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.

Certaines images affichées dans cette section reflètent la configuration d’un système de contrôle de robot à l’aide des contrôleurs de moteur Victor SPX. Le diagramme et la disposition du câblage devraient être semblables pour d’autres contrôleurs de moteur. Le cas échéant, deux ensembles d’images sont fournis pour afficher les connexions à l’aide de contrôleurs avec et sans fils intégrés.

Un survol des étapes

Detailed diagram of all of the components and how they are connected.

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:

    • Panneau de Distribution de Puissance (PDP)

    • roboRIO

    • Module de Contrôle Pneumatique (MCP)

    • Régulateur de Tension (RT)

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

    • Lumière de Signal de Robot (LSR)

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

    • 2x câbles en Y PWM

    • Disjoncteur 120A

    • 4x Disjoncteur 40A

    • 6 AWG (16 \(mm^2\)) Fil rouge

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

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

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

    • 16x 10-12 AWG (4 - 6 \(mm^2\)) Bornes à anneau (jaune) (8x paires à déconnexion rapide si vous utilisez des contrôleurs filaires intégrés)

    • Connecteurs de batteire 2x Anderson SB50

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

    • 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)

    • Tournevis cruciforme

    • Clé hexagonale de 5 mm (une clé 3/16″ peut fonctionner si la clé métrique n’est pas disponible)

    • Clé hexagonale 1/16″

    • 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)

Comment créer la Base, ou plaque de support pour le Système de Contrôle

Pour la base-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 une carte 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.

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

Using zipties to secure components down.

Comment fixer les Composants

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.

Attacher le Connecteur de Batterie au PDP

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

Requiert: Connecteur de batterie, terminaux 6 AWG (16 \(mm^2\)), 1/16″ Allen, 5 mm Allen, clé à 6 pans 7/16″ (11 mm)

Attachez les cosses à bornes au connecteur de batterie:

  1. En utilisant un clé Allen 1/16″, retirez les deux vis fixant le couvercle des bournes du PDP.

  2. À l’aide d’une clé Allen de 5 mm (3/16″), retirez le boulon négatif (-) et la rondelle du PDP et fixez la borne négative du connecteur de batterie.

  3. 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.

Câbler le Disjoncteur au PDP

Show the circuit breaker wired to the PDP.

Nécessite: fil rouge 6 AWG (16 \(mm^2\)), 2x cosses de borne 6 AWG (16 \(mm^2\)), 5 mm Allen, clé à 6 pans 7/16″ (11 mm)

Fixez une cosse de borne à l’extrémité du fil rouge 6 AWG (16 \(mm^2\)). En utilisant la clé à 6 pans de 7/16″ (11 mm), retirez l’écrou du côté « AUX » du disjoncteur principal de 120 A et placez la borne sur le goujon. Fixez légèrement l’écrou (vous pouvez le retirer momentanément pour le couper, le dénuder et sertir l’autre extrémité du fil). Mesurez la longueur de fil nécessaire pour atteindre la borne positive du PDP.

  1. Coupez, dénudez et sertissez la borne à la 2ème extrémité du fil rouge 6 AWG (16 \(mm^2\)).

  2. À l’aide de l’extrémité du boîtier de 7/16″ (11 mm), fixez le câble au côté « AUX » du disjoncteur principal de 120A.

  3. À l’aide de la clé Allen de 5 mm, fixez l’autre extrémité à la borne positive du PDP.

Isolation des connexions au PDP

Putting tape around the connectors to insulate them.

Cela requiert: Allen 1/16″, Ruban électrique

  1. En utilisant du ruban électrique, isolez les deux connexions au disjoncteur 120A. Isolez aussi n’importe quelle partie des bornes PDP qui seront exposé lorsque le couvercle est remis en place. Une méthode pour isoler les connexions du disjoncteur principal est d’envelopper en premier la partie filetée et l’écrou, ensuite on enroule le ruban autour de la borne et du câble en faisant plusieurs tours afin de sécuriser le tout.

