KASVIRobotti: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Kaikki nauttivat kasvien saamisesta kotona, mutta joskus kiireisen elämämme aikana emme löydä aikaa huolehtia niistä hyvin. Tästä ongelmasta saimme idean: Miksi emme rakenna robottia, joka huolehtii siitä puolestamme?

Tämä projekti koostuu kasvirobotista, joka huolehtii itsestään. Laitos on integroitu robottiin ja pystyy kastamaan itsensä ja löytämään valoa välttäen esteitä. Tämä on ollut mahdollista käyttämällä useita antureita robotissa ja laitoksessa. Tämän Instructable -ohjelman tarkoituksena on opastaa sinut kasvirobotin luomisprosessissa, joten sinun ei tarvitse huolehtia kasveistasi joka päivä!

Tämä projekti on osa Bruface Mechatronicsia ja sen on toteuttanut:

Mercedes Arévalo Suárez

Daniel Blanquez

Baudouin Cornelis

Kaat Leemans

Marcos Martínez Jiménez

Basile Tämä

(Ryhmä 4)

Vaihe 1: OSTOLUETTELO

Tässä on luettelo kaikista tuotteista, joita tarvitset tämän robotin rakentamiseen. Jokaiseen alleviivattuun kappaleeseen on linkki:

3D -tulostetut moottorit tukevat X1: ää (kopio 3D: nä)

3D-tulostetut pyörät + pyörän ja moottorin liitäntä X2 (kopio 3D-muodossa)

AA Nimh -paristot X8

Hiomapaperirulla X1

Arduino Mega X1

Kuulapyörä X1

Paristopidike X2

Leipälevy testejä varten X1

Leipälauta juotokseen X1

DC -moottorit (anturilla) X2

Saranat X2

Kosteusmittari X1

Valosta riippuvat vastukset X3

Uros-uros & mies-nainen hyppääjät

Moottorin suojus X1

Kasvi X1 (tämä on sinun valintasi)

Istutusruukku X1

Kasvituki X1 (3D -tulostettu)

Muoviputki X1

Eri arvojen vastukset

Raaputa paperia X1

Ruuvit

Sharp-anturit X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 cm)

Kytkin X1

Vesipumppu X1

Vesisäiliö (pieni Tupperware) X1

Johdot

Huomaa, että nämä valinnat johtuvat aika- ja budjettirajoituksista (3 kuukautta ja 200 €). Muita valintoja voi tehdä oman harkintansa mukaan.

ERITTÄISTEN VALINTOJEN SELITYS

Arduino Mega yli Arduino Unon: Ensinnäkin meidän pitäisi myös selittää syy, miksi olemme käyttäneet Arduinoa lainkaan. Arduino on avoimen lähdekoodin elektroninen prototyyppialusta, jonka avulla käyttäjät voivat luoda interaktiivisia elektronisia esineitä. Se on erittäin suosittu sekä asiantuntijoiden että aloittelijoiden keskuudessa, mikä auttaa löytämään paljon tietoa siitä Internetissä. Tämä voi olla hyödyllistä, kun sinulla on ongelmia projektisi kanssa. Valitsimme Arduino Megan Unon sijaan, koska siinä on enemmän nastoja. Itse asiassa Uno -anturien lukumäärä ei antanut tarpeeksi nastoja. Mega on myös tehokkaampi ja voi olla hyödyllinen, jos lisäämme joitain parannuksia, kuten WIFI -moduulin.

Nimh -akut: Ensimmäinen idea oli käyttää LiPo -akkuja kuten monissa robottiprojekteissa. LiPo: lla on hyvä purkausnopeus ja ne on helppo ladata. Mutta pian huomasimme, että LiPo ja laturi olivat liian kalliita. Ainoat muut tähän projektiin sopivat akut, joissa Nimh. Itse asiassa ne ovat halpoja, ladattavia ja kevyitä. Voidaksemme käyttää moottoria, tarvitsemme 8 heistä syöttöjännitteen saavuttamiseksi 9,6 V (purkautunut) - 12 V (täysin ladattu).

