Oma älyauto ja HyperDuino+R V3.5R: n lisäksi Funduino/Arduino: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämä on suora kopio tästä ohjeesta TÄSTÄ. Lisätietoja on osoitteessa HyperDuino.com.

HyperDuino+R v4.0R: n avulla voit aloittaa etsintäpolun moniin eri suuntiin moottorien ohjaamisesta elektroniikan tutkimukseen, ohjelmoinnista (koodauksesta) fyysisen ja digitaalisen maailman vuorovaikutuksen ymmärtämiseen. Kaiken uuden oppimasi myötä omat mahdollisuutesi keksimiseen, innovaatioihin ja muihin löytöihin vahvistuvat kymmenkertaiseksi ja enemmän.

Tämä opetusohjelma kulkee pahvilaatikon ja joidenkin pyörien ja moottorien muuttamisesta "älyautoksi". Tätä kutsutaan usein robotiikaksi, mutta se on ansaittu pohdinnan aihe siitä, mikä erottaa automaatin (automaatit), älykkäät autot ja "robotin" (katso myös sanan "robotti" alkuperä). Esimerkiksi onko tämä "pyörittävä robotti" todella "robotti" tai yksinkertaisesti automaatti?

Saattaa tuntua siltä, että sanat ovat merkityksettömiä, mutta tarkoituksissamme pidämme eroja siinä, että automaatti on jotain, joka ei muuta käyttäytymistään ulkopuolisen syötteen perusteella. Se toistaa samaa ohjelmoitujen toimintojen kurssia uudestaan ja uudestaan. Robotti on jotain, joka suorittaa erilaisia toimintoja vastauksena eri tuloihin. Edistyneessä muodossa useiden syötteiden tasot voivat johtaa erilaisiin toimiin. Eli ei vain yhtä lähtöä tuloa kohti, vaan erilaisia toimintoja, jotka perustuvat ohjelmoituun analyysiin useista tuloista.

"Älyauto" tutkii tätä valikoimaa. Yksinkertaisimmassa muodossa älyauto on esiohjelmoitu liikkumaan ennalta määrätyllä polulla. Haasteena tässä tapauksessa voi olla auton siirtäminen valmiiksi tehdyn”sokkelon” läpi. Kuitenkin siinä vaiheessa operaation onnistuminen määräytyy täysin esiohjelmoidun toiminnan joukosta, esimerkiksi eteenpäin 10, oikealle, eteenpäin 5, vasemmalle jne.

Seuraavalla tasolla esimerkiksi etäisyysanturin tulo voi kehottaa autoa pysähtymään ennen kuin se osuu esteeseen ja kääntymään ottamaan uuden suunnan. Tämä olisi esimerkki yhdestä syötteestä, yhdestä toiminnasta. Toisin sanoen sama tulo (este) johtaa aina samaan lähtöön (käänne pois esteestä).

Edistyneemmällä tasolla ohjelma voi valvoa useita tuloja, kuten akun varausta sekä polun seurantaa ja/tai esteiden välttämistä, ja yhdistää nämä kaikki optimaaliseen seuraavaan toimintaan.

Ensimmäisessä tapauksessa ohjelma on vain liikkeiden sarja. Toisessa ja kolmannessa esimerkissä ohjelma sisältää”jos-sitten” -rakenteen, jonka avulla se voi suorittaa ohjelman eri osia anturien tulojen perusteella.

