برد آردوینو
کیت دزدگیرآموزش و معرفی و راهنمای جامع ساخت، مونتاژ، عیب‌یابی و کاربردهای ربات سه کاره دانش‌آموزی (کیت B.K 1163)
مقدمه: معرفی کیت ربات سه کاره دانش‌آموزی
کیت ربات سه کاره دانش‌آموزی (معروف به ربات ستاره بند با کد تجاری B.K 1163)، یک محصول آموزشی، علمی و کاربردی در حوزه الکترونیک و رباتیک است که برای اولین بار در ایران توسط واحد طراحی بهنام کیت طراحی، تولید و عرضه شده است. این کیت پیشرفته با بهره‌گیری از میکروکنترلر STM8 (ساخت شرکت ST/سامسونگ) و شاسی مکانیکی استاندارد، بستری فوق‌العاده برای فراگیری هوش رباتیک، قطعه‌شناسی و مهارت‌های مونتاژ الکترونیک فراهم می‌سازد.
این ربات هوشمند به ۵ برنامه کاربردی و عملیاتی مجهز بوده و دارای امکاناتی نظیر دو موتور گیربکس‌دار، سنسورهای نوری و مادون قرمز و نمایشگرهای LED وضعیت است. ساخت این کیت به دانش‌آموزان و علاقه‌مندان فرصت می‌دهد تا مفاهیم پایه لحیم‌کاری، قطعه‌شناسی و مکانیک ربات را به صورت کاملاً عملی فرا بگیرند.
این ربات مناسب چه کسانی و چه کاربردهایی است؟
این کیت آموزشی عمدتاً برای طیف گسترده‌ای از علاقه‌مندان به دنیای فناوری و الکترونیک طراحی شده است:
- دانش‌آموزان و هنرجویان: بستری عالی برای آشنایی عملی با مفاهیم کتاب‌های درسی، هوشمندسازی و مبانی رباتیک.
- دانشجویان و پژوهشگران: ایده‌آل برای درک الگوریتم‌های پردازش سنسور، درایورهای موتور DC و نحوه عملکرد میکروکنترلرهای خانواده STM8.
- علاقه‌مندان به الکترونیک و لحیم‌کاری: گزینه‌ای ممتاز برای تمرین اصول صحیح مونتاژ قطعات روی فیبر مدار چاپی (PCB)، سیم‌کشی مکانیکی و نقشه خوانی.
مهم‌ترین کاربردها:
- آموزش اصول الکترونیک و رباتیک: درک عملکرد خازن‌ها، مقاومت‌ها، سنسورهای نوری LDR، سنسورهای مادون قرمز IR و آی‌سی‌های درایور موتور.
- حل مسائل هوشمند و پردازش محیطی: واکنش مجزا یا ترکیبی ربات نسبت به موانع هم‌سطح، منابع نوری (مانند چراغ‌قوه) و شعله‌های آتش.
- امکان ارتقا به ربات آتشنشان: قابلیت اتصال ماژول رله، پمپ آب، منبع تغذیه مجزا و ماژول ریموت کنترل جهت اطفای حریق.
مشخصات فنی و قطعه‌شناسی دقیق ربات
۱. مشخصات الکتریکی و تغذیه
- ولتاژ کاری مدار: ۶ الی ۹ ولت مستقیم (DC) به وسیله باتری یا آداپتور.
- منبع تغذیه پیشنهادی: ۴ عدد باتری قلمی ۱.۵ ولت (جا باتری ۶ ولت) یا آداپتور ۶ ولت.
- جریان مصرفی در حرکت: حداکثر ۱ آمپر.
- جریان مصرفی در حالت بیکاری: ۵۰ میلی‌آمپر.
- حداکثر زمان روشن بودن مداوم: ۴۵ دقیقه در هر ساعت.