Tasavirtamoottorit ja anturit: Kun otetaan huomioon tämän toimilaitteen päätavoite, antaa pyörille pyörimisenergiaa, valitsimme kaksi tasavirtamoottoria servomoottorien sijasta, joiden kiertokulma on rajoitettu ja jotka on suunniteltu erityisiin tehtäviin, joissa sijainti on määritettävä tarkasti. Anturien käyttö lisää myös mahdollisuutta saada tarkempaa tietoa tarvittaessa. Huomaa, että emme lopulta käyttäneet enkoodereita, koska huomasimme, että moottorit olivat melko samankaltaisia emmekä tarvinneet robottia seuraamaan tarkasti suoraa linjaa.

Markkinoilla on paljon tasavirtamoottoreita, ja etsimme sellaista, joka sopii budjettiin ja robottiin. Näiden rajoitusten täyttämiseksi kaksi tärkeää parametria auttoivat meitä valitsemaan moottorin: vääntömomentti, jota tarvitaan robotin siirtämiseen, ja robotin nopeus (tarvittavan kierrosluvun löytämiseksi).

1) Laske rpm

Tämän robotin ei tarvitse rikkoa ääniesteenä. Valon seuraaminen tai jonkun seuraaminen talossa nopeus 1 m/s tai 3,6 km/h vaikuttaa kohtuulliselta. Kääntääksemme sen rpm: ksi käytämme pyörien halkaisijaa: 9 cm. Kierrosluku ilmoitetaan seuraavasti: rpm = (60*nopeus (m/s))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0,045) = 212 rpm.

2) Laske tarvittava suurin vääntömomentti

Koska tämä robotti kehittyy tasaisessa ympäristössä, tarvitaan suurin vääntömomentti, joka käynnistää robotin. Jos katsomme, että robotin paino laitoksen ja jokaisen komponentin kanssa on noin 3 kiloa ja käyttämällä pyörien ja maan välisiä kitkavoimia, voimme helposti löytää vääntömomentin. Kun otetaan huomioon kitkakerroin 1 maan ja pyörien välillä: Kitkavoimat (Fr) = kitkakerroin. * N (jossa N on robotin paino) antaa meille Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. Kunkin moottorin vääntömomentti löytyy seuraavasti: T = (Fr * r)/2 jossa r on pyörien säde T = (30*0,045)/2 = 0,675 Nm = 6,88 kg cm.

Nämä ovat valitsemamme moottorin ominaisuudet: 6V 175 rpm ja 4 kg cm 12V 350 rpm ja 8 kg cm. Tietäen, että se saa virtaa 9,6 ja 12 V välillä lineaarisella interpoloinnilla, näyttää selvästi siltä, että edellä mainitut rajoitukset täyttyvät.

Valoanturit: Valitsimme valosta riippuvat vastukset (LDR), koska niiden vastus vaihtelee nopeasti valon mukaan ja LDR: n jännite voidaan helposti mitata asettamalla vakiojännite LDR: tä sisältävään jännitteenjakajaan.

Terävät anturit: niitä käytetään esteiden välttämiseen. Terävät etäisyysanturit ovat edullisia ja helppokäyttöisiä, joten ne ovat suosittu valinta kohteiden havaitsemiseen ja etäisyyden mittaamiseen. Niillä on tyypillisesti korkeammat päivitysnopeudet ja lyhyemmät maksimitunnistusalueet kuin kaikuluotaimen etäisyysmittarilla. Markkinoilta on saatavana paljon erilaisia malleja, joilla on eri toiminta -alueet. Koska niitä käytetään esteiden havaitsemiseen tässä projektissa, valitsimme sellaisen, jonka toiminta-alue on 10-80 cm.

Vesipumppu: Vesipumppu on yksinkertainen kevyt ja ei liian tehokas pumppu, joka on yhteensopiva moottorien jännitealueen kanssa ja joka voi käyttää samaa ravintoa molemmille. Toinen ratkaisu kasvien syöttämiseksi vedellä oli vesipohjan erottaminen robotista, mutta on paljon yksinkertaisempaa pitää se robotissa.

Kosteusmittari: Kosteusmittari on kosteusanturi, joka asennetaan maahan. Se on välttämätöntä, koska robotin on tiedettävä, milloin kattila on kuiva, jotta vesi pääsee siihen.

