Comment câbler un robot FRC

Note

Ce document détaille le câblage des composants électronique de base pour un robot, afin de faire des tests de prototypage.

Some images shown in this section reflect the setup for a Robot Control System using SPARK or SPARK MAX Motor Controllers. Wiring diagram and layout should be similar for other motor controllers. Where appropriate, two sets of images are provided to show connections using controllers with and without integrated wires.

Un survol des étapes

Diagramme détaillé de tous les composants et de la façon dont ils sont connectés.

Diagramme gracieuseté de l’équipe FRC® 3161 et Stefen Acepcion.

Rassembler des Matériaux

Localisez les outils et composants de système de contrôle suivants

  • Matériaux du Kit:

    • Power Distribution Hub (PH) / Power Distribution Panel (PDP)

    • roboRIO

    • Pneumatics Hub (PH) / Pneumatics Control Module (PCM)

    • Radio Power Module (RPM) / Voltage Regulator Module (VRM)

    • Radio OpenMesh (avec câble d’alimentation et câble Ethernet)

    • Lumière de Signal de Robot (RSL)

    • 4x SPARK MAX ou d’autres contrôleurs de moteur

    • 2x câbles en Y PWM

    • Disjoncteur 120A

    • 4x Disjoncteur 40A

    • Fil rouge 6 AWG (16 \(mm^2\))

    • Fil rouge/noir 10 AWG (6 \(mm^2\))

    • Fil rouge/noir 18 AWG (1 \(mm^2\))

    • Câble torsadé CAN jaune/vert 22 AWG (0.5 \(mm^2\))

    • 8x Pairs of 10-12 AWG (4 - 6 \(mm^2\)) (Yellow) quick disconnect terminals (16x ring terminals if using integrated wire controllers)

    • 2x Connecteurs de batteire Anderson SB50

    • Cosses pour bornes de raccordement 6 AWG (16 \(mm^2\))

    • Batterie 12V

    • Ruban électrique Rouge/Noir

    • Ruban Velcro avec double bande adhésive, ou vis

    • Attaches de style Ty-rap ou Zip Ties

    • Contreplaqué 1/4″ ou 1/2″ (6-12 mm)

  • Outils Nécessaires:

    • Outil spécialisé pour le branchement aux connecteurs Wago ou encore petit tournevis à tête plate.

    • Minuscule tournevis à tête plate (style réparation de lunettes)

    • Pinces coupantes, Pince à dénuder et pinces à sertir

    • Clé à 6 pans ou tourne-écrou de 7/16″ (11 mm peuvent fonctionner si le système impérial n’est pas disponible)

    • Additional 7/16 » wrench/nut driver or Philips head screw driver

    • For CTR PDP only: 5 mm Hex key (3/16 » may work if metric is unavailable)

    • For CTR PDP only: 1/16 » Hex key

Comment créer le panneau de support pour le Système de Contrôle

Pour le panneau-prototype, coupez un morceau de matériau de 1/4″ ou 1/2″ (6-12 mm) (bois ou plastique) d’environ 24″ x 16″ (60 x 40 cm). Pour un panneau de contrôle «Robot Quick Build» voir la documentation de support pour la carte de taille appropriée pour la configuration de châssis choisie.

Disposer les Composants du Système de Contrôle de Base

A basic wiring layout with CTR components.

Disposez les composants sur le panneau. Un exemple de disposition est illustré dans l’image ci-dessus.

Comment fixer les Composants

Utilisation de zipties pour sécuriser les composants sur le socle.

En utilisant le ruban Velcro ou la quincaillerie, attachez tout les composants au panneau. Notez que lors des tournois FRC, les contacts entre les robots peuvent être intenses, et le Velcro peut quelquefois se détacher. L’usage de vis et écrous est de loin supérieur comme une façon de fixer les composants électriques de grande taille. Ou encore, l’emploi de zip-ties peut être adéquat.

Attach Robot Side Battery Connector

The next step will involve using the Wago connectors on the PDH. To use the Wago connectors, open the lever, insert the wire, then close the lever. Two sizes of Wago connector are found on the PDH:

  • Main power connectors: Accept 4 - 18 AWG (.75 - 25 \(mm^2\)), strip 20 mm (~3/4 »)

  • High current channel connectors: Accept 8 - 24 AWG (.25 - 10 \(mm^2\)), strip 12 mm (~1/2 »)

Pour maximiser la résistance mécanique à l’arrachement et minimiser la résistance électrique, les fils ne doivent pas être étamés (et idéalement non- torsadés) avant d’être inséré dans le connecteur Wago.

