Kiedy sam zaczynałem kilka lat temu, metodą prób i błędów musiałem rozbudować warsztat. Teraz postanowiłem oszczędzić Wam niemiłych doświadczeń i przedstawiam „esencję” moich doświadczeń. Oto 10 najważniejszych narzędzi w pracowni robotyka.

Otrzymuję ostatnio sporo e-maili od ludzi, którzy chcieliby zacząć przygodę z robotyką, ale nie wiedzą jak przygotować niezbędne zaplecze do rozpoczęcia prac. Kiedy sam zaczynałem kilka lat temu, miałem tylko mizerne namiastki narzędzi i metodą prób i błędów musiałem rozbudować warsztat – nieraz zapłaciłem za sprzęt, który okazywał się nieprzydatny lub przyprawiał o nagłe ataki  irytacji (delikatnie mówiąc) 🙂 Postanowiłem oszczędzić Wam tych doświadczeń i przedstawić „esencję” moich doświadczeń. W dziesięciu punktach wymieniłem najważniejszy dla mnie sprzęt, co  może pozwolić oszacować kapitał niezbędny do rozpoczęcia sensownej pracy w tematyce budowania robotów oraz wybór optymalnych rozwiązań. Życzę miłej lektury!

1. Lutownica

Pozwoliłem sobie sklasyfikować urządzenia według typu:

