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Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi

Roboter Autos mit dem Raspberry Pi - 2019

Nach dem jetzt alle elektronischen Komponenten im frisch aufgebauten Chassis unterbracht sind geht es in diesem Beitrag um die Verkabelung. Diese fällt eigentlich recht einfach aus fordert aber dennoch etwas Konzentration wenn man zum ersten Mal solch ein Projekt selber umsetzt. Wichtig ist nur, dass man mit Ruhe an die Sache heran geht und lieber alles ein paar Mal prüft damit man nicht ausversehen einen Kurzschluss erzeugt und Komponenten das Rauchen anfangen oder Funkten fliegen.

Daher gehen wir jetzt Schritt für Schritt vor und Verkabeln alles schön nach der Reihe.

<Bild der Verkabelung aufnehmen>

Stromversorgung herstellen

Die Stromversorgung wird mit drei 18650 LiPo Batterien realisiert. Diese liefern ausreichend Spannung wenn diese in Reihe geschalten sind und haben genug mAh um das Roboter Auto auch lange mit Energie zu versorgen. Dank dem Batteriehalter ist die Stromversorgung auch recht zügig hergestellt. Sehr zu empfehlen ist ein Schalter der die Batterie vom Fahrzeug trennt. So kann man das Roboter Auto schnell einschalten und auch wieder ausschalten ohne Batterien aus dem Halter nehmen zu müssen oder ein Kabel aus einer Klemme lösen zu.

Das folgende Bild zeigt schematisch wie ich die Batterie am Motortreiber angeschlossen habe. Rechts im Bild ist die kleine Stiftleiste zu sehen die zentral im Roboter Auto verbaut wird und die Möglichkeit bietet eine 5V Stromversorgung mit GND herzustellen. Die 5V liefert der L298N Motortreiber und so können weitere Komponenten die der Ultraschall Sensor oder das OLED Display direkt mit einer 5V Spannung versorgt werden. Die Stiftleiste mit 6 bis 8 Pins für GND und 5V hat sich bei mir in vielen Roboter Projekten bereits bewährt und sollte immer zentral im Roboter verbaut werden.

OpenBot power supply

OpenBot power supply

Motortreiber am Arduino Nano anschließen

Der Motortreiber wird direkt an vier Pins des Arduino Nano angeschlossen. Wichtig zu verstehen ist, dass die Pins IN1 bis IN2 für den linken Motor vorgesehen sind und die Pins IN3 und IN4 für den rechten Motor. Die kleine Tabelle zeigt die Verkabelung noch mal mit der jeweiligen Pin Beschriftung.

Pin Motortreiber Pin Arduino Nano
IN1 D5
IN2 D6
IN3 D9
IN4 D10

Für die Verkabelung eigenen sich sehr gut die Female-to-Female Jumper Kabel. Es werden lediglich vier Stück gebraucht um die Verbindungen herzustellen wie in der Tabelle und auf dem nachfolgenden Bild erklärt. Anschließend ist der Motortreiber logisch mit dem Arduino Nano verbunden.

OpenBot Arduino Nano L298 H-Bridge

OpenBot Arduino Nano L298 H-Bridge

Ultraschall Sensor am Arduino Nano anschließen

Der Ultraschall sensor wird ebenfalls mit zwei Female-to-Female Jumper Kabeln mit dem Arduino Nano verbunden.

Ultraschall Sensor Arduino Nano
TRIG D12
ECHO D11

Das folgende Bild zeigt noch einmal die Verkabelung. Die Anschlüsse für GND und 5V werden am Stromverteiler des Roboter Autos angeschlossen. So wird der Ultraschall Sensor noch mit Energie versorgt und kann Entfernungen messen.

OpenBot ultrasonic sensor

OpenBot ultrasonic sensor

Drehzahlmesser am Arduino Nano Anschließen

Diesen habe ich leider selber noch nicht aber bereits bestellt. Sobald ich die Drehzahlmesser verbaut habe werde ich hier die Erklärung ergänzen. Bis dahin hilft die Erklärung auf der OpenBot Webseite weiter.

LEDs Richtungsanzeige

Da ich aktuell noch keine passenden LEDs habe wird die Beschreibung hier etwas später erfolgen. Bis dahin hilft die Erklärung auf der OpenBot Webseite weiter.

OLED Display SSD1306 am I2C Bus anschließen

Das OLED Display wird über den I2C Bus des Arduino Nano angeschlossen. Es werden wieder vier Female-to-Female Jumper Kabel benötigt. Das Vorgehen bei der Verkabelung sollte jetzt bereits geläufig sein.

OLED Display
Arduino Nano
SDA A4
SCL A5

Auch beim OLED Display wird, nach dem das OLED Display logisch mit dem Arduino Nano verbunden ist, die Stromversorgung über den Stromverteiler mit GND und 5V hergestellt. Anschließend ist das OLED Display einsatzbereit.

OLED-Display wiring

OLED-Display wiring

Getriebemotoren verkabeln

Die vier Getriebemotoren werden am L298N Motortreiber angeschlossen. Dabei werden immer die beiden linken Motoren zusammen angeschlossen und die beiden rechten Motoren zusammen angeschlossen. Da die Motoren jeweils auf der linken und rechten Seite um 180° zueinander verdreht verbaut werden müssen auch die Anschlusskabel über Kreuz angeschlossen werden. Andernfalls würden die Motoren nicht in die gleiche Richtung laufen und das Auto könnte nicht fahren.

Hinweis: Falls die Motoren bei einem Probelauf nicht in die gleiche Richtung laufen dann muss genau an dieser Verkabelung der Fehler behoben werden. Das klappt recht gut durch ausprobieren und vertauschen der Anschlusskabel je Seite.

L298N gear motor wiring

L298N gear motor wiring

Wenn alles verkabelt und angeschlossen ist dann sollte das Innere des Roboter Autos jetzt wie auf dem Bild zu Beginn dieses Beitrages aussehen.

<Erklärbild aufnehmen>

Zusammenfassung

Die Verkabelung sollte jetzt soweit komplett sein. Sicher gibt es kleine Unterschiede ob z. B. ein OLED Display verbaut wurde oder nicht. Aber wenn man sich Zeit lässt und in Ruhe alle Steckverbindungen setzt dann sollte es kein Problem sein den OpenBot zu verkabeln. Im nächsten Artikel geht es dann darum die Firmware auf den Arduino Nano aufzuspielen.


Artikel Übersicht OpenBot Roboter Auto:

OpenBot – Dein Smartphone wird zu einem autonomen Roboter Auto – Einleitung
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – benötigte Bauteile Teil 1-2
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – benötigte Bauteile Teil 2-2
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Chassis bauen
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Verkabelung
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Arduino Firmware aufspielen
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Android App und erster Probelauf
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Trainingsdaten aufzeichnen
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Trainingsumgebung einrichten
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – das neuronale Netz trainieren
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – Android Studio und Smartphone einrichten
OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – die eigene OpenBot Android App erstellen

Geplante Artikel in dieser Serie:

OpenBot – Dein Smartphone steuert ein Roboter Auto – OpenBot End-2-End Durchlauf
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