Vaihe 2: MEKAANINEN SUUNNITTELU

Pohjimmiltaan robotin rakenne koostuu suorakulmaisesta laatikosta, jossa on kolme pyörää alaosassa ja kansi, joka avautuu yläpuolelle. Laitos asetetaan vesisäiliön päälle. Kasviruukku asetetaan ruukkukiinnikkeeseen, joka ruuvataan robotin ylälautaan. Vesisäiliö on hiukan naarmuuntunut robotin ylälaudalle ja vesipumppu on myös naarmuuntunut vesisäiliön pohjaan, joten kaikki on helppo poistaa, kun täytät Tupperwarea vedellä. Säiliön kanteen tehdään pieni reikä, koska kasvien ruukkuun menee vesiputki ja laatikossa oleva pumppu saa ravinnon. Laatikon ylälautaan tehdään siten reikä ja myös kosteusmittarin kaapelit kulkevat tämän reiän läpi.

Ensinnäkin halusimme, että robotilla olisi houkutteleva muotoilu, minkä vuoksi päätimme piilottaa elektronisen osan laatikkoon jättäen sen juuri laitoksen ja veden ulkopuolelle. Tämä on tärkeää, koska kasvit ovat osa talon sisustusta, eivätkä ne saisi vaikuttaa tilaan visuaalisesti. Laatikon osiin pääsee helposti käsiksi yläpuolella olevan kannen kautta, ja sivusuojissa on tarvittavat reiät, jotta esimerkiksi robotin käynnistäminen tai Arduinon liittäminen kannettavaan tietokoneeseen on helppoa, jos haluamme ohjelmoimaan sen uudelleen.

Laatikon komponentit ovat: Arduino, moottorin ohjain, moottorit, LDR, paalupidikkeet, leipälauta ja saranat. Arduino on asennettu pieniin pilareihin, joten sen pohja ei ole vaurioitunut ja moottorin ohjain on asennettu Arduinon päälle. Moottorit kiinnitetään moottorin kiinnikkeisiin ja moottorikiinnikkeet ruuvataan laatikon pohjalaattaan. LDR on juotettu pienelle leipälevylle. Mini woods lankut liimataan tähän leipälautaan ruuvatakseen ne robotin sivupinnoille. Edessä on yksi LDR, toinen vasemmalla ja toinen oikealla puolella, jotta robotti voi tietää suunnan suurimmalla valomäärällä. Paalupidikkeet naarmuuntuvat laatikon pohjalle, jotta ne voidaan helposti poistaa ja paalut vaihtaa tai ladata. Sitten leipälauta ruuvataan pohjalautaan pienillä kolmion muotoisilla pilareilla, joissa on leipälaudan kulman muotoiset reiät sen tukemiseksi. Lopuksi saranat ruuvataan takaseinään ja yläpintaan.

Etupuolella kolme terävää ruuvia ruuvataan suoraan esteiden havaitsemiseksi ja välttämiseksi mahdollisimman hyvin.

Vaikka fyysinen suunnittelu on tärkeää, emme voi unohtaa teknistä osaa, mutta rakennamme robottia ja sen tulisi olla käytännöllinen ja mahdollisuuksien mukaan optimoida tila. Tämä on syy mennä suorakaiteen muotoon, se oli paras tapa löytää kaikki komponentit.

Lopuksi laitteessa on kolme pyörää: kaksi vakiomotoroitua pyörää takana ja yksi pallopyörä edessä. Ne näkyvät kolmen syklin ajossa, kokoonpanossa, etuohjauksessa ja takana ajossa.

Vaihe 3: OSIEN VALMISTUS

Robotin ulkonäköä voidaan muuttaa kiinnostuksen kohteidesi mukaan. Mukana on tekniset piirustukset, jotka voivat toimia hyvänä maadoituksena oman suunnittelun yhteydessä.

Laserleikatut osat:

Kaikki kuusi robottikotelon osaa on laserleikattu. Materiaalina on käytetty kierrätettyä puuta. Tämä laatikko voidaan myös valmistaa pleksilasista, joka on hieman kalliimpaa.