Highlights the location of the terminal lugs on the PDH and circuit breaker.

Requires: Battery Connector, 6 AWG (16 \(mm^2\)) terminal lugs, 7/16 » (11 mm) Box end

Attach terminal lug to positive (red) wire of battery connector. Strip .75 » off the black wire.

Lift the lever above the black main power input terminal on the PDH until it clicks into place. Insert the wire. Pull the lever down to secure the wire.

À l’aide d’une clé à 6 pans de 7/16″ (11 mm), retirez l’écrou du côté « Batt » du disjoncteur principal et fixez la borne positive du connecteur de batterie.

Wire Breaker to Power Distribution

Show the circuit breaker wired to the PDH.

Requires: 6 AWG (16 \(mm^2\)) red wire, 1x 6 AWG (16 \(mm^2\)) terminal lugs, 7/16 » (11 mm) wrench

Secure one terminal lug to the end of the 6 AWG (16 \(mm^2\)) red wire. Using the 7/16 » (11 mm) wrench, remove the nut from the « AUX » side of the 120A main breaker and place the terminal over the stud. Loosely secure the nut (you may wish to remove it shortly to cut and strip the other end of the wire). Measure out the length of wire required to reach the positive terminal of the PDH.

  1. Cut and strip the other end of the red wire.

  2. Using the 7/16 » (11 mm) wrench, secure the wire to the « AUX » side of the 120A main breaker.

  3. Lift the lever on the positive (red) input terminal of the PDH, insert the wire, then close the terminal.

Insulate power connections

Mettre du ruban adhésif autour des connecteurs pour les isoler.

Requires: Electrical tape

Using electrical tape, insulate the two connections to the 120A breaker.

L’alimentation du Contrôleur de Moteur

Wiring power from the PDH to motor controllers.Connexion de l'alimentation à un contrôleur de moteur Spark avec bornes en anneau.

Requires: Wire Stripper Terminal Controllers only: 10 or 12 AWG (4 - 6 \(mm^2\)) wire , 10 or 12 AWG (4 - 6 \(mm^2\)) fork/ring terminals, wire crimper

Pour SPARK MAX ou d’autres contrôleurs de moteur avec fil intégré (image du haut) :

  • Cut and strip the red and black power input wires, then insert into one of the Wago terminal pairs.

Pour les contrôleurs de moteur avec bornes (image du bas):

  1. Cut red and black wire to appropriate length to reach from one of the Wago terminal pairs to the input side of the motor controller (with a little extra for the length that will be inserted into the terminals on each end)

  2. Dénudez une extrémité de chaque fil, ensuite insérez dans les bornes Wago.

  3. Dénudez l’autre extrémité de chaque fil, et sertissez une cosse en anneau ou à fourchette.

  4. Relier le terminal aux terminaux d’entrée du contrôleur de moteur (rouge à +, noir à -)

Les connecteurs Weidmuller

Certains connecteurs pour le bus CAN et l’alimentation basse puissance utilisent une série de connecteur de type Weidmuller LSF. Voici quelques conseils à retenir lorsque vous utilisez ce type de connecteur pour obtenir les meilleurs résultats:

  • Le fil doit être de 16 AWG (1,5 \(mm^2\)) à 24 AWG (0,25 \(mm^2\)) (consultez les règles pour vérifier le calibre requis pour le câblage d’alimentation)

  • Les extrémités des fils doivent être dénudées d’environ 5/16″ (~ 8 mm)

  • Pour insérer ou retirer le fil, appuyez sur le petit picot, ou « bouton » correspondant pour ouvrir la borne.

Après avoir fait la connexion, vérifiez que c’est propre et sécurisé:

  • Vérifiez qu’il n’y a aucun brin de fil qui dépasse à l’extérieur du connecteur, ce qui pourrait causer un court-circuit

  • Tug on the wire to verify that it is seated fully. If the wire comes out and is the correct gauge it needs to be inserted further and/or stripped back further. Occasionally the terminal may remain stuck open with the wire inserted and the button released even if the wire is stripped and inserted properly; in these cases wiggling the wire in and out a small amount will often allow the connector to latch shut and grip the wire.