۲. لیست کامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی
| نام قطعه | علامت روی برد | تعداد | توضیحات و نقش قطعه در مدار |
|---|---|---|---|
| میکروکنترلر STM8 | STM8 | ۱ عدد | مغز متفکر ربات و پردازشگر مرکزی برنامه‌ها |
| آی‌سی درایور L293 | L293 | ۱ عدد | درایور موتور برای کنترل جهت و حرکت موتورها (دارای سوکت ۱۶ پایه) |
| رگولاتور ولتاژ 7805 | 7805 | ۱ عدد | تثبیت ولتاژ ورودی روی ۵ ولت برای تغذیه میکروکنترلر |
| سنسور فتوسل (LDR) | LDR1, LDR2 | ۲ عدد | سنسور نوری برای تشخیص میزان نور محیط و تعقیب نور |
| گیرنده مادون قرمز | IR1, IR2, IR3 | ۳ عدد | دیودهای گیرنده مشکی رنگ جهت تشخیص مادون قرمز/شعله آتش |
| میکروسوئیچ برخورد | KEY1, KEY2 | ۲ عدد | کلیدهای مکانیکی جهت تشخیص فیزیکی برخورد با موانع |
| مقاومت ۸.۲ کیلواهم | R1 | ۵ عدد | مقاومت‌های R1 (کد رنگی: خاکستری، قرمز، قرمز) |
| مقاومت ۱۲۰ یا ۱۵۰ اهم | R2 | ۴ عدد | مقاومت‌های R2 محدودکننده جریان LEDها (کد رنگی: قهوه‌ای، قرمز، قهوه‌ای یا قهوه‌ای، سبز، قهوه‌ای) |
| خازن عدسی ۱۰۴ (100nF) | C4 + موتورها | ۳ عدد | یک عدد روی برد اصلی و دو عدد سر موتورها جهت رفع نویز فرکانسی |
| خازن شیمیایی (الکترولیتی) | C1, C2, C3 | ۳ عدد | خازن‌های الکترولیتی قطب‌دار جهت تثبیت ولتاژ تغذیه |
| دیود یکسوساز 1N4007 | D | ۱ عدد | دیود محافظ برای جلوگیری از آسیب ناشی از ولتاژ معکوس |
| دیود نورانی (LED) | L1, L2, L3, L4 | ۴ عدد | نمایشگرهای رنگی وضعیت کاری و نمایش حالات ۵گانه ربات |
| کلیدهای فشاری | MODE , RESET | ۲ عدد | کلید انتخاب برنامه (Mode) و کلید بازنشانی (Reset) |
| موتور گیربکس‌دار DC | Motor1, Motor2 | ۲ عدد | ایجاد توان حرکتی چرخ‌های راست و چپ |
| سازه مکانیکی و شاسی | – | ۱ مجموعه | استیج پلاستیکی، چرخ‌ها، اسپیسرها و پیچ و مهره‌ها |
جدول کد رنگی مقاومت‌های کیت
| شناسه روی برد | مقدار مقاومت | تعداد | کد رنگی حلقه‌ها (از چپ به راست) | محل و نقش در مدار |
|---|---|---|---|---|
| R1 | 8.2KΩ (۸.۲ کیلواهم) | ۵ عدد | خاکستری – قرمز – قرمز | قرارگیری در بخش سنسورهای نوری و مادون قرمز |
| R2 | 120Ω (۱۲۰ اهم) یا 150Ω (۱۵۰ اهم) | ۴ عدد | ۱۲۰ اهم: قهوه‌ای – قرمز – قهوه‌ای ۱۵۰ اهم: قهوه‌ای – سبز – قهوه‌ای | قرارگیری در بخش LEDهای نمایشگر وضعیت |
نکات بسیار مهم ایمنی و اصول لحیم‌کاری (پیش از شروع)
برای دستیابی به بهترین نتیجه و جلوگیری از آسیب دیدن قطعات، رعایت دستورالعمل‌های زیر الزامی است:
- ابزار مورد نیاز: هویه ۴۰ یا ۶۰ وات با نوک تیز، سیم لحیم ۶۰ درصد باکیفیت (ترجیحاً خارجی) و سیم‌چین تیز.