Vaihe 1: Materiaalit

HyperDuino -laatikko tai vastaava

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Läpinäkyvä tarrakalvo (OL175WJ), jossa on painettu kuvio. (tai käytä tätä opasta vain moottoreille ja pyörille, jotka voidaan tulostaa paperille)

4 AA-paristokotelo ja 4 AA-paristoa

2 alennusvaihdemoottoria

2 pyörää

1 pallorulla

4 #4 x 40 1 ½”koneruuvit, joissa on #4s aluslevy ja mutteri

2 #4 x 40 ⅜”koneruuvit, joissa on #4s aluslevy ja mutteri

1 philipps/litteä ruuvimeisseli

1 HC SR-04 Ultraääni-alueanturi

1 9 g servoa

1 4xAA paristokotelo

4 AA -paristoa

1 9v akku

1 IR -kaukosäädin ja IR -vastaanotin

1 SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE -vastaanotinmoduuli

1HC-SR04 ultraääni-anturi

2 3-johtimista liitäntäkaapelia.

2 Grove-yhteensopiva 4-johtiminen liitäntäkaapeli.

1 Grove -liitin pistorasioihin

1 tyhjä valkoinen tarra

1 HyperDuino -ruuvimeisseli (tai vastaava)

Vaihe 2: Älyauton rakentaminen

(Kaikki kuvat yllä)

Valmista laatikko

Vaikka HyperDuino Robotics -paketti olisi voinut sisältää muovialustan, jota kutsutaan "koteloksi" (lausutaan "chass-ee"), mielestämme on paljon tyydyttävämpää olla mahdollisimman lähellä älyautosi "tyhjästä" -rakennetta. Tästä syystä aloitamme käyttämällä uudelleen HyperDuino Robotics -sarjan pahvilaatikkoa.

HyperDuino+R -laatikosta löydät liimapohjaisen valkoisen paperin ja liimapohjaisen läpinäkyvän materiaalin, jossa on ääriviivat, jotka osoittavat HyperDuino, akkurasia ja moottorit.

On myös ympyröitä, jotka osoittavat, mihin liimapohjaiset tarranauhat sijoitetaan.

1. Irrota liimapaperi valkoisen paperin tarrasta ja aseta se pakkauksen yläosassa olevan HyperDuino -tarran päälle. Kun olet käyttänyt kyseisen laatikon ylös tai jos haluat käyttää toista laatikkoa, voit käyttää tätä paperille tulostettavaa pdf -kuviotiedostoa ja leikata sitten moottorin ohjaimet (ylhäältä ja alhaalta = vasen ja oikea) ja yksi pyörän ohjaimista. Voit teipata paperin paikoilleen, kun teet reikiä, ja poista paperikuvio, kun ne on tehty.

2. Avaa HyperDuino+R -laatikko niin, että se mahtuu tasaisesti. Tämä on luultavasti hankkeen vaikein osa. Sinun on tavallaan painettava ja nostettava laatikon kummallakin puolella olevia kielekkeitä ulos laatikon pohjassa olevista aukoista. Saatat huomata, että käyttämällä HyperDuino -ruuvimeisseliä työntääksesi läpän sisäpuolelta ulospäin, se auttaa vapauttamaan läpät.

3. Irrota puolet liimapohjasta läpinäkyvälle materiaalille vasemmalla puolella (jos HyperDuino-logo on "ylös") ja aseta se HyperDuino-laatikon sisään siten, että aukkojen puoliviivat vastaavat laatikko. Tee parhaasi kohdistaaksesi kaksi vaakasuoraa viivaa HyperDuino+R -laatikon pohjan taitosten kanssa.

4. Kun olet asettanut läpinäkyvän kalvon vasemman puolen, poista paperin tausta oikealta puolelta ja kiinnitä kuvio.

5. Tee pakkauksessa olevan HyperDuino -ruuvimeisselin ristikärjellä pieniä reikiä koneen ruuveille, jotka pitävät moottorit paikallaan. Jokaisessa moottorissa on kaksi reikää ja reikä moottorin akselille.

6. Jatka ja tee kaksi reikää rullapallolle.

7. Käytä moottorien akseleihin HyperDuino-sarjan sinistä muovista reikienmuodostustyökalua ensimmäisen pienen reiän tekemiseksi moottorien akselien kanssa. Käytä sitten muovista kuulakärkikynää tai vastaavaa suurentaaksesi reikää noin ¼ tuuman halkaisijaan.