  2. En utilisant la clé Allen 1/16″, replacer le cache-borne PDP

Connecteurs Wago

La prochaîne étape consiste à relier les fils aux connecteurs Wago sur le PDP. Pour utiliser les connecteurs Wago, insérez un petit tournevis à tête plate dans le trou rectangulaire à un angle peu prononcé (presque à l’horizontale) puis incliner le tournevis vers le haut pendant que vous continuez à appuyer pour actionner le levier, ce qui ouvre la borne. Le PDP a deux tailles de connecteurs Wago:

  • Petit connecteur Wago: accepte 10 - 24 AWG (0,25 - 6 \(mm^2\)), bande 11-12 mm (~ 7/16″)

  • Grand connecteur Wago: accepte 6 - 12 AWG (4 - 16 \(mm^2\)), bande 12-13 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.

L’alimentation du Contrôleur de Moteur

Wiring power from the PDP to motor controllers. Wiring power to a Spark Motor Controller with ring terminals.

Nécessite: pince à dénuder, petit tournevis plat, fil 10 ou 12 AWG (4-6 \(mm^2\)), 10 ou 12 AWG (4-6 \(mm^2\)) bornes fourche/anneau ( contrôleurs de borne uniquement), pince à sertir

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

  • Coupez et dénudez les fils d’entrée d’alimentation rouges et noirs, puis insérez-les dans l’une des paires terminales Wago 40A (plus grands).

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

  1. Couper le fil rouge et noir à la longueur appropriée pour partir de l’une des paires terminales Wago 40A (plus grandes) et atteindre le côté correspondant à l’entrée du contrôleur de moteur (avec un petit bout de longueur additionnelle pour la longueur qui sera insérée dans les terminaux à chaque extrémité)

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

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

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

Les connecteurs Weidmuller

Avertissement

La longueur de bande est de ~ 5/16″ (~ 8 mm), pas les 5/8″ (~ 16 mm) mentionnés dans la vidéo.

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

  • Ensuite, tirez sur le fil pour vérifiez que c’est bien solide. Si le fil sort du trou, et qu’il est du bon calibre, il faut alors le dénuder davantage et/ou l’insérer plus loin .

L’alimentation du roboRIO

Power coming from the PDP to the roboRIO.

Nécessite: mini-fusibles 10A/20A, pince à dénuder, très petit tournevis plat, 18 AWG (1 \(mm^2\)) rouge et noir

  1. Insérez les petits fusibles 10A et 20A dans le PDP aux locations illustrées sur la sérigraphie du PDP (et selon l’image ci-dessus)

  2. Dénudez ~ 5/16″ (~ 8 mm) sur le fil rouge et noir 18 AWG (1 \(mm^2\)) et connectez aux bornes « Vbat Controller PWR » sur le PDB

  3. Mésurez 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 le 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.

L’alimentation du Régulateur de Tension

Power going from the PDP to the VRM.

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

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

  2. Connectez les fils à l’une des deux paires de bornes étiquetée « Vbat VRM PCM PWR » sur le PDP.

  3. Mesurez la longeur requise pour attendre les terminaux « 12Vin » sur le VRM. Prenez soin de laisser une longeur suffisante pour achiminer les fils autours de tout autre composant tel que le batterie et allouez assez de longueur pour gérer convenablement la disposition des câbles.

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

  5. Connectez le fil aux terminaux 12Vin du VRM.

L’alimentation du Module de Contrôle Pneumatique (Optionnel)

Power going from the PDP to the PCM.

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

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

  2. Connectez les fils à l’une des deux paires de bornes étiquetée « Vbat VRM PCM PWR » sur le PDP.

  3. Mesurez la longeur requise pour attendre les terminaux « Vin » sur le PCM. Prenez soin de laisser une longeur suffisante pour achiminer les fils autours de tout autre composants tel que le batterie et et allouez assez de longueur pour gérer convenablement la disposition des câbles.

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

  5. Connectez le fil aux terminaux 12Vin du PCM.

L’alimentation et le lien Ethernet de la Radio

Avertissement

Ne connectez PAS le câble passif de type REV/POE directement au roboRIO. Le roboRIO DOIT être connecté à la radio en utilisant un câble Ethernet comme démontrée dans la prochaîne étape.

Connection power to the robot radio via a PoE cable.