- هشدار بسیار مهم درباره روغن لحیم: از زدن روغن لحیم جداً خودداری فرمایند؛ زیرا روغن لحیم موجب کثیف شدن مدار، ایجاد اتصالی و عدم کارایی لازم کیت می‌شود. لازم به ذکر است بهنام کیت از تعمیر و عیب‌یابی کیت‌هایی که در آن‌ها اصول لحیم‌کاری رعایت نشده باشد معذور است!
- توصیه به افراد مبتدی: مونتاژ کیت نیازمند دقت بالا بوده و عجله در کار باعث خراب شدن کیت و اتلاف وقت و هزینه خواهد شد.
- جلوگیری از داغ شدن قطعات: هنگام لحیم‌کاری پایه قطعات حساس (مانند آی‌سی‌ها و سنسورها)، از داغ شدن بیش از حد پایه‌ها خودداری کنید زیرا باعث سوختن آن‌ها می‌شود.
- احتیاط در خم کردن پایه‌های سنسور فتوسل (LDR): هنگام نصب سنسور فتوسل دقت کنید که از خم کردن پایه از ته خودداری کنید زیرا ممکن است پایه از داخل قطع شود! همچنین بهتر است پایه‌های فتوسل را به وسیله روکش سیم‌های معمولی عایق‌کاری کنید تا از اتصال کوتاه پایه‌ها جلوگیری شود.
آموزش دقیق و گام به گام مونتاژ ربات
مرحله اول: مونتاژ قطعات الکترونیکی روی برد (PCB)
طبق دفترچه راهنمای کیت، قطعات را به ترتیب ارتفاع و حساسیت روی فیبر مدار چاپی لحیم کنید:
- نصب مقاومت‌ها: مقاومت‌های
R1(۸.۲ کیلواهم – ۵ عدد) وR2(۱۲۰ یا ۱۵۰ اهم – ۴ عدد) را در محل‌های مشخص‌شده روی برد نصب کنید. - نصب جامپرها (سیم رابط): با استفاده از اضافات پایه‌های مقاومت و خازن که قبلاً قطع کرده‌اید، جامپرهای مشخص‌شده با حرف
Jروی برد را اتصال داده و لحیم کنید (توجه کنید این سیم‌ها تا حد امکان کوتاه باشند). - نصب خازن عدسی برد: خازن عدسی ۱۰۴ (
C4) را روی برد لحیم کنید. خازن‌های عدسی قطب مثبت و منفی ندارند و نصب آن‌ها از هر طرف اشکالی ندارد. - نصب دیود 1N4007: خط سفید دیود کاتد را دقیقاً مطابق با علامت خط سفید روی برد و حتماً به سمت رگولاتور 7805 قرار داده و لحیم کنید.
> [📷 تصویر ۱۱: جاگذاری و لحیم‌کاری دیود 1N4007 با توجه به خط سفید کاتد به سمت 7805] پیشنهاد تصویر: کلوزآپ دقیق از جهت قرارگیری دیود 1N4007 و تطبیق خط سفید آن با علامت چاپ‌شده روی برد.
- نصب خازن‌های شیمیایی: خازن‌های الکترولیتی (
C1, C2, C3) قطب‌دار هستند؛ پایه بلندتر قطب مثبت و پایه کوتاه‌تر قطب منفی است. پایه کوتاه‌تر باید روی علامت منفی مشخص‌شده روی فیبر قرار گیرد. - نصب دیودهای نورانی (LEDها): ۴ عدد LED را نصب کنید. پایه بلندتر (مثبت/آنود) در نیم‌دایره بی‌رنگ و پایه کوتاه‌تر (منفی/کاتد) در نیم‌دایره سفید رنگ جاگذاری می‌شود.
- نصب کلیدهای Mode و Reset: کلیدهای فشاری ۴ پایه مینیاتوری را در محل‌های مربوطه فشار داده و لحیم کنید.
