TfCD - Itseohjautuva leipälauta: 6 vaihetta (kuvilla)

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:44

Tässä opastettavassa esittelemme yhden tekniikan, jota käytetään usein itsenäisissä ajoneuvoissa: ultraääniesteiden havaitseminen.

Itseohjautuvissa autoissa tätä tekniikkaa käytetään tunnistamaan esteet lyhyeltä etäisyydeltä (<4 m), esimerkiksi pysäköinnin ja kaistanvaihdon aikana.

Tätä tutkimusta varten pyrimme rakentamaan leipälaudan, joka (1) ajaa, (2) tunnistaa esteet ja (3) tekee päätökset reittinsä mukaisesti.

Erityisesti rakennamme kaksipyöräisen leipälevyn, jossa on ultraäänianturi edessä, joka ajaa eteenpäin, kun esteitä ei havaita, kääntyy melkein osuessaan esineeseen ja peruuttaa, kun törmäys tuntuu väistämättömältä

Vaihe 1: Osien hankkiminen

Tässä ohjeessa käytettiin seuraavia komponentteja:

• (A) 830 -nastainen leipälevy (1 kpl) Pienempi voi riittää, mutta varmista, että saat hyvän laadun, koska ultraäänianturin nastat ovat hieman hauraita.
• (B) Arduino UNO (1kpl) Toimii hyvin Motor Shieldin kanssa, ei tarvitse olla alkuperäinen versio.

(C) Adafruit Motor Shield v2.3 (1 kpl)

Moottorisuoja yksinkertaistaa moottorien yhdistämistä Arduinoon. Verrattuna vastuksiin ja transistoreihin, se on paljon turvallisempaa Arduino -kortille, varsinkin jos olet aloittelija. Adafruit Motor Shieldissä on erilliset tapit, jotka on juotettava sirulle.

(D) HC-SR04-ultraäänianturi (1kpl)

Tämä on nelinapainen anturi. Se toimii lähettämällä lyhyen ultraäänipulssin vasemman kaiutinyksikön läpi ja kuuntelemalla (aikaa mitattaessa), kun se tulee takaisin oikean vastaanottimen kautta.

• (E) DAGU DG01D Mini DC -moottori, jossa 48: 1 -vaihteisto (2 kpl) Kun käytetään moottorinsuojaa, mikä tahansa 5 V: n tasavirtamoottori toimii, mutta tämän version vaihteisto on hyödyllinen, koska se saa pyörät pyörimään mukavasti ja hitaasti.
• (F) Muovipyörät (2 kpl) Yritä mieluiten ostaa pyörät, jotka ovat suoraan yhteensopivia valitsemasi moottorin kanssa.

Tarvitaan myös: tietokone, jossa on uusin Arduino -ohjelmisto, juotosrauta, juotospannu, pieni virtapankki, joitain johtoja.

Vaihe 2: Piirin asettaminen

Ultraäänianturin liittäminen

Ultraäänianturi koostuu neljästä nastasta, joita kutsutaan: Vcc, Trig, Echo ja Gnd (Ground).

Trig ja Echo on kytketty moottorinsuojaan digitaalisessa nastanumerossa 10 ja 9. (Muut digitaaliset nastat ovat myös sopivia, kunhan asianmukaista koodausta käytetään.)

Vcc ja Gnd on kytketty kilven 5 V: iin ja Gnd: iin.

DC -moottoreiden liittäminen

Tasavirtamoottoreissa on musta ja punainen johto. Nämä johdot on kytkettävä moottorin portteihin, tässä esimerkissä M1 ja M2.

Vaihe 3: Koodin kirjoittaminen

Ladataan kirjastoa

Ensinnäkin, sinun on ladattava oikea kirjasto Adafruit Motor Shield v2.3: n käyttämiseksi.

Tässä ZIP-tiedostossa on kansio, joka voidaan sijoittaa Arduino-asennuskansioon, meidän tapauksessamme:

C: / Ohjelmatiedostot (x86) Arduino / Libraries

Ja muista antaa sille nimi Adafruit_MotorShield (käynnistä Arduino -ohjelmisto myöhemmin).

