Tutorial - Erste Schritte¶

Phase 1: Testen¶

Um den DC Brick testen zu können, müssen Brick Daemon und Brick Viewer installiert sein (für Installationsanleitungen hier bzw. hier klicken). Der Brick Viewer muss mit dem Brick Daemon durch Klicken des "Connect"-Knopf des Brick Viewers verbunden sein.

Der Brick Daemon bildet eine Brücke zwischen Bricks/Bricklets und den programmiersprachenspezifischen API Bindings. Der Brick Viewer bietet eine graphische Oberfläche zu Testzwecken.

Nach der Installation kann das Basteln losgehen! Zuerst müssen ein Motor und eine Stromversorgung (z.B. eine Batterie), wie auf dem folgenden Bild gezeigt, angeschlossen werden. Es kann z.B. auch ein Servo Brick mit einem Servomotor anstatt eines DC Bricks mit Gleichstrommotor verwendet werden.

Jetzt muss der Brick per USB an den PC angeschlossen werden. Einen Moment später sollte im Brick Viewer ein neuer Tab namens "DC Brick" auftauchen. Nach Auswahl dieses Tabs sollte der Brick Viewer so aussehen:

Auf der rechten Seite wird die externe Eingangsspannung unter "External Voltage", der Stromverbrauch des angeschlossenen Motors unter "Current Consumption" und die aktuelle Geschwindigkeit als Tachometer angezeigt. Die Regler auf der linken Seite ermöglichen es die Geschwindigkeit, Beschleunigung und PWM-Frequenz für den Motor einzustellen. Um die Treiberstufe und damit die Ansteuerung des Motors zu aktivieren, muss das "Enable DC Motor"-Häkchen gesetzt werden.

Phase 2: Ein eigenes Programm schreiben¶

Der DC Brick mit Motor und Stromquelle ist getestet, es kann nun ein erstes eigenes Programm, dass den DC Brick steuert, geschrieben werden.

Das eigene Programm kann mit jeder der unterstützten Programmiersprachen geschrieben werden. In diesem Tutorial wird Python verwendet.

Dieses Tutorial sollte es ermöglichen, zusammen mit den Beispielen in den API Dokumentationen der verschiedenen Produkte, jeden Brick mit allen unterstützen Programmiersprachen zu verwenden.

Im Folgenden wird angenommen, dass die Grundlagen der gewählten Programmiersprache bekannt und die notwendigen Entwicklungswerkzeuge bereits installiert sind.

Als erstes müssen API Bindings für die entsprechenden Programmiersprache installiert werden. Passende Anleitungen dazu gibt es hier.

Dann muss ein neuer Ordner für das DC Brick-Testprojekt erstellt und eines der Beispiele für den DC Brick als Ausgangspunkt in diesen Ordner heruntergeladen werden.

Nun folgt ein Blick auf example_configuration.py:

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#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

HOST = "localhost"
PORT = 4223
UID = "XXYYZZ" # Change XXYYZZ to the UID of your DC Brick

import time

from tinkerforge.ip_connection import IPConnection
from tinkerforge.brick_dc import BrickDC

if __name__ == "__main__":
    ipcon = IPConnection() # Create IP connection
    dc = BrickDC(UID, ipcon) # Create device object

    ipcon.connect(HOST, PORT) # Connect to brickd
    # Don't use device before ipcon is connected

    dc.set_drive_mode(dc.DRIVE_MODE_DRIVE_COAST)
    dc.set_pwm_frequency(10000) # Use PWM frequency of 10 kHz
    dc.set_acceleration(4096) # Slow acceleration (12.5 %/s)
    dc.set_velocity(32767) # Full speed forward (100 %)
    dc.enable() # Enable motor power

    input("Press key to exit\n") # Use raw_input() in Python 2

    # Stop motor before disabling motor power
    dc.set_acceleration(16384) # Fast decceleration (50 %/s) for stopping
    dc.set_velocity(0) # Request motor stop
    time.sleep(2) # Wait for motor to actually stop: velocity (100 %) / decceleration (50 %/s) = 2 s
    dc.disable() # Disable motor power

    ipcon.disconnect()

Zeile 14 erstellt ein IP-Connection-Objekt.

Zeile 15 erzeugt ein DC Brick Objekt, über welches der eigentliche DC Brick gesteuert werden kann. Dabei müssen die eindeutige Identifikationsnummer (UID) des DC Bricks (in diesem Falle steht sie in Zeile 6), sowie das ipcon Objekt übergeben werden.

In Zeile 17 wird die IP-Connection verbunden. Es ist möglich, das Programm auf einem anderen PC, als dem, auf dem der Brick Daemon läuft, auszuführen. Zum Beispiel kann das Programm für ein Smartphone geschrieben werden, das den Brick steuert, der am PC angeschlossen ist.

Die Zeile 20-24 konfigurieren den DC Brick und lassen den Motor mit voller Geschwindigkeit vorwärts laufen.

Die Zeile 26 sorgen dafür, dass das Programm weiter läuft, bis die Enter-Taste gedrückt wird. Danach wird der Motor abgeschaltet.

