und helfen (32)
• Weiter in den Wald hinein (33)

Kapitel 2. Bezugsquellen für Tools und Komponenten (35)

• Kostenlose Informationen bestellen (35)
• Lesen Sie versteckte Informationen (37)
• Achten Sie auf die Tabellen (37)
• Teile zählen (37)
• Preise vergleichen (37)
• Geld sparen (38)

Kapitel 3. Sicherheitsregeln (41)

• Verwenden Sie Alter und Erfahrung (41)
• Anweisungen befolgen (41)
• Lesen von chemischen Etiketten (42)
• Schutzbrille tragen (42)
• Gläser aufhängen oder mit dem Glas nach oben hinstellen (43)
• Schutzkleidung verwenden (43)
• Für ausreichende Belüftung sorgen (43)
• Materialien und Werkzeuge richtig lagern (44)
• Informieren Sie darüber, was Sie tun und was Sie verwenden (44)
• Vor dem Essen waschen (44)
• Schadstoffe vermeiden (44)
• Blei (45)
• Merkur (45)
• Cadmium (46)
• Sichere RoHS-konforme Teile kaufen (46)
• Schock (47)
• Gleichstrom vs. Wechselstrom (47)
• Verwenden Sie wiederaufladbare Batterien und proprietäre Ladegeräte (47)
• Verwendung von Leistungsschaltern und RCDs (48)
• Auf Erdung achten (49)
• Trennen Sie die Stromversorgung (49)
• Halten Sie sich von gefährlichen Robotern fern (50)
• Wählen Sie die Größe der Motoren (50)
• Beleuchtung auswählen (50)
• Seien Sie ausgeruht und ausgeglichen (51)

Kapitel 4. Universelles digitales Messgerät (53)

• Wesentliche Merkmale (54)
• Es sollte ein digitales Messgerät sein (54)
• Anzahl der Anzeigestellen (54)
• Gleichspannungsmessung (55)
• Gleichstrommessung (55)
• Widerstandsmessung (55)
• Messleitungen oder Leitungen (55)
• Sicherung oder Überlastschutz (55)
• Nützliche Funktionen (56)
• Kapazitätsmessung (56)
• Diodenforschung (56)
• Stromkreis-Durchgangstest (56)
• Frequenzmessung (56)
• Füllwellenform messen (57)
• Automatische Bereichswahl (57)
• Automatische Abschaltung (58)
• Transistormessung (58)
• Doppelanzeige (58)
• Maximalwertmessung (58)
• Mindestwertmessung (59)
• Ständer (59)
• Zusatzfunktionen (59)
• Induktivitätsmessung (59)
• RS-232- oder USB-Kommunikationsschnittstelle (59)
• Oszilloskopfunktion (60)
• Hintergrundbeleuchtung (60)
• Pulsweitentimer (60)
• Temperaturmessung (60)
• Schallintensitätsmessung (61)
• Ereigniszähler (61)
• Balkendiagramm (61)
• Messwert halten (61)
• Sustain lesen (61)
• Logikzustandsmessung (61)
• Messwertspeicher (62)
• Relativmessung (62)
• Wegmessung (62)
• Erkennung der Überschreitung des eingestellten Niveaus (62)
• Griff oder Gummimanschette (62)
• AC-Funktionen (63)
• Wechselspannungsmessung (63)
• True-RMS-Messung (63)
• Wechselstrommessung (63)
• Holen Sie sich Hakenklemmen (63)
• Vergleich spezifischer Maßnahmen (64)
• Die Fähigkeiten des Billigzählers (64)
• Messgerätefähigkeiten im mittleren Bereich (66)
• Fähigkeiten des Messgeräts der höheren Klasse (67)
• Preise und Funktionen vergleichen (69)
• Andere Messgeräte (69)
• Arbeiten Sie nicht ohne Messgerät (69)