Koodiesimerkin lataaminen

Koodiesimerkkimme 'Selfdriving_Breadboard.ino' on ladattavissa.

Säädettäviä muuttujia on useita, tärkeintä on etäisyydet (senttimetreinä), kun jotain tapahtuu. Nykyisessä koodissa leipälauta oli ohjelmoitu kääntymään taaksepäin, kun esine on lähempänä kuin 10 senttimetriä, pyörimään, kun etäisyys on 10–20 senttimetriä, ja ajamaan suoraan, kun kohdetta ei havaita 20 senttimetrissä.

Vaihe 4: Tappien juottaminen

Juotosprosessi koostuu neljästä vaiheesta.

• (A) Tapien suuntaus Varmista, että laitat kaikki moottorinsuojuksen mukana tulevat tapit paikalleen. Tämä voidaan tehdä helposti asettamalla kilpi Arduino -levyn päälle.
• (B) Tappien juottaminen Älä kiirehdi tätä vaihetta, on erittäin tärkeää, etteivät tapit liity toisiinsa juottamisen jälkeen. Juotos ulkoiset tapit ensin varmistaaksesi, että neulat eivät ole vinossa.
• (C) Johtojen sijoittaminen Kun käytät moottorinsuojaa, johdot on myös juotettava sopiviin nastoihin. Se toimii parhaiten kiinnittämällä johdot moottorisuojaan ylhäältä ja juottamalla ne moottorisuojan alareunaan. Yhteenvetona: tässä opetusohjelmassa juotamme johdot digitaalisiin nastoihin 9 ja 10 sekä 5 V ja Gnd -nastoihin.
• (D) Johtojen juottaminen Nyt on aika juottaa langat yksitellen. Varmista, että ne ovat hyvässä asennossa, ehkä pyydä ystävääsi pitämään niitä kiinni juottamisen aikana.

Vaihe 5: Itseohjautuvan leipälevyn kokoaminen

Komponenttien juottamisen ja piirin testaamisen jälkeen on viimeisen kokoonpanon aika.

Tässä opetusohjelmassa leipälevyä ei käytetä vain sen päätoiminnoille, vaan myös koko laitteen selkärankaksi. Lopulliset asennusohjeet koostuvat neljästä vaiheesta.

• (A) Johtojen liittäminen Varmista, että kaapelit ovat oikeassa paikassa (tarkista vaihe 3, miten kaikki liitetään oikein), älä unohda kahta tasavirtamoottoria. Muista, mihin haluat kiinnittää komponentit.
• (B) Anturin liittäminen Liitä anturi leipälevyyn ja varmista, että se on kytketty oikein.
• (C) Kilven asettaminen Aseta moottorinsuojus Arduino UNO -levylle. Nyt olisi hyvä aika testata järjestelmä ennen lopullista kokoonpanoa.
• (D) Osien kiinnittäminen Ota tässä vaiheessa kaksipuolinen teippi ja kiinnitä tasavirtamoottorit, Arduino ja voimapankki paikoilleen. Tässä tapauksessa Arduino sijoitetaan ylösalaisin leipälevyn alle.

Vaihe 6: Teit sen

Nyt olet todennäköisesti yhtä innoissasi kuin olisimme ottaneet luomuksesi koekäyttöön.

Pidä hauskaa, yritä säätää joitain parametreja, jotta se toimii parhaiten sinulle.

Kiitos ohjeemme noudattamisesta ja kerro meille, jos sinulla on kysyttävää

-

Tekniikan validointi

Tässä tapauksessa käytetyn ultraäänianturin piti olla 4 metrin kantomatkalla. Anturi menettää kuitenkin tarkkuutensa suuremmalla etäisyydellä kuin 1,5 metriä.

Lisäksi anturiin kuuluu jonkin verran kohinaa. Kun sarjamonitoria käytettiin etäisyyden tarkkuuden vahvistamiseen, noin 3000 (mm) huiput näkyivät, kun edessä oleva esine oli vain senttimetrin päässä. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että anturin tulon tiedot viivästyvät, joten lähtö vääristyy silloin tällöin.