- نصب سوکت آی‌سی L293 و پین‌هدر STM8: ابتدا سوکت ۱۶ پایه آی‌سی L293 را با توجه به فرورفتگی لبه آن روی برد لحیم کنید. پین‌هدر ۱۰ در ۲ مادگی را نیز در محل ماژول STM8 نصب نمایید.
- نصب رگولاتور ولتاژ 7805: رگولاتور 7805 را طوری قرار دهید که سمت نوشته‌دار آن به سمت کادر نوشته باتری (
BAT) روی برد باشد. - نصب سنسورهای نوری و مادون قرمز:
- دو عدد سنسور فتوسل (
LDR1, LDR2) را نصب کنید. - سه عدد دیود گیرنده مادون قرمز مشکی رنگ (
IR1, IR2, IR3) را طوری نصب کنید که پایه کوتاه‌تر در نیم‌دایره سفید رنگ قرار گیرد. سنسورها را با پایه‌های بلند (به صورت ۹۰ درجه) نصب کنید. - جاگذاری آی‌سی‌ها: آی‌سی L293 را با توجه به فرورفتگی روی سوکت فشار دهید. ماژول STM8 را نیز با توجه به کادر چاپ‌شده روی برد، روی سوکت مادگی جای‌گذاری کنید.
مرحله دوم: مونتاژ بدنه مکانیکی، موتورها و سیم‌کشی
- نصب چرخ‌ها به موتور گیربکس: برای نصب چرخ‌ها بهتر است ابتدا آن‌ها را روی زمین قرار داده و میله گیربکس را روی سوراخ چرخ بگذارید و با چند ضربه نرم به انتهای میله گیربکس، چرخ‌ها را متصل نمایید.
- نصب میکروسوئیچ‌ها: دو عدد میکروسوئیچ برخورد را به همراه سازه‌های پلاستیکی L-شکل به لبه جلویی بدنه پلاستیکی پیچ کنید.
- سیم‌کشی میکروسوئیچ‌ها: از پایه‌های
COMوNOمیکروسوئیچ‌ها (پایهNCخالی می‌ماند)، دو رشته سیم ۱۰ سانتی‌متری به نقاطKEY1وKEY2روی برد اصلی متصل کنید. - سیم‌کشی و رفع نویز موتورها: به سر هر یک از موتورهای DC یک عدد خازن عدسی ۱۰۴ برای حذف نویز فرکانسی لحیم کنید. سیم‌های افشان موتور راست (
Motor1) و چپ (Motor2) را وصل کنید. - نصب برد روی بدنه: برد اصلی الکترونیکی را با استفاده از اسپیسرهای پلاستیکی/برنجی و پیچ و مهره روی شاسی بدنه ثابت کنید.
- اتصال جا‌باتری: جا باتری ۶ ولت را آماده کرده، سیم قرمز (مثبت) را به
+BATTو سیم مشکی (منفی) را به-BATTلحیم کنید.
محل قرارگیری ویدیو آموزشی ساخت و مونتاژ ربات سه کاره
نحوه راه‌اندازی و تشریح ۵ برنامه کاربردی ربات
پس از اتمام مراحل مونتاژ و کنترل نهایی اتصالات، تغذیه دستگاه را وصل کنید:
تست اولیه سلامت مدار
با وصل کردن ولتاژ، LED1 تا LED3 به نوبت روشن و خاموش می‌شوند. این رفتار نشان‌دهنده ورود صحیح ولتاژ، سلامت میکروکنترلر STM8 و آماده به کار بودن ربات است.
با فشار دادن کلید MODE، برنامه‌های ربات تغییر کرده و با زدن کلید RESET ربات متوقف/بازنشانی می‌شود:
[اتصال تغذیه] ──> چشمک زدن نوبتی LED1 تا LED3 (سلامت مدار)
│
├──> فشردن کلید MODE (بار اول) ──> حالت ۱: حل ماز ساده (مانع‌یاب)
├──> فشردن کلید MODE (بار دوم) ──> حالت ۲: تعقیب نور (نوریاب)
├──> فشردن کلید MODE (بار سوم) ──> حالت ۳: ترکیبی (نوریاب + مانع‌یاب)
├──> فشردن کلید MODE (بار چهارم) ──> حالت ۴: ترکیبی (آتشیاب + مانع‌یاب)
└──> فشردن کلید MODE (بار پنجم) ──> حالت ۵: آتشنشان / آتشیاب
- حالت ۱ (حل ماز ساده / مانع‌یاب): LED وسط چشمک زده و ربات به سمت جلو حرکت می‌کند. با برخورد میکروسوئیچ‌ها به مانع، ربات چرخیده و مسیر خود را تغییر می‌دهد.