  • fed5518eb0770a5fLutownica transformatorowa.Punkt wyjściowy dla wielu domorosłych elektroników. Do zalet można zaliczyć cenę, czas nagrzewania, koszt nowego grota (w awaryjnych sytuacjach wystarczy wygięty kawałek drutu) oraz maksymalną temperaturę pracy. Ostatnia zaleta w niedoświadczonych dłoniach może stać się jednak wadą – bardzo łatwo o przegrzanie lutowanego elementu. Dosyć uciążliwy jest także ciężar lutownicy transformatorowej oraz generowane w tańszych lutownicach wokół grota silne pole elektromagnetyczne (drobne metalowe elementy lubią się do grota „przykleić”). Moje własne doświadczenia z lutownicą transformatorową są raczej nieciekawe, dlatego odradzam zakup takowej z przeznaczeniem do nauki lutowania. Jest za to dość pomocna przy pobielaniu/lutowaniu grubszych przewodów. Najtańsza nowa lutownica transformatorowa kosztuje na Allegro ok. 25zł.
  • lutownica_oporowaLutownica kolbowa („grzałka”).Zdecydowanie lepszy wybór, choć raczej dla osób z ograniczonymi funduszami lub niepewnych własnego zapału. Lutownica jest zazwyczaj podłączana bezpośrednio do sieci (230VAC), istnieje więc niebezpieczeństwo porażenia (gdy np. stopimy grotem kabel zasilający). Za regulator temperatury służy zwykle przełącznik bimetaliczny podobny do tego, który jest w żelazku (niektóre tańsze lutownice nie mają takiego zabezpieczenia! Trzeba pamiętać o wyłączaniu urządzenia z sieci po uzyskaniu potrzebnej temperatury!). Groty zazwyczaj „nie grzeszą” długowiecznością, ale waga i kształt urządzenia pozwala bezproblemowo polutować nawet drobne rzeczy. Najtańszą nową lutownicę „grzałkową” (oporową) można dostać na Allegro już za ok. 15zł.
  • xytronicStacja lutownicza kolbowa.Opcja, którą polecam całym sercem 🙂 Szeroki zestaw dostępnych kształtów grotów, ich rozmiary, stabilizacja temperatury oraz waga samej kolby, pozwalają komfortowo polutować niemal każdy element elektroniczny (w szczególności każdy układ scalony w montażu powierzchniowym), może za wyjątkiem niektórych obudów BGA (z wyprowadzeniami na całej powierzchni spodu układu), które jednak w robotyce amatorskiej są raczej rzadko spotykane. Z czystym sumieniem mogę polecić stację Xytronic 369 – używałem jej przez kilka lat i nigdy mnie nie zawiodła. Najtańsza nowa kolbowa stacja lutownicza kosztuje na Allegro ok. 40zł. Jeśli macie odpowiednie fundusze, to polecam zakup stacji lepszej marki – np. wspomniane Xytronic. Ogólnie mówiąc, „żywotniejszy” sprzęt można dostać mniej-więcej od 100zł (do kilku tysięcy zł ;)). Warto również wspomnieć o zasilaniu z niższego, napięcia (zwykle 12 lub 24VDC), co korzystnie wpływa na bezpieczeństwo pracy.
  • Hot-Air-Desoldering-Station-850-Stacja lutownicza na gorące powietrze (tzw. „hot air”).Specyfika pracy z tym narzędziem sprawiła, że nawet z moim kilkuletnim doświadczeniem w lutowaniu kolbą, miałem początkowo problemy w „rozgryzieniu” jak powinno się tym urządzeniem prawidłowo posługiwać 😉 Jednak gdy już nabierze się wprawy, bezproblemowo polutuje się właściwie każdy, nawet najdrobniejszy układ scalony. Wyjątek stanowią układy BGA o większej powierzchni i liczbie styków. Kabel doprowadzający powietrze jest dosyć gruby, a sama „dmuchawa” duża, dlatego czasami stosuje się specjalne stojaki. Bonusem jest możliwość cięcia plastiku przy pomocy dyszy o małym przekroju, można też „spawać” plastik, wspomagając się specjalnymi spoiwami. Podsumowując – sam hot-air nie jest dobry na początek, łatwo się nim przegrzewa elementy i laminat. Trzeba by najpierw długo ćwiczyć np. na starych płytach głównych, dobierając optymalną temperaturę i siłę nadmuchu (za duży może nawet zdmuchnąć lutowane elementy!). Ceny nowych stacji lutowniczych hot air zaczynają się na Allegro od ok. 150zł.
  • mieszanaStacja lutownicza „mieszana”.Mam tutaj na myśli popularne połączenie stacji lutowniczej kolbowej oraz na gorące powietrze. Sam jestem obecnie szczęśliwym posiadaczem chińskiej PT803 i praktycznie żaden drobny scalak mi nie straszny 🙂 Jedyną jej wadą jest brak wskaźnika aktualnej temperatury oraz ciśnienia nadmuchu (wystarczyło jednak dobrać optymalne wartości doświadczalnie). Zapłaciłem za nią na Allegro 269zł i jest to jedno z tańszych urządzeń tego typu. Mimo chińskiego pochodzenia, ma w internecie dużo pozytywnych opinii (jest polecana elektronikom-hobbystom).
  • 94_1268688957Stacja lutownicza na podczerwień.Wymieniona raczej jako ciekawostka. No chyba, że kogoś stać na zakup urządzenia za co najmniej 1700 zł 😉 Zasada działania opiera się na emisji fali świetlnej w paśmie podczerwieni (i ogrzewaniu w ten sposób lutów). Stosowana w serwisach notebooków i telefonów, w zestawie z tzw. pre-heaterem (podgrzewaczem), pozwala poradzić sobie z najdrobniejszymi rastrami oraz największymi układami BGA (procesory, pamięci itp.). Komfort użycia nieco ogranicza konieczność stosowania specjalnych okularów ochronnych/osłonek.
  • termopęsetaInne.Do „innych” zaliczam w szczególności jedno ciekawe urządzenie – tzw. termopęsetę. Dostępne są nieraz w formie podobnej do lutownicy „grzałkowej”, czasami jako element zamienny dla kolby w niektórych stacjach lutowniczych. Termopęseta ułatwia głównie montaż elementów typu rezystory, kondensatory, diody i inne części SMD. Nigdy takowej nie używałem, więc nie potrafię się wypowiedzieć o jej walorach użytkowych… Nigdy też nie czułem potrzeby zakupu takiego urządzenia, bo kolba i tradycyjna pęseta w zupełności mi wystarczają 🙂 Najniższa cena za wersję „grzałkową” to na Allegro ok. 30zł.