8. Aseta aluslevy jokaisen (1 ½”) koneen ruuvin päälle ja työnnä moottorin reikien läpi laatikon ulkopuolelta. (Se vaatii hieman lujaa painetta, mutta ruuvien tulee istua tiiviisti reikien läpi.)

9. Asenna moottori, jossa on 2 pientä reikää, jotka vastaavat koneen ruuveja, ruuveihin ja kiinnitä paikalleen muttereilla. HyperDuino -ruuvimeisseli auttaa kiristämään ruuveja, mutta älä kiristä liikaa siihen asti, että pahvi on murskattu.

10. Toista toiselle moottorille.

11. Etsi tarranauhat. Yhdistä koukku ja silmukka (sumea) ympyrät toisiinsa vielä kiinnitetyn taustan kanssa. Poista sitten tausta silmukan (sumea) ympyrästä ja kiinnitä jokainen ympyrä, jossa näet HyperDuino -kortin ja akkukotelon kolme ääriviivaa. Irrota tausta koukun ympyrästä asettamisen jälkeen.

12. Aseta nyt varovasti HyperDuino vaahtomuovilla ja paristokotelo (suljettu ja kytkinpuoli”ylös”) tarranauhoille. Paina ne alas riittävän voimakkaasti, jotta ne tarttuvat ympyröiden liimapintoihin.

13. Voit nyt kiinnittää akun ja moottorin johdot. Jos tarkastelet tarkasti, näet jokaisen 8 moottorin navan vieressä tarrat A01, A02, B01 ja B02. Kiinnitä ylemmän moottorin musta johto (“B”) liittimeen B02 ja punainen johto liittimeen B01. Alemman moottorin ("A") osalta kiinnitä alemman moottorin punainen johto ("A") liittimeen A02 ja musta johto liittimeen A01. Liitäntä tehdään asettamalla lanka varovasti reikään, kunnes tunnet sen pysähtyvän, ja nosta sitten oranssia vipua ja pidä sitä auki samalla, kun työnnät lankaa vielä noin 2 mm reikään. Vapauta sitten vipu. Jos lanka on kunnolla kiinnitetty, se ei tule ulos, kun vedät sitä kevyesti.

14. Kiinnitä akkujohtojen punainen johto moottorin virtaliittimen Vm: iin ja musta johto Gnd. Pieniä moottoreita voidaan käyttää Arduino 9v -akulla, mutta lisäakkua, kuten neljää AA-paristoa, voidaan käyttää moottorien virransyöttöön, ja se liitetään HyperDuino+R-kortin vasemmassa yläkulmassa olevien 2-liittimien avulla. Valinta on sinun omaan sovellukseesi ja se määritetään siirtämällä "hyppyjohdin" yhteen tai toiseen asentoon. Oletusasento on oikealla, moottorien virran saamiseksi 9 voltin akusta. Näitä toimintoja varten, joissa olet lisännyt neljä AA-paristokoteloa, haluat siirtää hyppyjohdin "vasempaan" asentoon.

15. Taita lopuksi laatikko yhteen yhteen viimeisen jäljellä olevan kuvan mukaisesti.

16. Nyt on hyvä aika työntää kaksi ⅜”koneruuvia aluslevyineen laatikon sisäpuolelta reikien läpi ja kiinnittää rullapallokokoonpano aluslevyillä.

17. Kiinnitä nyt pyörät painamalla niitä akseleihin. Kiinnitä huomiota moottorin akselien pyöriin, jotta pyörät ovat kauniisti kohtisuorassa akseleihin nähden ja eivät ole kulmassa enempää kuin voit välttää. Hyvin kohdistetut pyörät antavat autolle suoremman radan, kun se liikkuu eteenpäin.