In Zeile 29-32 wird der Motor gestoppt und danach abgeschaltet.

Dieses Python-Skript oder eines der anderen Beispiele kann nun ausgeführt, oder als Ausgangspunkt für ein eigenes Projekt verwendet werden.

Phase 1: Testen¶

Zuerst muss das Rotary Poti Bricklet an den DC Brick, wie im folgenden Bild gezeigt, angeschlossen werden.

Wenn jetzt der DC Brick über USB angeschlossen wird, taucht neben dem "DC Brick"-Tab ein "Rotary Poti Bricklet"-Tab im Brick Viewer auf. Im Tab wird die aktuelle Position des Potentiometers dargestellt, die sich abhängig von der Drehung ändert.

Phase 2: Ein eigenes Programm schreiben¶

Um das Rotary Poti Bricklet in das Projekt aufzunehmen kann nun das Programm so abgeändert werden, dass die Position des Potentiometers die Geschwindigkeit des Motors bestimmt. Das abgeänderte Programm sieht wie folgt aus (Download):

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#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

HOST = "localhost"
PORT = 4223
UID_DC = "XXYYZZ" # Change to the UID of your DC Brick
UID_POTI = "XYZ" # Change to the UID of your Rotary Poti Bricklet

from tinkerforge.ip_connection import IPConnection
from tinkerforge.brick_dc import BrickDC
from tinkerforge.bricklet_rotary_poti import BrickletRotaryPoti

dc = None

# Callback function for position callback (parameter has range -150 to 150)
def cb_position(position):
    velocity = 32767 // 2 * position // 150 # Velocity: -32767/32767

    print('Set Position/Velocity: ' + str(position) + '/' + str(velocity))

    dc.set_velocity(velocity)

if __name__ == "__main__":
    ipcon = IPConnection() # Create IP connection

    dc = BrickDC(UID_DC, ipcon) # Create DC brick device object
    poti = BrickletRotaryPoti(UID_POTI, ipcon) # Create rotary poti device object

    ipcon.connect(HOST, PORT) # Connect to brickd

    poti.set_position_callback_period(50) # set callback period to 50ms
    poti.register_callback(poti.CALLBACK_POSITION, cb_position)

    dc.enable() # Enable motor power
    dc.set_acceleration(0xFFFF) # Full acceleration

    input('Press Enter to exit\n') # Use raw_input() in Python 2

    # Stop motor before disabling motor power
    dc.set_acceleration(16384) # Fast decceleration (50 %/s) for stopping
    dc.set_velocity(0) # Request motor stop
    time.sleep(2) # Wait for motor to actually stop: velocity (100 %) / decceleration (50 %/s) = 2 s
    dc.disable() # Disable motor power

    ipcon.disconnect()

Die Zeile 4-7 sind die typische Konfiguration. Die UIDs müssen die der verwendeten Bricks und Bricklets sein.

Die Zeile 24-29 erstellen die IP-Connection zum Brick Daemon. Die Brick- und Bricklet-Objekte werden erzeugt.

Das Rotary Poti Bricklet wird so konfiguriert, das die Funktion cb_position jedes Mal aufgerufen wird, wenn sich die Position des Potentiometers ändert. Zeile 31 stellt diesen Callback so ein, dass er mit einer Periode von 50 ms ausgelöst wird, wenn sich die Position ändert. Wenn sich die Position nicht ändert werden keine Callbacks ausgelöst. Dieses Vorgehen ist effizient, es wird nur die unbedingt notwendige USB-Bandbreite verwendet. Die Callback-Funktion wird in Zeile 32 registriert. cb_position (definiert in den Zeile 16-21) setzt abhängig von der aktuelle Position des Potentiometers eine neue Geschwindigkeit für den Motor.

Die Zeile 34-35 schalten die Motorsteuerung ein und setzen die Beschleunigung auf Maximum. Dadurch kann die Motorgeschwindigkeit den Änderungen der Potentiometerposition direkt folgen.

Die Zeile 37 sorgt dafür, dass das Programm weiter läuft, bis die Enter-Taste gedrückt wird.

In Zeile 40-34 wird der Motor gestoppt und danach abgeschaltet.

Phase 1: Testen¶

Der bisherige Stapel muss nun, wie in folgendem Bild dargestellt, (von unten nach oben) aus Step-Down Power Supply mit angeschlossener Batterie, einem Master Brick mit angeschlossenem Rotary Poti Bricklet und einem DC Brick mit angeschlossenem Motor aufgebaut werden.

Einen Moment nachdem der Master Brick über USB an den PC angeschlossen wurde, sollte der Brick Viewer Tabs für den Master Brick, den DC Brick und das Rotary Poti Bricklet anzeigen. Auf dem Master Brick sollte eine von Null verschiedene Strom- und Spannungsmessung zu sehen sein.

Phase 2: Ein eigenes Programm schreiben¶

Das Stapeln von Bricks ist für die API transparent, daher kann das Programm aus dem vorherigen Abschnitt ohne Änderungen weiterverwendet werden!