2. Odsysacz

odsysaczJeśli dopuszczamy możliwość popełnienia błędów podczas lutowania (a takowe popełnimy, nie ma na to siły), to musimy zaopatrzyć się w porządny odsysacz do cyny. Zasada obsługi jest bardzo prosta – mocujemy płytkę drukowaną np. w imadle (szczegóły kilka punktów niżej), w jedną rękę chwytamy lutownicę, w drugą naciągnięty odsysacz, a następnie grzejemy lut, który chcemy usunąć. Gdy zmieni swój stan skupienia na płynny, przykładamy wlot odsysacza, naciskamy guzik i… podciśnienie zasysa cynę do środka urządzenia. W mojej „karierze” elektronika korzystałem z trzech typów. Pierwszym był najtańszy „bubel” zakupiony przypadkowo w starym sklepie elektronicznym. Kosztował około 3zł i zużył się dość szybko mimo czyszczenia i smarowania. Silne wstrząsy z czasem uszkadzają teflonowy (?) wlot, potrafią wykrzywić elementy na płytce, a w uszczelki z upodobaniem wgryza się cynowy pył, którego nijak nie daje się później usunąć. Drugim moim odsysaczem był OD-25 „No Shock!” – nazwa mówi sama za siebie 🙂 Kosztuje 13zł i powszechnie dostępne są wymienne końcówki. Używam go do dzisiaj. Trzeci typ to odsysacz elektryczny. Jest to odsysacz zintegrowany z lutownicą – obsługuje się go jedną ręką. Jest stosunkowo tani – od ok. 13zł – ale jego trwałość jest dyskusyjna. Groty i grzałka szybko ulegają zużyciu, a wlot nagminnie się zatyka. Dodatkowo, przy trzymaniu urządzenia pionowo, potrafi „napluć” na rozlutowywany układ kroplą cyny wyciekającej ze zbiornika (należy regularnie zbiornik czyścić).

3. Cążki boczne

i-xytronic-ax106-szczypce-boczne-profesjonalne-302004Znaczenie porządnych cążków bocznych odkryłem stosunkowo niedawno – w momencie, kiedy zaopatrzyłem się w narzędzie dobrej marki, po kolejnej wymianie zużytej taniochy :). Na Allegro bardzo popularny był niegdyś zestaw 6 narzędzi – 5 rodzajów mini-kombinerek oraz cążki za ok. 10zł. O ile do kombinerek nie mam zastrzeżeń i korzystam z nich do dzisiaj, to cążki wypadły z obiegu po kilku miesiącach intensywnej pracy – liczne wyszczerbienia na ostrzu oraz luzy w zawiasie (nienachodzenie się ostrzy na siebie) skutecznie uniemożliwiły dalsze użytkowanie. Wystarczające na początek cążki to np. Xytronic za ok. 15zł.

4. Miernik

Niezastąpione narzędzie na każdym etapie budowania robota. Zmierzymy nim prąd pobierany przez silniki podczas dobierania odpowiedniego mostka H, zbadamy stopień rozładowania akumulatora, rezystancję opornika, czy sprawdzimy poprawność połączeń na naszej płytce PCB – a to zaledwie tylko kilka przykładów. Dobre mierniki z funkcją True RMS kosztują ponad 180zł, ale na początek w zupełności wystarczy „chińszczyzna” za ok. 20zł. Główną zaletą tańszej opcji na początku jest możliwość w miarę bezbolesnej (dla kieszeni) wymiany uszkodzonego narzędzia po nieumiejętnie przeprowadzonych pomiarach. Należy jednak pamiętać, że przyjdzie moment, gdy będziemy musieli zdecydować się na sprzęt znacznie dokładniejszy – ceny należy przyjąć od ok. 100zł stromo w górę 😉