Kapitel 5. Werte und Einheiten

• Auswahl des metrischen Systems (71)
• Die Macht der Tausend entsorgen (71)
• "M" und "m" (73)
• Alternative zum griechischen "micro" (73)
• Shortcuts für Einheiten
• Wenn der Platz nicht ausreicht (74)
• Bestimmung der fehlenden Einheit 75
• Drei Ziffern entschlüsseln (76)
• Konvertieren von Farben in Werte 76
• Bestimmung des Werts eines Elements mit einem digitalen Messgerät (78)
• Ich habe die Grundlagen abgedeckt (78)

Kapitel 6. Ein Roboter, der einer Linie folgt (79)

• Streckenbau (80)
• Streckenbereich (80)
• Schienenbeleuchtung (80)
• Linie, die eine Route definiert (80)
• Kurven und Linienkreuzungen (82)
• Erstellen einer Route - Zusammenfassung (83)
• Auswahl der Robotergröße (83)
• Ich präsentiere "Sandwich" (84)
• Anatomie von "Sandwiches" (84)
• Sandwichkörper (89)
• Bau (92)

Kapitel 7. 9 Volt Batterien und Akkus (93)

• Batteriespannungsmessung (94)
• Messgerät für Spannungsmessung vorbereiten (94)
• Messergebnisse interpretieren (95)
• Eigenschaften von 9-Volt-Batterien und -Akkus (96)
• Empfehlungen für 9-Volt-Zellen (97)
• Empfohlene Links (97)
• Nicht empfohlene Links (100)
• Zellmarken und Hersteller (101)
• Die Verwendung von 9-Volt-Zellen in Robotern (102)
• Batteriehalterung (102)
• Lass uns mit dem Strom gehen (103)

Kapitel 8. Klemmen und Testspitzen (105)

• Krokodile haben heute Hunger (105)
• Spannhaken (106)
• Prüfen der Messleitungen (107)
• Einstellung des Durchgangsmessmodus (107)
• Unterbrechungstest (108)
• Ruhestromtest (109)
• Überbrückungsdraht-Verbindungstest mit Krokodilklemmen (109)
• Erkennung unerwünschter Anrufe
• Klempner mit Kabeln (111)

Kapitel 9. Widerstände (113)

• Begrenzung von Spannung und Strom mit Widerständen (113)
• Holen Sie sich einen Satz Widerstände mit unterschiedlichen Werten (114)
• Warum Größe und Toleranz wichtig sind 114
• Ausschnitte (115)
• Drahtschneider besorgen (115)
• Widerstand und Ohm (116)
• Widerstandsmessung (117)
• Interpretation des vom Messgerät angezeigten Widerstandswerts (117)
• Erkunden Sie die Widerstandsmessbereiche (118)
• Widerstandswert online prüfen (119)
• Kennzeichnung und Lagerung (119)
• Sammelbehälter für Teile (120)
• Widerstehen Sie der Versuchung, ein Stückchen zu springen (120)

Kapitel 10. Leuchtdioden (LEDs) (121)

• Eigenschaften von Leuchtdioden (121)
• Größen von LEDs (121)
• Formen von Leuchtdioden (123)
• Diodengehäuse-Transparenz (124)
• Betrachtungswinkel (125)
• LED-Farben (125)
• Helligkeit der LEDs (126)
• Effizienz von LEDs (127)
• Ein genauerer Blick auf den Aufbau der Diode (127)
• Mehrfarbige LEDs unterscheiden (128)
• Zweifarbige LEDs (129)
• Tricolor- oder Tristate-Dioden (129)
• Vollfarbige LEDs (129)
• Überprüfung der LEDs (130)
• Vorbereitung des Messgeräts für den Diodentest (130)
• Interpretieren der LED-Testergebnisse (131)
• Dioden im Satz (132)
• Wir leuchten den Weg (133)

Kapitel 11. Schalten Sie den Strom ein! (135)