L’alimentation du roboRIO

Power coming from the PDH to the roboRIO.Power going into the roboRIO.

Requires: 10A mini fuse, Wire stripper, very small flat screwdriver, 18 AWG (1 \(mm^2\)) Red and Black

  1. Insert the 10A fuse into the PDH in one of the non-switchable fused channels (20-22).

  2. Strip ~5/16 » (~8 mm) on both the red and black 18 AWG (1 \(mm^2\)) wire and connect to the corresponding terminals on the PDH channel where the fuse was installed

  3. Mesurez la longeur nécessaire pour atteindre l’entrée d’alimentation sur le roboRIO. Prenez soin de laisser une longeur suffisante pour acheminer les fils autour de tout autre composant tel que la batterie et pour allouer assez de longueur pour gérer convenablement la disposition des câbles.

  4. Coupez et dénudez le fil.

  5. En utilisant le minuscule tournevis à tête plate, connectez les fils aux bornes d’alimentation du roboRIO (rouge à V, noir à C). Assurez aussi que le connecteur d’alimentation est vissé solidement au roboRIO.

Radio Power

Power going from the PDH to the RPM.Power going into the RPM.

Nécessite: une pince à dénuder, un petit tournevis plat (en option), un fil rouge et noir 18 AWG (1 \(mm^2\)):

  1. Insert the 10A fuse into the PDH in one of the non-switchable fused channels (20-22).

  2. Strip ~5/16 » (~8 mm) on the end of the red and black 18 AWG (1 \(mm^2\)) wire and connect the wire to the corresponding terminals on the PDH.

  3. Measure the length required to reach the « 12V Input » terminals on the Radio Power Module. Take care to leave enough length to route the wires around any other components such as the battery and to allow for any strain relief or cable management.

  4. Coupez et dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) de l’extrémité du fil.

  5. Connect the wire to the RPM 12V Input terminals.

Pneumatics Power (Optional)

Power going from the PDH to the PH.Power going into the PH.

Nécessite: une pince à dénuder, un petit tournevis plat (en option), un fil rouge et noir 18 AWG (1 \(mm^2\))

The Pneumatics Hub can be wired to either a non-switchable fused port on the PDH with a 15A or smaller fuse or to a circuit breaker protected port with a breaker up to 20A.

  1. Dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) à l’extrémité du fil rouge et noir 18 AWG (1 \(mm^2\)).

  2. Connect the wire to the PDH in one of the two ways described above

  3. Measure the length required to reach the red terminals on the short end of the PH labeled +/-. Take care to leave enough length to route the wires around any other components such as the battery and to allow for any strain relief or cable management.

  4. Cut and strip ~5/16 » (~8 mm) from the other end of the wire.

  5. Connect the wire to the PH input terminals.

Ethernet Cables

Picture of the RPM.Picture of the radio.

Requires: 2x Ethernet cables

  1. Connect an Ethernet cable from the RJ45 (Ethernet) socket of the roboRIO to the port on the Radio Power Module labeled roboRIO.

  2. Connect an Ethernet cable from the RJ45 socket of the radio closest to the barrel connector socket (labeled 18-24v POE) to the socket labeled WiFi Radio on the RPM

Les dispositifs CAN

roboRIO to Pneumatics CAN

roboRIO CAN connection.PH CAN connection.

Necessite: Pince à dénuder, Petit tournevis à tête plate (optionnel), Câble jaune/vert CAN torsadé

  1. Dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) de chacun des fils CAN.

  2. Insérez les fils dans les bornes approprié sur le roboRIO (Jaune->YEL, Vert->GRN).

  3. Mesurez la longueur nécessaire pour atteindre les bornes CAN du PCM (l’une des deux paires disponibles). Coupez et dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) cette extrémité des fils.

  4. Insert the wires into the appropriate color coded CAN terminals on the PH. You may use either of the Yellow/Green terminal pairs on the PH, there is no defined in or out.

Pneumatics to PD CAN

PH CAN connection.PH CAN connection.

Necessite: Pince à dénuder, Petit tournevis à tête plate (optionnel), Câble jaune/vert CAN torsadé

  1. Dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) de chacun des fils CAN.

  2. Insert the wires into the appropriate CAN terminals on the PH.

  3. Measure the length required to reach the CAN terminals of the PDH (either of the two available pairs). Cut and strip ~5/16 » (~8 mm) off this end of the wires.