18. Viimeisenä tehtävänä on tehdä reikä USB -kaapelille. Tämä ei ole niin helppoa tehdä kauniilla tavalla, mutta pienellä päättäväisyydellä voit saada työn valmiiksi. Seuraa sitä visuaalisesti laatikon sivulle ja tee HyperDuino -ruuvimeisselin kärjellä reikä, joka on noin 1 tuuman laatikon pohjan yläpuolella ja mahdollisimman hyvin kohdistettu USB -kaapelireitin keskelle. Jos tämä on keskellä, se vaikeuttaa myöhemmin USB-kaapelin liittämistä reiän läpi. Kun olet aloittanut reiän ruuvimeisselillä, suurenna sitä edelleen sinisellä reiänmuodostustyökalulla ja sitten muovisella kynällä, ja lopuksi siirry ylös Sharpie -laitteeseen tai mihin tahansa muuhun halkaisijaltaan löytyvään työkaluun. Jos sinulla on Xacto -veitsi, tämä on paras, mutta ne eivät ehkä ole käytettävissä luokkahuoneessa.

19. Testaa reiän koko HyperDuino USB -kaapelin neliömäisellä liittimellä. Reikä ei ole kovin kaunis, mutta sinun on tehtävä siitä tarpeeksi suuri, jotta neliömäinen liitin pääsee läpi. Huomautus: Reiän tekemisen jälkeen korjausneste (”White-out”) on yksi tapa maalata tummemman pahvin päälle, jonka reikä on tehty.

20. Jotta laatikon kansi sulkeutuu, sinun on tehtävä kaksi leikkausta saksilla, joissa läppä muuten osuisi moottoriin, ja joko taita syntynyt läppä hieman taaksepäin tai katkaise se kokonaan.

Vaihe 3: Yksinkertaisen sokkelo-ohjelman koodaus

Ensimmäinen ohjelmointihaaste on luoda ohjelma, joka voi "ajaa" auton mallin läpi.

Tätä varten sinun on opittava käyttämään iForge-lohkon ohjelmointikieltä toimintojen luomiseen, jotka ohjaavat moottoreita yhdellä kertaa eteenpäin ja taaksepäin sekä kääntyvät vasemmalle ja oikealle. Auton kulkematka matkan jokaisessa osassa määräytyy sen mukaan, kuinka kauan moottorit toimivat ja millä nopeudella, joten opit hallitsemaan myös niitä.

Tämän opetusohjelman tehokkuuden vuoksi ohjaamme sinut nyt "Koodaus HyperDuino & iForge" -asiakirjaan.

Se näyttää, kuinka voit asentaa iForge -laajennuksen Chromelle, luoda tilin ja rakentaa esto -ohjelmia, jotka ohjaavat HyperDuino -nastat.

Kun olet valmis, palaa tänne ja jatka tätä opetusohjelmaa ja opi ohjaamaan moottoreita HyperDuino -ohjelmalla.

Vaihe 4: Moottorin perusohjaus

HyperDuino “R” -kortin yläosassa on helposti liitettävät liittimet, joiden avulla voit liittää paljaan johdon moottorista tai akusta. Tämä johtuu siitä, että mitään erityisiä liittimiä ei tarvita, ja voit todennäköisemmin kytkeä akut ja moottorit "laatikosta".

Tärkeä huomautus: Moottorin liittimien nimet "A01" ja "A02" EIVÄT merkitse, että analogiset nastat A01 ja A02 ohjaavat niitä. "A" ja "B" käytetään vain moottorien "A" ja "B" merkitsemiseen. Digitaalisia I/O -nastoja 3-9 käytetään ohjaamaan kaikkia HyperDuino+R -kortin liittimiin liitettyjä moottoreita.