• Kennenlernen der Artikelliste 135
• Prüfen von Teilen vor dem Zusammenbau (135)
• Lesen von Schaltplänen (136)
• Wir bauen eine Stromanzeigeschaltung (137)
• Kannst du das Licht sehen? (138)
• Einige Experimente mit der Stromanzeigeschaltung 138
• Aufgaben jedes Elements (138)
• Stromanzeigekreismessungen (138)
• Schaltungsspannungsmessung (139)
• Strommessung (142)
• Berechnung der Batterielebensdauer (143)
• Versuchen Sie nicht, die Spannung zu messen, wenn das Kabel in die Strommessbuchse (146) eingesteckt ist.
• Zusammenfassung des Schaltungswissens (147)

Kapitel 12. Bau von Prototypen ohne Hartlöten (149)

• Das Bedürfnis nach etwas Besserem (149)
• Lötfreie Montageplatten (149)
• Pinhole-Verbindungen (150)
• Anschlussdosen (154)
• Kontaktplatten sehr wünschenswert (155)
• Drähte zum Arbeiten mit Kontaktplatten (156)
• Jumper-Draht-Auswahl (157)
• So stellen Sie Ihre eigenen Schaltdrähte her (159)
• Abisolieren der Aderenden (159)
• Schneiden Sie den Draht auf die richtige Länge (160)
• Biegen der Drahtenden (161)
• Verbindungen (163)

Kapitel 13. Das Steckbrett für die Arbeit vorbereiten (165)

• Überlegungen zur Stromquelle
• Clips für 9 V Batterien (166)
• Strom an die Anschlussbuchsen anschließen (166)
• Auswählen eines Netzschalters (167)
• Was bedeutet SPDT? (168)
• Montieren des Netzschalters auf dem Steckbrett (169)
• Energiebusverbindung (169)
• Anpassen der Testspitzen des Messgeräts mit einem Überbrückungsdraht (170)
• Anschließen der unteren Stromschiene (171)
• Mittelspalt (171)
• Installation der Power-LED-Anzeige (171)
• Spannungsmessung an ausgewählten Punkten (172)
• Trimmleitungen 173
• Die ganze Wahrheit über den Netzschalter des Roboters (173)
• Bereit für mehr? (174)

Kapitel 14. Variable Widerstände (175)

• Potentiometer (175)
• Trimmpotentiometer (176)
• Drehen des Knopfes (177)
• Ankauf Trimmer (177)
• Potentiometermessungen (177)
• Eine Schaltung mit einer Leuchtdiode mit einstellbarer Helligkeit (179)
• Aufbau einer Schaltung mit einer Leuchtdiode mit einstellbarer Helligkeit (180)
• Diodenhelligkeitsausgleichsschaltung (180)
• Aufbau einer Schaltung, die es ermöglicht, die Helligkeit der LEDs auszugleichen (181)
• Cadmiumsulfid-Fotowiderstände (182)
• Auswahl an Fotowiderständen (182)
• Erfahrung mit einem Fotowiderstand (183)
• Lichtgesteuerter Schaltkreis (183)
• Ausgeglichene Helligkeitsleseschaltung (184)
• Teileliste (184)
• Sensoren paarweise (184)
• Auswahl an Fotowiderständen (185)
• Potentiometer für Widerstandsabgleich (186)
• Strombegrenzungswiderstand (186)
• Testpunkte (186)
• Umwandeln von Widerstand in Spannung mit einem Spannungsteiler (189)
• Wir bauen ein ausgewogenes Helligkeitsmesssystem (189)
• Unfähigkeit, die Helligkeitsmessschaltung abzugleichen (190)

Kapitel 15. Komparatoren (191)