images Multimetr_cyfrowy

5. Zasilacz

Kwestii testowania budowanych układów nie należy nigdy pomijać. Zgodnie z Drugim Prawem Murphy’ego – „Jeżeli coś może się nie udać – nie uda się na pewno„. 🙂 Dlatego, zanim podłączymy wszystko do akumulatora/baterii, należy bardzo dokładnie sprawdzić, jak układy radzą sobie w warunkach okresowo zmiennej wartości napięcia DC (symulacja rozładowywania się akumulatorów/baterii), ile prądu pobierają w określonych stanach pracy (np. mechanicznie zablokowane wały obrotowe silników), a wszystko najlepiej z odpowiednim zabezpieczeniem. Zabezpieczeniem, które błyskawicznie odłączy napięcie w przypadku problemów. Jak tego dokonać? Oczywiście, przy pomocy odpowiedniego zasilacza. Osoby z większym zapleczem finansowym mogą wpisać w Allegro „zasilacz laboratoryjny” i wybrać coś z zadowalającymi nas parametrami. Na co zwrócić uwagę? Rzadko zdarzają się silniki zasilane napięciem wyższym niż 24V, a to głównie one stawiają największe wymagania źródłom zasilania w robotyce amatorskiej; musimy też określić, jak bardzo „prądożerne” będą stosowane przez nas układy napędowe. Myślę, że płynna regulacja w zakresie 1-30V oraz maksymalny prąd 3A to dobry początek. Sam zaczynałem od wersji 1A i później bardzo tego żałowałem.

1347457316 1_5c5a1e760400

Co, jeśli kogoś nie stać na zakup gotowego zasilacza? Może sobie zbudować własny! Największy procent ceny urządzenia stanowi transformator, dlatego warto rozejrzeć się za najoptymalniejszym stosunkiem ceny do mocy. A może znajdziemy coś ciekawego w starym, popsutym sprzęcie RTV? Sam transformator to oczywiście nie wszystko. Potrzebujemy układu regulacji oraz – opcjonalnie, ale warto się o to postarać – zabezpieczenia w postaci regulowanego maksymalnego prądu „udostępnianego” przez zasilacz. Niezwykle popularnym układem jest projekt z tej strony: Electronics-lab.com, nawet w przypadku problemów, forum Elektroda.pl obfituje w urządzenia zbudowane na bazie schematów z tej strony, a niemal każdy „zgrzyt” przy uruchamianiu był wielokrotnie omawiany.

Jako dodatkowe urządzenie, warto zaopatrzyć się też w tanią ładowarkę do telefonu komórkowego. Marka i wtyczka nie ma znaczenia, o ile napięcie mieści się w przedziale 4,5V – 5,5V. Wtyczkę ucinamy, a „gołe” przewody możemy uzbroić w tzw. „krokodylki” (do kupienia w sklepach elektronicznych). Takie maleńkie zasilacze bardzo przydają się podczas uruchamiania mikrokontrolerów, ale wydajność prądowa (zwykle w granicach 500mA) nie pozwala na podłączenie silników o większej mocy.

Ladowarka_do_telefonow_Nokia_LG_Samsung_micro_USB_1289832898_274 ladowarka_mini_usb

 

Dlaczego testowanie przed podłączeniem do akumulatora jest takie ważne? Zwarcie (czyli po prostu przekroczenie maksymalnego, dopuszczalnego prądu pobieranego z ogniwa) skutkuje jego nagrzewaniem się. Oprócz trwałych uszkodzeń ogniwa i obudowy, możemy nawet dopuścić do pożaru! Szczególnie mocno należy uważać w przypadku stosowania akumulatorów litowo-polimerowych (LiPo). Dodatkowym argumentem przemawiającym za testowaniem układu w kontrolowanych warunkach jest najzwyklejsza oszczędność – zabezpieczenie nadprądowe ochroni większość elementów (nieraz bardzo kosztownych!) przed spaleniem, możemy też zaoszczędzić sporo czasu na „odtwarzaniu” zwęglonych ścieżek/laminatu.