3D -painetut osat:

Kaksi vakiopyörää, jotka on sijoitettu robotin takaosaan, on 3D -painettu PLA: lla. Syy on se, että ainoa tapa löytää kaikki tarpeet täyttävät pyörät (sopivat tasavirtamoottoreihin, koko, paino …) oli suunnitella ne itse. Moottorikiinnitys tulostettiin myös 3D: llä budjettisyistä. Sitten kasvipannun tuki, Arduinoa tukevat pylväät ja leipälevyä tukevat kulmat tulostettiin myös 3D -painikkeella, koska tarvitsimme tietyn muotoisen sovituksen robottiin.

Vaihe 4: ELEKTRONIIKKA

Terävät anturit: Terävissä antureissa on kolme nastaa. Kaksi niistä on ravintoa varten (Vcc ja Ground) ja viimeinen on mitattu signaali (Vo). Ruokinnassa meillä on positiivinen jännite, joka voi olla 4,5–5,5 V, joten käytämme Arduinon 5 V: ta. Vo kytketään yhteen Arduinon analogisista nastoista.

Valoanturit: Valoanturit tarvitsevat pienen piirin toimiakseen. LDR on kytketty sarjaan 900 kOhm: n vastuksella jännitejakajan luomiseksi. Maa on kytketty vastuksen nastaan, jota ei ole kytketty LDR: ään, ja Arduinon 5 V on kytketty LDR: n nastaan, jota ei ole kytketty vastukseen. Vastuksen tappi ja toisiinsa kytketty LDR on kytketty Arduinon analogiseen nastaan tämän jännitteen mittaamiseksi. Tämä jännite vaihtelee välillä 0 - 5 V, kun 5 V vastaa täyttä valoa ja lähellä nollaa, mikä vastaa pimeää. Sitten koko piiri juotetaan pienelle leipälevylle, joka mahtuu robotin sivulaudoille.

Akut: Paristot on valmistettu neljästä paalusta, joiden kumpikin on 1,2–1,5 V, eli 4,8–6 V. Laittamalla kaksi paalupidikettä sarjaan meillä on välillä 9,6 ja 12 V.

Vesipumppu: Vesipumpussa on samanlainen liitäntä (virtaliitin) kuin Arduinon ruokinta. Ensimmäinen vaihe on katkaista yhteys ja denude lanka, jotta johto maadoitetaan ja johto positiiviselle jännitteelle. Koska haluamme ohjata pumppua, asetamme sen sarjaan virranohjattavan transistorin kanssa, jota käytetään kytkimenä. Sitten diodi asetetaan rinnakkain pumpun kanssa taaksepäin suuntautuvien virtausten estämiseksi. Transistorin sääri on kytketty Arduinon/paristojen yhteiseen maahan, keskimmäinen Arduinon digitaaliseen nastaan, jossa on 1 khm: n vastus sarjassa Arduinon jännitteen muuttamiseksi virtaksi ja yläjalka mustaksi kaapeliksi. pumppu. Sitten pumpun punainen kaapeli kytketään paristojen positiiviseen jännitteeseen.

Moottorit ja kilpi: Kilpi on juotettava, se toimitetaan juotettuna. Kun tämä on tehty, se asetetaan Arduinolle leikkaamalla kaikki kilven otsikot Arduinon nastoihin. Kilpi saa virtaa paristoista ja se käyttää sitten Arduinoa, jos hyppyjohdin on päällä (oranssit nastat kuvassa). Varo, ettet laita hyppyjohtoa, kun Arduino saa virtansa muulla keinolla kuin kilpellä, koska Arduino käynnistää sitten suojan ja voi polttaa yhteyden.

Leipälauta: Kaikki komponentit on nyt juotettu leipälevylle. Yhden paalupidikkeen, Arduinon, moottorin ohjaimen ja kaikkien antureiden maa juotetaan samalle riville (leipälautariveillämme on sama potentiaali). Sitten toisen paalupidikkeen musta kaapeli juotetaan samalle riville kuin ensimmäisen paalupidikkeen punainen, jonka maa on jo juotettu. Kaapeli juotetaan sitten samaan riviin kuin toisen paalupidikkeen punainen kaapeli, joka vastaa kahta sarjaa. Tämä kaapeli kytketään kytkimen toiseen päähän ja toinen pää johtoon, joka on juotettu leipälautaan vapaalla rivillä. Pumpun punainen kaapeli ja moottorin ohjaimen syöttö juotetaan tähän riviin (kytkintä ei ole esitetty kuvassa). Sitten Arduinon 5 V juotetaan toiselle riville ja jokaisen anturin syöttöjännite juotetaan samalla rivillä. Yritä juottaa jumpperi leipälevylle ja hyppyjohdin komponentille, kun se on mahdollista, jotta voit helposti irrottaa ne ja sähkökomponenttien kokoaminen on helpompaa.