• Spannungskomparator (191)
• Analyse des LM393-Chips 192
• Kauf von Komparatoren (194)
• Schaltung zum Helligkeitsvergleich mit Komparator (195)
• Vergleich des Schaltplans mit dem Schaltplan (195)
• Komponentenkennzeichnung (196)
• Verbundene und nicht verbundene Linien zeichnen (196)
• Funktionsprinzip einer Schaltung zum Vergleichen der Helligkeit mit einem Komparator (196)
• Liste der Elemente der Schaltung zum Vergleichen der Helligkeit mit Komparator (197)
• Aufbau einer Helligkeitsvergleichsschaltung basierend auf einem Komparator (197)
• Wir fügen Scheinwerfer hinzu (200)
• Dual-LED-Scheinwerferschaltungsbetrieb (200)
• Aufbau der Scheinwerferschaltung (202)
• Wir wiederholen den Trick mit dem Verbinden mehrerer Dioden (202)
• Wir schätzen die Einfachheit (203)

Kapitel 16. Transistorschalter (205)

• Was ist das "Plus" und "Minus" der Macht (206)
• Kennenlernen des Transistors 2907A (206)
• Testen mit einem Bipolartransistor (207)
• Prüfung mit einem Messgerät mit Transistormessbuchse (208)
• Testen des Transistors, wenn Sie das Datenblatt nicht haben (210)
• Testen des Transistors mit einem Messgerät, das nur mit dem Diodentestmodus ausgestattet ist (211)
• Messschaltungen für Bipolartransistoren (212)
• Schaltplan zum Testen von PNP-Transistoren (212)
• Aufbau einer Schaltung zum Testen von PNP-Transistoren (213)
• Schaltplan zum Testen von NPN-Transistoren (214)
• Aufbau einer Schaltung zum Testen von NPN-Transistoren (215)
• Schaltung zum Helligkeitsvergleich mit Transistoren (216)
• Berechnung der Begrenzungswiderstände (216)
• Aufbau einer Helligkeitsvergleichsschaltung mit Komparator und Transistoren (218)
• Zusammenfassung von PNP- und NPN-Transistoren 218

Kapitel 17. Gleichstrommotoren (219)

• Das Funktionsprinzip eines Gleichstrommotors (219)
• Ein Blick ins Innere eines Kommutator-Gleichstrommotors mit Permanentmagneten und Eisenkern (220)
• Wir schauen in den bürstenlosen Motor (223)
• Aufbau eines kernlosen Permanentmagnet-Kollektormotors (225)
• Eine einfache Schaltung mit einem Gleichstrommotor (226)
• Motor wählen (226)
• Batterieauswahl (227)
• Aufbau einer einfachen Schaltung mit einem Gleichstrommotor (227)
• Grundparameter von Gleichstrommotoren (228)
• Drehzahl von Gleichstrommotoren (229)
• Drehmoment der Motoren (231)
• Spannungskennlinien eines Gleichstrommotors (234)
• Stromkennlinien eines Gleichstrommotors (235)
• Wirkungsgrad des Gleichstrommotors (238)
• Motorvolumen (239)
• Elektrische Störung (Rauschen) vom Gleichstrommotor (239)
• Gewicht Elektromotoren (240)
• Motorabmessungen (240)
• Zusammenfassung der DC-Motoreigenschaften (241)
• Getriebemotoren (241)
• Getriebemotorstruktur (242)
• Übersetzungsverhältnis (243)
• Die Unvollkommenheit der Umwandlung von Geschwindigkeit in Drehmoment (245)
• Nachteile der Verwendung von Zahnrädern (245)
• Gegenüberstellung Planeten- und Stirnradgetriebe (246)
• Auswahl eines Getriebemotors (247)
• Was kommt als nächstes? (247)

Kapitel 18 Getriebemotoren hinzufügen (249)

• Getriebemotorauswahl (249)
• Einkauf von Getriebemotoren (250)
• Wir testen den Getriebemotor (251)
• Wir fügen unserer Helligkeitsvergleichsschaltung mit dem Komparator (253) Motoren hinzu.
• Wir lernen die Diode kennen (254)
• Anschließen von Motoren an die Helligkeitsvergleichsschaltung (255)
• Wir haben den elektronischen Teil fertiggestellt (257)

Kapitel 19. Die Räder (259)