6. Miniwiertarka

Doceni ją chociażby każdy, kto przynajmniej raz musiał powiększać otwory pod elementy na płytce drukowanej. Zastosowań tego wynalazku w robotyce hobbystycznej jest mnóstwo – oprócz przygotowywania PCB, miniwiertarka jest niezastąpiona przy budowie podwozia oraz naprawie mechaniki. Dzięki wymiennym końcówkom, mamy możliwość wiercenia, cięcia, szlifowania, frezowania i polerowania. Na rynku istnieje dość znaczna przepaść cenowa między urządzeniami znanych marek (Dremel, Proxxon) a tzw. „chińszczyzną”. Przez kilka lat korzystałem z zestawu firmy „nupower EVOLUTION” (opcja tańsza), w skład którego wchodziła miniwiertarka, stojak, giętki wałek (wygodne przedłużenie wirnika, coś podobnego do sprzętu używanego przez dentystów) oraz kilkadziesiąt wymiennych końcówek. Zestaw kosztował 90zł, zakupiłem go w Leroy Merlin. Obecnie jestem szczęśliwym posiadaczem Dremela 300 – zestaw o podobnych możliwościach to koszt ok. 300-400 zł. Największą różnicą jaka rzuciła mi się w oczy, jest zdecydowanie mniejsze „bicie” wirnika (skutkuje to wymiernym wydłużeniem żywotności wierteł – rzadziej się łamią), wytrzymalszy wałek (wałek firmy nupower po krótszym użytkowaniu potrafił mocno się nagrzewać, aż w końcu stopiła się gumowa osłona – wałek Dremela nagrzewa się nieznacznie) oraz ogólnie rozumiany komfort pracy (głównie mniejszy hałas i drgania). Mimo wszystko, tania miniwiertarka (można dostać nawet takie za 25zł i ludzie wypowiadają się o nich całkiem przychylnie) jest wystarczająca na pierwsze kilka lat. Należy tylko uważać, żeby nie przegrzewać pracujących części i często robić krótkie przerwy podczas prac.

dremel300 Dremel2

7. Imadło oraz „trzecia ręka”

gt-170Każdy praktykujący elektronik oddałby wiele za trzecią rękę 🙂 Nie każdy ma w pobliżu uczynnych ludzi, którzy przytrzymają lutowane ze sobą przewody albo detal poddawany mechanicznej obróbce. Zamiast kombinować z ciężkimi książkami czy różnorakimi uchwytami z drutu, warto zaopatrzyć się w urządzenie zwane – cóż za niespodzianka – „trzecią ręką” 🙂 Jest to żeliwna podstawka wyposażona w stelaż z prętów oraz skręcanych śrubami, kulkowych przegubów. Stelaż zakończony jest metalowymi klamrami (tzw. „krokodylkami”) oraz często także szkłem powiększającym. Urządzeniem uzupełniającym możliwości „trzeciej ręki” jest najzwyklejsze imadło. Warto zaopatrzyć się w oba – gwarantuję częste korzystanie. Cena jest stosunkowo niewielka – „trzecia ręka” kosztuje już od 8zł, polecam jednak (o ile uda się Wam zdobyć) taką przykręcaną do blatu – nawet najcięższa podstawka przesuwa się czasami podczas np. precyzyjnych prac lutowniczych. Kwestia zakupu imadła jest trudniejsza – cena uzależniona jest od rozmiaru, a rozmiar określa maksymalną wielkość oraz kształt obrabianych detali. W moim warsztacie można znaleźć trzy imadła – jedno miniaturowe, „modelarskie”, przykręcone na stałe do blatu (koszt to ok. 19zł w Leroy Merlin), drugie większe, przykręcane w razie potrzeby (za 69zł w Leroy Merlin, ale rzadko z niego korzystam) oraz specjalną odmianę imadła do mocowania płaskich przedmiotów – widoczne na zdjęciu. Koszt ostatniego to 39zł w Leroy Merlin. Z niego korzystam najczęściej, gdyż służy mi głównie podczas wiercenia otworów w przygotowywanych płytkach drukowanych.

c_big2387400 693-IMADLO-MASZYNOWE-WIERTARSKIE-6543-85_big

8. Hotglue

WGF-3002LSprawa dość kontrowersyjna. Na pewno nie każdy przyzna mi rację w zaliczeniu tego narzędzia do najpotrzebniejszych. Doskonale rozumiem niepokój takich ludzi – ja też zdążyłem się już  naoglądać niedbałych i pokracznych zagranicznych konstrukcji… Prawda jest jednak taka, że stosowany w umiarze, hotglue jest niezastąpiony we wszelkich pracach związanych z obudową lub układem napędowym robota. Zdejmuje z nas ciężar dokładnego wymiarowania, stosowania specjalnych kształtek np. do mocowania elementów prostopadle względem siebie, stanowi wygodny „wypełniacz” w przypadku pęknięć lub braku możliwości kontaktu dwóch klejonych części.