Akku on valittava käyttämäsi moottorin tehon (milliampeerituntia) ja jännitteen mukaan. 4 tai 6 AA -paristoa tällaisessa laatikossa ovat tyypillisiä:

Esimerkki Amazonista: 6 AA -paristopidikettä 2,1 mm x 5,5 mm: n liittimellä 9 V: n ulostulolla (kuva 2)

On tärkeää kytkeä napaisuus (positiivinen ja negatiivinen) oikein Vm (positiivinen) ja Gnd ("maa" = negatiivinen). Jos liität virtalähteen positiivisen johdon ulkoisen virtaliitännän negatiiviseen (Gnd) tuloon, on suojadiodi, joka estää oikosulun, ja samalla moottorit eivät saa virtaa.

Moottorinohjain voi ohjata joko:

Neljä yksisuuntaista tasavirtamoottoria liitettynä A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Huomaa: vain yksi A -moottori ja yksi B -moottori voivat olla päällä samanaikaisesti. Kaikkia nelisuuntaisia moottoreita ei voi käyttää samanaikaisesti.

Nasta 8: korkea, nasta 9: matala = moottori A01 "päällä"

Nasta 8: matala, nasta 9: korkea = moottori A02 "päällä"

(Nastat 8, 9: alhainen = molemmat B -moottorit pois päältä)

Nasta 12: matala, Nasta 13: korkea = moottori B01 "päällä"

Nasta 12: korkea, nasta 13: matala = moottori B02 "päällä"

(Nastat 12, 13: alhainen = molemmat B -moottorit pois päältä)

Kaksi kaksisuuntaista tasavirtamoottoria liitettynä A01/A02 ja B01/B02

Nasta 8 = korkea, nasta 9 = matala = Moottori A "eteenpäin*"

Nasta 8 = matala, nasta 9 = korkea = Moottori A "käänteinen*"

(Nasta 8 = matala, nasta 9 = matala = moottori A “pois päältä”)

Nasta 12 = korkea, nasta 13 = matala = Moottori B "eteenpäin*"

Nasta 12 = matala, nasta 13 = korkea = Moottori B “taaksepäin*”

(Nasta 12 = matala, tappi 13 = matala = moottori B "pois")

(*riippuu moottorin johdotuksen napaisuudesta ja moottorin, pyörän ja robottiauton suunnasta.)

Yksi askelmoottori kytketty A01/A02/B01/B02 ja Gnd

HyperDuino -moottorinohjaimen jännite- ja virtarajat ovat 15 V ja 1,2 A (keskimäärin)/3,2 A (huippu) Toshiban TB6612FNG -moottorinohjaimen IC: n perusteella.

Moottori “A”: Liitä A01 ja A02

(Katso kaksi viimeistä kuvaa esittelemään)

Moottorin nopeus

Moottorien A ja B nopeutta säädetään nastoilla 10 ja 11:

Moottorin A nopeus: nasta 10 = PWM 0-255 (tai asetustappi 10 = KORKEA)

Moottorin B nopeus: nasta 11 = PWM 0-255 (tai asetustappi 11 = KORKEA)

Yksisuuntaisessa käytössä (neljä moottoria) nastan 10 nopeuden säätö toimii molemmilla "A" -moottoreilla ja nasta 11 molemmilla "B" -moottoreilla. Kaikkien neljän moottorin nopeutta ei voida ohjata itsenäisesti.

Pienitehoiset moottorit (alle 400 mA)

Moottorinohjain voi käyttää ulkoista paristolähdettä, joka on enintään 15 V ja 1,5 ampeeria (2,5 ampeeria hetkellisesti). Jos kuitenkin käytät moottoria, joka voi toimia 5–9 V: n jännitteellä ja käyttää alle 400 mA, voit käyttää moottorin virtaliittimien vieressä olevaa mustaa hyppyjohdinta ja siirtää sen Vin-asentoon. Vaihtoehtoinen asento "+VM" on tarkoitettu ulkoiselle virtalähteelle.

Älyautoaktiviteetti

Kun älyautosi on koottu, voit nyt siirtyä Smart Car Activity -toimintoon, jossa opit ohjelmoimaan autosi.