Vaihe 5: OHJELMOINTI

Ohjelman vuokaavio:

Ohjelma on pidetty melko yksinkertaisena käyttämällä tilamuuttujien käsitettä. Kuten vuokaaviosta näet, nämä tilat aiheuttavat myös prioriteetin käsitteen. Robotti tarkistaa olosuhteet tässä järjestyksessä:

1) Tilassa 2: Onko laitoksella tarpeeksi vettä funktiolla kosteustaso? Jos kosteusmittarin mittaama kosteustaso on alle 500, pumppua käytetään, kunnes kosteustaso ylittää 500. Kun laitoksessa on tarpeeksi vettä, robotti siirtyy tilaan 3.

2) Tilassa 3: Etsi suunta, jossa on eniten valoa. Tässä tilassa laitoksella on riittävästi vettä ja sen on seurattava suuntaa eniten valoa välttäen samalla esteitä. Toiminto light_direction antaa suunnan kolmelle valoanturille, jotka saavat eniten valoa. Robotti käyttää sitten moottoreita seuraamaan tätä suuntaa toiminnolla follow_light. Jos valotaso ylittää tietyn kynnyksen (tarpeeksi valoa), robotti pysähtyy seuraamaan valoa, koska sillä on tarpeeksi tässä asennossa (pysäytysmoottorit). Alle 15 cm: n esteiden välttämiseksi valoa seurattaessa on toteutettu toiminnallinen este, joka palauttaa esteen suunnan. Jotta vältettäisiin esteet oikein, toiminto vältetään_esto on toteutettu. Tämä toiminto käyttää moottoria tietäen, missä este on.

Vaihe 6: KOKOAMINEN

Tämän robotin kokoaminen on itse asiassa melko helppoa. Suurin osa komponenteista on ruuvattu laatikkoon varmistaakseen, että ne säilyttävät paikkansa. Sitten paalupidike, vesisäiliö ja pumppu naarmuuntuvat.

Vaihe 7: KOKEET

Yleensä robotin rakentamisessa asiat eivät suju. Täydellisen tuloksen saavuttamiseksi tarvitaan paljon testejä ja seuraavat muutokset. Tässä näyttely kasvirobotin prosessista!

Ensimmäinen askel oli asentaa robotti moottoreilla, Arduinolla, moottorin ohjaimella ja valoanturilla prototyyppisen leipälevyn kanssa. Robotti on juuri menossa suuntaan, jossa hän mitasi eniten valoa. Kynnys päätettiin pysäyttää robotti, jos hänellä on tarpeeksi valoa. Kun robotti liukui lattialla, lisäsimme hiomapaperia pyöriin simuloimaan rengasta.

Sitten terävät anturit lisättiin rakenteeseen esteiden välttämiseksi. Aluksi kaksi anturia sijoitettiin etupuolelle, mutta kolmas lisättiin keskelle, koska terävillä antureilla on hyvin rajallinen havaitsemiskulma. Lopuksi robotin äärissä on kaksi anturia, jotka havaitsevat esteet vasemmalle tai oikealle ja yksi keskelle havaitsemaan, onko edessä este. Esteet havaitaan, kun terän jännite ylittää tietyn arvon, joka vastaa 15 cm: n etäisyyttä robottiin. Kun este on sivulla, robotti välttää sen ja kun este on keskellä, robotti pysähtyy. Huomaa, että terävien esineiden alapuolella olevia esteitä ei voida havaita, joten esteiden on oltava tietyn korkeuden välttämiseksi.