  4. Insert the wires into the appropriate color coded CAN terminals on the PDH. You may use either of the Yellow/Green terminal pairs on the PDH, there is no defined in or out.

Motor Controller Signal Wires

Câbles PWM allant du roboRIO au contrôleur de moteur Spark.

Cette section explique comment brancher les contrôleurs SPARK MAX à l’aide des signaux de commande PWM. Il s’agit d’un point de départ recommandé car il est moins complexe et plus facile à dépanner que le fonctionnement du réseau CAN. Les MAX SPARK (et de nombreux autres contrôleurs de moteurs FRC) peuvent également être câblés à l’aide de CAN qui permet une configuration plus facile, les fonctionnalités avancées, de meilleures données de diagnostique et réduit la quantité de fils nécessaires.

Nécessite: 4x adaptateurs SPARK MAX PWM (si vous utilisez SPARK MAX), 4x câbles PWM (si les contrôleurs sont sans fils ou adaptateurs intégrés, autrement facultatif), 2x câble en Y PWM (facultatif)

Option 1 (connexion directe):

  1. Si vous utilisez SPARK MAX, fixez l’adaptateur PWM au SPARK MAX (petit adaptateur avec un connecteur à 3 broches avec fils noirs/blancs).

  2. Au besoin, attachez des câbles d’extension PWM au contrôleur ou à l’adaptateur. Du côté du contrôleur, faire correspondre les couleurs ou les marques (certains contrôleurs peuvent avoir un câblage vert/jaune, le vert doit se connecter au noir).

  3. Fixez l’autre extrémité du câble au roboRIO avec le fil noir vers l’extérieur du roboRIO. Il est recommandé de connecter le côté gauche à PWM 0 et 1 et le côté droit à PWM 2 et 3 pour concevoir une manipulation de programmation la plus simple, mais n’importe quel canal fonctionnera aussi longtemps que vous notez quel côté va à quel canal et ajuster le code en conséquence.

Option 2 (câble en Y):

  1. Si vous utilisez SPARK MAX, fixez l’adaptateur PWM au SPARK MAX (petit adaptateur avec un connecteur à 3 broches avec fils noirs/blancs).

  2. Au besoin, fixez des câbles d’extension PWM entre le contrôleur ou l’adaptateur et le câble en Y de PWM. Du côté du contrôleur, faire correspondre les couleurs ou les marques (certains contrôleurs peuvent avoir un câblage vert/jaune, le vert doit se connecter au noir).

  3. Connectez 1 câble en Y PWM aux 2 câbles PWM pour les contrôleurs contrôlant chaque côté du robot. Le fil brun sur le câble en Y doit correspondre au fil noir du câble PWM.

  4. Connectez les câbles en Y PWM aux ports PWM sur le roboRIO. Le fil brun devrait être vers l’extérieur du roboRIO. Il est recommandé de connectez le côté gauche à PWM 0 et le côté droit à PWM 1 pour pour faciliter la programmation. Cependant, n’importe quel branchement fonctionnera convenablement si vous prenez soin de noter la disposition des PWMs et de changer le code en conséquence.

Lumière de Signal du Robot

Câblage de l'indicateur de signal du robot (rsl) du roboRIO à RSL

Nécessite: Pince à dénuder, Câble à 2 broches, Lumière du signal lumineux du robot, Fil rouge 18 AWG (1 \(mm^2\)) et un très petit tournevis plat

  1. Coupez une extrémité du câble à 2 broches et dénudez les deux fils

  2. Insérez le fil noir dans la borne centrale « N » et serrez la borne.

  3. Dénudez le fil rouge 18 AWG (1 \(mm^2\)) et insérez-le dans la borne « La » et serrez la borne.

  4. Coupez et dénudez l’autre extrémité du fil 18 AWG (1 \(mm^2\)) à insérer dans la borne « Lb »

  5. Insérez le fil rouge du câble à deux broches dans la borne « Lb » avec le fil rouge 18 AWG (1 \(mm^2\)) et serrez la borne.

  6. Connectez le connecteur à deux broche au port RSL sur le roboRIO. Le fil noir devrait être plus proche à l’extérieur du roboRIO.

Astuce

Il serait préférable de fixer temporairement le RSL au panneau de contrôle en utilisant des Zip-ties (Le RSL doit être très visible sur le robot).

Les disjoncteurs

Installation de disjoncteurs 40A dans le PDP.