- حالت ۲ (تعقیب نور / نوریاب): LED سمت راست چشمک می‌زند. ربات با سنسورهای فتوسل منبع نور (چراغ‌قوه) را شناسایی کرده و به سمت آن حرکت می‌کند.
- حالت ۳ (ترکیبی: تعقیب نور + مانع‌یاب): LED وسط و راست هم‌زمان چشمک می‌زنند. ربات نور را دنبال کرده و در صورت برخورد با موانع، تغییر مسیر می‌دهد.
- حالت ۴ (ترکیبی: آتشیاب + مانع‌یاب): LED سمت چپ و وسط هم‌زمان چشمک می‌زنند. ربات شعله آتش را شناسایی کرده و هم‌زمان از برخورد با موانع جلوگیری می‌کند.
- حالت ۵ (آتشنشان / آتشیاب): LED سمت چپ (LED4) چشمک می‌زند. ربات با ۳ سنسور مادون قرمز آتش را ردگیری می‌کند. در این حالت امکان اتصال ماژول رله و پمپ آب وجود دارد تا ربات در فاصله مشخص از آتش متوقف شده و عملیات اطفای حریق را انجام دهد.
راهنمای عیب‌یابی و پشتیبانی فنی
چنانچه ربات پس از وصل ولتاژ کار نکرد، مراحل زیر را چک کنید:
- بررسی لحیم‌کاری‌ها: مطمئن شوید که لحیم‌ها درست، شفاف و بدون اتصالی بین دو پایه نزدیک باشند. لحیم‌های سرد یا سست را مجدداً داغ کنید.
- کنترل جهت قطعات قطب‌دار: جهت نصب خازن‌های شیمیایی، LEDها، دیودهای گیرنده مادون قرمز و دیود 1N4007 را مجدداً چک کنید.
- کنترل پایه آی‌سی‌ها: پایه آی‌سی L293 و پین‌های ماژول STM8 را بررسی کنید تا قطعی یا کج‌شدگی پایه وجود نداشته باشد.
- تغذیه و باتری: بررسی کنید باتری‌ها دارای ولتاژ و جریان کافی (حداقل ۶ ولت، ۱ آمپر) باشند.
خدمات پس از فروش و پشتیبانی بهنام کیت:
در صورت عدم رفع مشکل، می‌توانید تصویر واضح از پشت و روی برد تهیه کرده و به شماره 09032254090 در پیام‌رسان‌ها ارسال نمایید یا با شماره تلفن‌های 05132254090 و 05132252273 تماس بگیرید تا کارشناسان بهنام کیت شما را راهنمایی کنند. آدرس فروشگاه مرکزی: مشهد، خیابان سعدی، پاساژ مهتاب، طبقه منفی یک، فروشگاه بهنام کیت.
جمع‌بندی و راهنمای خرید کیت ربات سه کاره
کیت ربات سه کاره دانش‌آموزی با قابلیت‌های بی‌نظیر، ۵ برنامه عملیاتی، فیبر مدار چاپی باکیفیت و راهنمای کامل، بهترین انتخاب برای پروژه‌های دانش‌آموزی، مسابقات رباتیک و کارگاه‌های آموزشی است.
🛒 جهت خرید مستقیم کیت ربات سه کاره دانش‌آموزی با ضمانت اصالت قطعات و قیمت ویژه، روی لینک زیر کلیک کنید:
برای ورود به صفحه خرید کیت ربات سه کاره دانش آموزی کلیک کنید!