Tämän jälkeen pumppu ja kosteusmittari testattiin. Pumppu lähettää vettä niin kauan kuin kosteusmittarin jännite on alle tietyn arvon, joka vastaa kuivaa astiaa. Tämä arvo mitattiin ja määritettiin kokeellisesti testaamalla kuivilla ja kosteilla ruukkukasveilla.

Lopulta kaikki testattiin yhdessä. Laitos tarkistaa ensin, onko sillä riittävästi vettä, ja alkaa sitten seurata valoa välttäen samalla esteitä.

Vaihe 8: LOPULLINEN TESTI

Tässä on videoita siitä, miten robotti lopulta toimii. Toivottavasti nautit siitä!

Vaihe 9: MITÄ OLIMME TÄMÄN HANKKEEN TARPEET?

Vaikka kokonaispalaute tästä projektista on hienoa, koska opimme paljon, olemme olleet melko stressaantuneita sen rakentamisesta määräaikojen vuoksi.

Kohdatut ongelmat

Meidän tapauksessamme oli useita ongelmia prosessin aikana. Osa niistä oli helppo ratkaista, esimerkiksi kun komponenttien toimitus viivästyi, etsimme vain kauppoja kaupungista, jos voisimme ostaa niitä. Toiset vaativat hieman enemmän ajattelua.

Valitettavasti kaikkia ongelmia ei ratkaistu. Ensimmäinen ajatuksemme oli yhdistää lemmikkien ja kasvien ominaisuudet ja saada jokaisesta paras. Kasveille, jotka voisimme tehdä, tällä robotilla voimme saada kasvin, joka koristaa talomme, eikä meidän tarvitse huolehtia siitä. Mutta lemmikkien osalta emme keksineet tapaa simuloida heidän tekemäänsä yritystä. Mietimme erilaisia tapoja saada se seuraamaan ihmisiä, ja aloimme toteuttaa yhden, mutta meillä ei ollut aikaa sen loppuunsaattamiseen.

Lisäparannuksia

Vaikka olisimme halunneet saada kaiken haluamamme, tämän projektin oppiminen on ollut hämmästyttävää. Ehkä ajan myötä saisimme vielä paremman robotin. Tässä ehdotamme joitain ideoita robotin parantamiseksi, joita ehkä jotkut haluavat kokeilla:

- Lisäämällä eri värejä (punainen, vihreä,…), jotka ilmoittavat käyttäjälle, milloin robotti on ladattava. Akun mittaus voidaan tehdä jännitteenjakajalla, jonka maksimijännite on 5 V, kun akku on ladattu täyteen, jotta tämä jännite voidaan mitata Arduinolla. Sitten vastaava led -valo syttyy.

- Lisätään vesianturi, joka ilmoittaa käyttäjälle, milloin vesisäiliö on täytettävä (veden korkeusanturi).

- Käyttöliittymän luominen niin, että robotti voi lähettää viestejä käyttäjälle.

Ja tietysti emme voi unohtaa tavoitetta saada se seuraamaan ihmisiä. Lemmikkieläimet ovat yksi niistä asioista, joita ihmiset rakastavat eniten, ja olisi ihanaa, jos joku saavuttaisi, että robotti simuloi tätä käyttäytymistä. Sen helpottamiseksi tarjoamme tässä kaiken, mitä meillä on.

Vaihe 10: Kuinka saada robotti seuraamaan ihmisiä?

Keksimme parhaan tavan tehdä se käyttämällä kolmea ultraäänianturia, yhtä lähetintä ja kahta vastaanotinta.

Lähetin

Lähettimelle haluaisimme 50%: n käyttöjakson. Tätä varten sinun on käytettävä 555 -ajastinta, meillä oli NE555N. Kuvasta näet, miten piiri pitäisi rakentaa. Mutta sinun on lisättävä ylimääräinen kondensaattori esimerkiksi lähtöön 3, 1µF. Vastukset ja kondensaattorit lasketaan seuraavilla kaavoilla: (kuvat 1 ja 2)

Koska 50%: n käyttöjakso on toivottava, t1 ja t2 ovat toisiaan vastaavia. Joten 40 kHz: n lähettimellä t1 ja t2 ovat 1,25*10-5 s. Kun otat C1 = C2 = 1 nF, R1 ja R2 voidaan laskea. Otimme R1 = 15 kΩ ja R2 = 6,8 kΩ, varmista, että R1> 2R2!