Cela requiert: Petit Tournevis à tête plate (Optionnel), Câble POE de Radio REV

  1. Insérez les fils du câble d’alimentation pour la radio dans le connecteur 12V/2A du VRM.

  2. Connectez l’extrémité male RJ45 (Ethernet) dans le port Ethernet sur le radio le plus proche du connecteur cylindrique (étiqueté 18-24V POE)

Ethernet du roboRIO à la Radio

Connecting Ethernet from the roboRIO to the PoE cable.

Cela requiert: Câble Ethernet

Connectez un câble Ethernet du port femelle RJ45 (Ethernet) au port RJ45 (Ethernet) du roboRIO.

Les dispositifs CAN

CAN du roboRIO à PCM

Connecting CAN wire from the roboRIO to the PCM.

Cela requiert: 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. Insérez les fils dans les bornes CAN selon le code de couleur approprié sur le PCM. Vous pouvez utiliser n’importe quelle paire de bornes jaune/vert sur le PCM.

CAN du PCM au PDP

Connecting the PCM CAN to the PDP.

Cela requiert: 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 CAN appropriés sur le PCM.

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

  4. Insérez les fils dans les bornes CAN de code couleur approprié sur le PDP. Vous pouvez utilisé n’importe quelle paire de bornes jaune/vert sur le PDP.

Câbles PWM

PWM Cables going from the roboRIO to the Spark Motor Controller.

Cette section explique comment brancher les contrôleurs SPARK MAX à l’aide de la signalisation 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.

Cela requiert : 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.

La lumière de Signal du Robot

Robot Signal Light (rsl) wiring from roboRIO to RSL

Nécessite: une pince à dénuder, un câble à 2 broches, un signal lumineux du robot, un fil rouge 18 AWG (1 \(mm^2\)), 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

Installing 40A breakers in the PDP.

Cela requiert: 4x disjoncteurs 40A

Insérez les disjoncteurs 40A dans les positions correspondantes aux connecteurs Wago sur le PDP. (ceux qui ont des fils reliés aux contrôleurs de moteurs). Notez que le disjoncteur correspond à la borne positive (rouge) la plus proche (voir graphique ci-dessus). Toutes les bornes négatives sur le PDP sont électriquement reliées ensemble.

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

Connecting power from the motor to the motor controller.

Cela requiert: 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 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 borne d’anneau/de fourchette sur chacun des fils moteur

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

STOP

Giant red stop sign.

Danger

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

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

  • Commencez avec le 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 + du PDP et que le fil noir se rend directement à la borne -.

  • Pour chaque contrôleur de moteur, vérifiez que le fil rouge va de la borne rouge du PDP au fil rouge sur le Victor SPX (Pas le M+ blanc!!!!)

  • Pour chaque dispositif relié au PDP, vérifiez que le fil rouge est bien connecté à la borne rouge sur le PDP et à la borne rouge du composant.

  • Vérifiez que le câble orange de POE passif est branché directement à la radio, et non au roboRIO! Il doit être connecté au roboRIO en utilisant un câble d’Ethernet supplémentaire.

Astuce

C’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. Cette précaution évitera que le robot se déplace de façon dangereuse.

La gestion des Câbles

Using zipties to make the wiring look more organized.

Besoin: 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.

Si des voyants clignotent, c’est que vous l’avez probablement bien fait.

Avant de passer à autre chose, si vous utilisez des contrôleurs SPARK MAX, il reste une étape de configuration à effectuer. Les contrôleurs de moteur SPARK MAX sont configurés pour contrôler par défaut un moteur sans balais. Vous pouvez vérifier cela en vous assurant que la lumière sur le contrôleur clignote soit cyan ou magenta (indiquant frein sans balais ou roue libre sans balais respectivement). Pour passer au mode avec balais, appuyez et maintenez le bouton mode pendant 3-4 secondes jusqu’à ce que la LED d’état change de couleur. La LED doit passer au bleu ou au jaune, ce qui indique que le contrôleur est en mode avec balais (frein ou roue libre respectivement). Pour changer le mode frein ou roue libre, qui contrôle la vitesse à laquelle le moteur ralentit lorsqu’un signal neutre est appliqué, appuyez brièvement sur le bouton mode.

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!