HotGlueSticks Jak taki hotglue działa? W sklepach narzędziowych możemy dostać specjalne pistolety klejowe. Są to najzwyklejsze grzałki, zintegrowane z mechanizmem dozowania/przesuwania wkładu klejowego. Wkład klejowy w postaci podłużnego walca jest rozgrzewany do temperatury 60-100 stopni Celsjusza (zmienia stan skupienia na ciekły), przycisk na rękojeści pozwala na „wypchnięcie” roztopionego kleju oraz wygodną aplikację przez otwór z przodu. Wiązanie kleju wywołane jest jego stygnięciem – mamy dużą możliwość kontroli nad tym procesem. W przypadku nieudanego klejenia, zawsze możemy rozgrzać połączenie zapalniczką lub opalarką, a jeśli zależy nam na krótszym czasie schnięcia, wystarczy włożyć klejone elementy do lodówki. Istnieje wiele rodzajów specjalnych wkładów o konkretnym zastosowaniu – klejenie drewna, plastiku, ceramiki itd., jak również wiele kolorów. Ja mogę polecić przeźroczysty uniwersalny – nazwa mówi sama za siebie 🙂

Najtańsze pistolety wraz z wkładami kosztują ok. 20zł. Warto pamiętać, że im większa moc pistoletu, tym szybszy proces nagrzewania (w tanich urządzeniach jest to średnio 5-7 minut). Pewne znaczenie ma też średnica obsługiwanych wkładów – do wyboru 7 lub 11mm. Mniejsza średnica to szybszy czas nagrzewania, ale i mniejsza ilość kleju – super sprawa przy pracach drobnych. Większa średnica to wydłużenie czasu nagrzewania, ale za to wygodniej skleimy elementy wymagające dużej ilości kleju.

9. Programator

O ile można dla własnej frajdy budować roboty określone jako BEAM (bazujące tylko na elementach dyskretnych, czyli rezystorach, tranzystorach, wzmacniaczach, przekaźnikach itp.), o tyle dopiero sięgnięcie po mikrokontrolery otworzy przed nami możliwości praktycznie ograniczone tylko naszą wyobraźnią. Aby być w stanie „rozmawiać” z mikrokontrolerem i „uczyć” go nowych programów, potrzebujemy… programatora 🙂 Kwestię wyboru takiego urządzenia dla AVR już omawiałem i znajduje się ona pod tym linkiem:

Wybór programatora dla mikrokontrolerów AVR

10. Płytka stykowa

Płytka stykowa umożliwia składanie niemal dowolnych układów elektronicznych, bez konieczności lutowania. Jest niezastąpiona zawsze, gdy mamy wątpliwości, co do spodziewanego efektu pracy zaprojektowanego układu. Płytka stykowa to kawałek plastiku z wywierconymi licznymi otworami oraz znajdującymi się pod nimi samozaciskającymi się blaszkami, połączonymi ze sobą w sposób pokazany na rysunku. Montaż ogranicza się do wetknięcia elementów oraz drutów w odpowiednie otwory.

IMG_4b45f97435f7f4344EIC-208d uniwersalna-plytka-styko_133 Widok1

Cena płytek uzależniona jest od rozmiarów oraz ilości otworów. Moim pierwszym zakupem był produkt firmy Gotronik za ok. 100zł – posiadał 3220 pól montażowych i aluminiową podstawę o rozmiarach 240x210x1.2 mm. Na początku taka ilość jest zdecydowanie wystarczająca, ani razu nie brakowało mi miejsca. Myślę, że połowa takiej płytki w zupełności by wystarczyła na początek. Należy jednak pamiętać, że nie można mieć 100% zaufania do połączeń złożonych na takim wynalazku układów. Z czasem blaszki tracą swoją sprężystość, ulegają odkształceniom i nie zawsze dostatecznie mocno ściskają wetknięte między nie elementy. Należy unikać korzystania ze złącz typu goldpin, jako że one najbardziej przyczyniają się do trwałych uszkodzeń.