Kun testasimme tätä oskilloskoopin piirissä, saimme seuraavan signaalin. Asteikko on 5 µs/div, joten taajuus todellisuudessa on noin 43 kHz. (Kuva 3)

Vastaanotin

Vastaanottimen tulosignaali on liian matala, jotta Arduino voi käsitellä tarkasti, joten tulosignaalia on vahvistettava. Tämä tehdään kääntämällä vahvistin.

Opampissa käytimme LM318N -laitetta, jota käytimme 0 V: n ja 5 V: n Arduinosta. Tätä varten meidän oli nostettava jännitettä värähtelevän signaalin ympärille. Tässä tapauksessa on loogista nostaa se arvoon 2,5 V. Koska syöttöjännite ei ole symmetrinen, meidän on myös sijoitettava kondensaattori vastuksen eteen. Tällä tavoin olemme myös tehneet ylipäästösuodattimen. Käyttämillämme arvoilla taajuuden piti olla korkeampi kuin 23 kHz. Kun käytimme vahvistusta A = 56, signaali menisi kyllästykseen, mikä ei ole hyvä, joten käytimme sen sijaan A = 18. Tämä riittää edelleen. (Kuva 4)

Nyt kun meillä on vahvistettu sinus -aalto, tarvitsemme vakioarvon, jotta Arduino voi mitata sen. Yksi tapa tehdä se on tehdä huippuilmaisupiiri. Tällä tavalla voimme nähdä, onko lähetin kauempana vastaanottimesta vai eri kulmassa kuin ennen, koska meillä on vakio signaali, joka on verrannollinen vastaanotetun signaalin voimakkuuteen. Koska tarvitsemme tarkkuuden huippuilmaisimen, asetamme diodin 1N4148 jännitteenseurantaan. Tällä tavoin meillä ei ole diodin häviämistä ja loimme ihanteellisen diodin. Opampille käytimme samaa kuin piirin ensimmäisessä osassa ja samalla virtalähteellä, 0 V ja 5 V.

Rinnakkaiskondensaattorin on oltava suuri arvo, joten se purkautuu hyvin hitaasti ja näemme silti saman huippuarvon kuin todellinen arvo. Vastus sijoitetaan myös rinnakkain eikä se ole liian alhainen, koska muuten purkaus on suurempi. Tässä tapauksessa 1,5 µF ja 56 kΩ riittää. (Kuva 5)

Kuvassa näkyy koko piiri. Missä on lähtö, joka menee Arduinoon. Ja 40 kHz: n AC -signaali on vastaanotin, jossa sen toinen pää on kytketty maahan. (Kuva 6)

Kuten aiemmin sanoimme, emme voineet integroida antureita robottiin. Mutta tarjoamme testien videot osoittamaan, että piiri toimii. Ensimmäisessä videossa vahvistus (ensimmäisen OpAmpin jälkeen) näkyy. Oskilloskoopissa on jo 2,5 V: n siirtymä, joten signaali on keskellä, amplitudi vaihtelee, kun anturit muuttavat suuntaa. Kun molemmat anturit ovat vastakkain, sinus -amplitudi on suurempi kuin silloin, kun antureilla on suurempi kulma tai etäisyys molempien välillä. Toisessa videossa (piirin ulostulo) voidaan nähdä oikaistu signaali. Jälleen kokonaisjännite on korkeampi, kun anturit ovat vastakkain kuin silloin, kun ne eivät ole. Signaali ei ole täysin suora kondensaattorin purkautumisen ja volttien/div. Pystyimme mittaamaan jatkuvan signaalin pienenemisen, kun kulma tai etäisyys antureiden välillä ei ollut enää optimaalinen.

Ajatuksena oli tehdä robotista vastaanotin ja käyttäjä lähetin. Robotti pystyi kääntymään itseään havaitsemaan, mihin suuntaan intensiteetti oli korkein, ja se voi mennä siihen suuntaan. Parempi tapa voisi olla kaksi vastaanotinta ja seurata vastaanotinta, joka havaitsee korkeimman jännitteen. vasemmalle vai oikealle).