Cela requiert: 4x disjoncteurs 40A

Insert 40-amp Circuit Breakers into the positions on the PDH corresponding with the Wago connectors the motor controllers are connected to. Note that the white graphic indicates which breakers are associated with which terminal pairs.

Si vous optez de faire la Construction du Robot Rapide, arrêtez ici et insérez le panneau réalisé ci-haut dans le châssis de votre robot.

L’alimentation des Moteurs

Connexion de l’alimentation du moteur au contrôleur de moteur.

Nécessite: Pince à dénuder, Sertisseur de fil, Tournevis cruciforme, Matériel de connexion de fil

Pour chaque moteur CIM:

  • Dénudez les extrémités des fils rouge et noir du moteur CIM

Pour les contrôleurs à fil intégré, y compris SPARK MAX (image du haut) :

  1. Dénudez les fils rouges et noirs (ou fils blancs et verts) du contrôleur (le fil blanc SPARK MAX n’est pas utilisé pour les moteurs à balais tels que le CIM, il doit être fixé et l’extrémité doit être isolée par exemple avec du ruban électrique ou d’autres méthodes d’isolation).

  2. Connectez les fils du moteur aux fils de sortie du contrôleur correspondant (pour les contrôleurs avec du blanc/vert, connectez-vous rouge à blanc et vert à noir). Les images ci-dessus montrent un exemple d’utilisation de bornes de déconnexion rapide qui sont fournis dans le KOP Rookie.

Pour le SPARK ou d’autres contrôleurs à fil non intégré (image du bas) :

  1. Sertissez une cosse à anneau ou à fourchette sur chacun des fils moteur

  2. Attachez les fils sur la sortie du contrôleur de moteur (rouge à +, noir à -)

STOP

Panneau d’arrêt rouge géant.

Danger

Avant de brancher la batterie, assurez-vous que toutes les connexions ont été faites avec la bonne polarité. Idéalement, demander à quelqu’un qui n’a pas câblé le robot de valider que toutes les connexions soient correctes.

  • Commencez avec la batterie et vérifiez que le fil rouge est connecté à la borne positive

  • Vérifiez que le fil rouge passe à travers le disjoncteur principal et aboutit à la borne positive + du PDP et que le fil noir se rend directement à la borne négative -.

  • For each motor controller, verify that the red wire goes from the red PDP terminal to the V+ terminal on the motor controller (not M+!!!!)

  • For each non-motor controller device, verify that the red wire runs from a red terminal on the PD connects to a red terminal on the component.

  • Make sure that the PoE cable is plugged directly into the radio NOT THE roboRIO!

Astuce

Il est aussi recommandé de mettre le robot sur des blocs afin que les roues ne touchent pas le sol ou la table de travail avant de procéder à la mise sous tension. Cette précaution évitera que le robot ne se déplace de façon dangereuse.

La gestion des Câbles

Nécessite: Attaches Zip Ties

Astuce

A ce moment, il serait préférable d’ajouter quelques Zip Ties pour placer convenablement les câbles avant de procéder plus loin. Cela aidera à garder le câblage du robot ordonné.

Connecter la Batterie

Connectez la batterie au côté robot du connecteur Anderson. Mettez le robot sous tension en déplaçant le levier sur le dessus du disjoncteur principal 120A.

If stuff blinks, you probably did it right. If you hear any clicking, or see any smoke, power the system off immediately, clicking is likely the sound of circuit breakers tripping.

Before moving on, if using SPARK MAX controllers, there is one more configuration step to complete. The SPARK MAX motor controllers are configured to control a brushless motor by default. You can verify this by checking that the light on the controller is blinking either cyan or magenta (indicating brushless brake or brushless coast respectively). To change to brushed mode, press and hold the mode button for 3-4 seconds until the status LED changes color. The LED should change to either blue or yellow, indicating that the controller is in brushed mode (brake or coast respectively). To change the brake or coast mode, which controls how quickly the motor slows down when a neutral signal is applied, press the mode button briefly.

Astuce

Pour plus d’informations sur les contrôleurs de moteur SPARK MAX, y compris la façon de tester vos moteurs/contrôleurs sans avoir à écrire de code en utilisant le client REV Hardware, veuillez consulter le document SPARK MAX Quickstart guide.

De là, vous devez vous connecter au roboRIO et essayer de télécharger votre code!