• Radstruktur (259)
• Funktionen der Roboterräder (260)
• Luftfüllung (260)
• Reifenformen (261)
• Reifenbreite (261)
• Reifendurchmesser (263)
• Wir wählen Räder für den Roboter (265)
• Auswahl von Rädern für "Sandwiches" (266)
• Bestimmung des minimalen und maximalen Raddurchmessers (266)
• Ermittlung des maximalen Durchmessers in Abhängigkeit von der Drehzahl (268)
• Meine Räderauswahl für den Roboter „Sandwiches“ (268)
• Auswahl anderer Räder für das "Sandwich" (270)
• Reifenreinigung (272)
• Vorderräder (273)

Kapitel 20. Anschlüsse 275

• Andere Lösungen (275)
• Handwerkliche Verbindungselemente (276)
• Stecker mit 3D-Drucker drucken (276)
• Rohre (276)
• Rohrmaterialauswahl (276)
• Kaufen Sie Schläuche in der richtigen Größe (277)
• Mess- und Schneidrohre (279)
• Rohrlängen bestimmen und markieren 279
• Rohrschneiden (279)
• Schleifen einer Schnittkante (282)
• Testen von Schnittstücken 282
• LEGO Phillips-Achsen (283)
• Auswahl der richtigen Achslänge (283)
• Kauf von Kreuzachsen aus LEGO Steinen (284)
• Kleben der Verbinderteile (284)
• Entspannung von Elementen (284)
• Montage der Madenschraube (286)
• Bohrloch für Madenschraube markieren (286)
• Bohrständer (286)
• Bohren einer Madenschraube (288)
• Loch klopfen (288)
• Stellschraube (289)
• Wunderschöner Verbinder (289)

Kapitel 21. Lötausrüstung (291)

• Lötdraht (292)
• Flussmittel (293)
• Lötkolben (293)
• Lötkolbenständer (295)
• Schwamm (295)
• Zusatzhandgriff (296)
• Zinnextraktoren (297)
• Löten Schritt für Schritt (298)
• Betriebsbereit: Löten (298)

Kapitel 22. Löten und Fügen (299)

• Montage von Motoren und Schaltern (299)
• Montage von Motoren (300)
• Installieren des Linienfolgemodusschalters (311)
• Schaltung für LED-Beleuchtung "Motorraum" (315)
• Abschlussarbeiten (317)
• Löten (318)

Kapitel 23. Endmontage der Elemente auf dem Brett (319)

• Linientracker 319
• Optimierung der Roboterleistung (321)
• Punktlöten vs. PCB-Löten (322)
• Punktlöten des Line Trackers
• Testen des Robotersystems (330)
• Achtung niedriger Widerstand (330)
• Unlötstifte (331)
• Überprüfen Sie alle Stifte, die direkt mit der positiven Spannungsquelle (331) verbunden sind.
• Ganzkreis-Widerstandsmessung (331)
• Spannungsabfallmessung (333)
• Lötschweißerwärmung (333)
• Atem anhalten (334)

Kapitel 24. Der Körper oder das Gehäuse (335)

• Gehäuseauswahl (335)
• In den Wolken schaukeln oder das perfekte Gehäuse erfinden (335)
• Zu Boden bringen, d. h. nach verfügbaren Teilen suchen (335)
• Entwerfen Sie Ihr eigenes Gehäuse
• 3D-Druck (338)
• Verwendung fertiger Produkte (338)
• Gehäuse aus Sandwichcontainer (339)
• Schneiden von Löchern für Motoren (339)
• Montagemotoren (342)
• Montage des Motorstützrohrs (344)
• Installation von Motoren und Schläuchen (348)
• Installieren von Schaltern und Batteriehalter (348)
• Platine einbauen (350)
• Bohrungen für Potentiometer (354)
• Schneiden eines Fensters in den Behälterdeckel (354)
• Letzte Schritte 355
• Kompakt und fertig (355)

Kapitel 25. Betrieb des Roboters 357

• Fehlerbehebungen und Feinabstimmung 357
• Inspektionen (357)
• Testlauf Geradeausfahrt (361)
• Häufige Probleme lösen (361)
• Geht er geradeaus? (365)
• Jungfernfahrt (367)
• Steuerungsfehlerbehebung (367)
• Verbesserungsmöglichkeiten (368)
• Schutz vor falschem Batterieanschluss (368)
• Überspannungsschutz mit Kondensatoren (369)
• Verbesserung der Linie nach 370
• Zusammenfassung (372)

Kapitel 26. Ein einfacheres, kleineres und billigeres "Sandwich" (373)

• Modifikation des Sensormoduls (373)
• Widerstand des Lichtsensors verringern (373)
• Geradeausfahren (375)
• Modifizierung oder Kreation von Grund auf neu? (375)
• Kosten senken und Chancen erhöhen (375)
• Kleinere Fälle (378)
• Erhöhung der Funktionalität 380
• Kostensenkung (381)
• Ständiger Wandel 383

Kapitel 27. Weiterentwicklung (385)

• Roboterteile (385)
• Logikschaltungen (385)
• Mikrocontroller (386)
• Spannungsstabilisatoren (387)
• Kondensatoren (389)
• Die Nutzung von Sonnenenergie (390)
• Widerstandsnetzwerke (391)
• Knöpfe (392)
• DIP-Schalter (392)
• Pullover (393)
• Neigungssensor (394)
• Temperatursensoren (394)
• Berührungssensoren (395)
• Objekterkennung und Infrarot-Fernbedienung (395)
• Abstands- und Objektsensor (396)
• Quarzoszillatoren und Resonatoren (397)
• Ton (397)
• Relais (398)
• Zahnräder (399)
• Servomechanismen (400)
• Encoder, d. h. Messung der Drehzahl von Rädern (400)
• Displays (401)
• Drahtlose Steuerung und Datenübertragung (402)
• Tägliche Herausforderungen (402)
• Blumenbewässerungsroboter (402)
• Kompostwagen (403)
• Müllwagen (403)
• Fensterputzroboter (403)
• Dachwart (403)
• Miniatur-Schneepflug (403)
• Schneckenbändiger (404)
• Postbotenroboter (404)
• Berufe (404)
• Robocomp (404)
• Cybairbot (404)
• Roboterarena (404)
• PosRoboter (405)
• Eine Welt voller Möglichkeiten (405)

Anhang A (407)

• Ohmsches magisches Gesetz (407)
• Ohmsches Gesetz hilft bei der Auswahl der Begrenzungswiderstände (408)
• Hilfe zur Bestimmung der Stromstärke anhand der Spannung 408
• Der Schlüssel zum Ohmschen Gesetz (409)
• Weitere Wirkungen des Ohmschen Gesetzes (409)
• Dinge, die ich bei der Arbeit an diesem Buch versehentlich kaputt gemacht habe (410)
• Wie habe ich die 9V Batterie angeschlossen? (410)
• Geschmolzene Schalter (410)
• Sicherungen im Zähler durchgebrannt (411)
• Lass mich nochmal! (412)
• Korrekte Nomenklatur der Spannungen (412)
• Masse statt "Minus" der Stromversorgung (413)
• V mit Doppelbuchstaben (413)

Anhang B (415)

• Wir beginnen die Arbeit mit einem 3D-Drucker (415)
• Sprung nicht zu weit (416)
• Korrekturen schnell anwenden (417)
• Bedruckung von Motorsteckern (417)
• Komponentendesign 417
• Druckvorbereitungen (420)
• 3D-Druck (421)
• Abschließen eines Connectors 421
• Raddruck (422)
• Profilbildung (423)
• Kompromiss - Kombination zweier Projekte (424)
• Entwerfen eines Robotergehäuses 425
• Abdeckung (426)
• Selber machen (427)

Index (429)