PIC -pohjainen LF ja vältettävä robotti: 16 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Johdanto

Tässä ohjeessa opit seuraamaan kevyesti ja välttämään robottia. Inspiraationi tulee roboteista, jotka matkivat tavallista ihmisten käyttäytymistä, esimerkiksi et vain kävele seinään ilman syytä. Aivosi kommunikoivat lihasten/ elinten kanssa ja pysäyttävät sinut välittömästi. Aivosi toimivat hyvin samalla tavalla kuin perusmikro-ohjain, joka vastaanottaa syötteitä ja käsittelee ne lähdöiksi, tässä tapauksessa aivosi luottavat silmiin saadakseen tietoa. Samaan aikaan on hyväksyttävää kävellä seinään sokeana. Aivosi eivät saa syötteitä silmiltäsi eivätkä näe seinää. Tämä robotti ei ole vain täydellinen rakennus lopussa, vaan myös hieno oppimiskokemus elektroniikan peruskomponenteista, DIY -suunnittelusta ja suunnittelutaidoista luoda jotain, ja tiedän, että pidät siitä. Tiedän, että on paljon helpompia ja tavanomaisempia menetelmiä, joissa sinun ei tarvitse rakentaa piirejä itse ja käyttää perusmoduuleja saman tuloksen saavuttamiseksi, mutta valitsin erilaisen lähestymistavan, paitsi jos olet DIY -pähkinä kuin minä ja haluat oppia jotain uutta, tämä on täydellinen projekti sinulle! Tämä robotti seuraa valoa ja kun tuntoelin koskettaa seinää, se kääntyy ja kääntyy, joten nämä ovat tämän robotin perustoimintoja. Toivottavasti pidät minusta projektista!

Vaihe 1: Materiaaliluettelo

Elektroniikka

Vastukset

· 10K vastus, ¼ wattia (x20)

· 2.2K vastus, ¼ wattia (x10)

· 4,7 000 VR (x2)

· 10 000 VR (x2)

· 1K vastus, ¼ wattia (x10)

· 220 ohmin vastus, ¼ wattia (x4)

· 22K vastus ¼ wattia (x10)

Kondensaattorit

· 10 pf keraaminen (x5)

· 2200uf elektrolyyttinen, 25V (x2)

· 10nf keraaminen (x4)

Puolijohteet

· BD 139 NPN -tehotransistori (x4)

· BD 140 PNP -tehotransistori (x4)

· BC 327 PNP -transistori (x4)

· LM350 -jännitesäätimet (x2)

· 741 op-amp (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· PIC16F628A -mikrokontrolleri (x1)

· LED 5 mm (valintasi väri) (x3)

Laitteisto

· Vanerilevylevyt

· 5 mm x 60 mm välikappale (x4)

· 5 mm x 20 mm pultti (x8)

· Vaihdemoottorit 12V 500mA (x2)

· 60 mm vaahtopyörät (x2)

· Naarasliittimet (hyppyjohdin) (x50)

· 12 V, 7,2 Ah: n porttimoottorin akku (lisävarusteena voidaan käyttää pienempää akkua, mutta varmista, että se on 12 V).

· 2 mm johto (10 m)

· Urospuolisten kanervan (hyppyjohdin) liittimen nastat (x50)

· 3 mm: n kutisteputki (2 m)

Vaihe 2: Piirien rakentaminen

Piirien rakentaminen on melko suoraviivaista, tämä on loistava oppimiskokemus niille, jotka eivät ole koskaan tehneet sitä ennen, ja hyvä käytäntö niille, joilla on. Voit aina kokeilla eri menetelmää, mutta mieluummin käytän Veroboardia, koska juottamisen jälkeen kappaleiden kulkeminen on helpompaa. Suosittelen ennen varsinaisen piirin rakentamista mallin tekemistä leipätaululle ja Veroboard -asettelun suunnittelua piirillesi paperilla, tämä kuulostaa paljon työtä nyt, mutta se maksaa takaisin, kun rakennat piirejä (etenkin vertailupisteiden osalta)).

H-siltojen rakentaminen

H-silta on piiri, joka vastaa moottorien käyttämisestä ja joka vastaanottaa signaalin mikro-ohjaimesta ja joko pysäyttää tai peruuttaa moottorit (tämä on modifioitu H-silta, jossa on 4011, joka toimii suojapiirinä ja lisää ohjausominaisuudet). Alla on kuvia piirikaaviosta, Vera-levyn asettelusta ja viimeisestä piiristä (muista rakentaa 2 H-siltaa, yksi kullekin moottorille).

Vaihe 3: LDR -piirien rakentaminen

LDR-piirit toimivat robotin silmin, jotka havaitsevat valon läsnäolon ja lähettävät jännitesignaalin PIC-mikro-ohjaimelle vahvistamaan PIC I -laitteen jännitesignaalia 741 käyttövahvistimella. Muista rakentaa 2 piiriä, yksi jokaista robotin silmää kohden.

Vaihe 4: PIC -tukipiirin rakentaminen

Tämä on piiri, joka on robotin aivot.

Vaihe 5: Jännitteen säätöpiirien rakentaminen

Robottiin tuleva pääjännite on 12 V, mikä tarkoittaa, että H-Bridge-piireissä on oltava jännitesäädin, koska ne toimivat 9 V: lla ja PIC- ja LDR-piireillä, jotka molemmat toimivat 5 V: lla. Jännitteen on myös oltava vakaa, jotta se ei vahingoita komponentteja, nämä piirit säätelevät jännitettä, muista rakentaa 2 piiriä. (Kaikki kuvat ovat alla). Kun olet suorittanut piirit, aseta ne oikeaan jännitteeseen kääntämällä VR: ää ja mittaamalla monimetrillä. Muista, että LDR- ja PIC -piirit tarvitsevat +5V. Ja H-sillat tarvitsevat +9V.

Vaihe 6: Piikkien lisääminen piiriin

Nyt kun olet rakentanut piirisi, on aika juottaa otsikkotappeihin. Toinen tapa on juottaa lanka suoraan levylle, mutta huomaan, että lankakatkot ovat yleisempiä. Jos haluat määrittää, mihin tapit juottaa, katso jokaisen piirin Veroboard -asettelusta, piirin suunnittelun alapuolella olevista näppäimistä löydät otsikkotappien symbolit ja katso sitten piirisi suunnittelua, laske reiät taululla seurataksesi asettelua ja sitten vain juottaa tappi. (Symboli, jota sinun on etsittävä, näkyy kuvassa.) Muista valita oikea asettelu oikealle piirille.

Vaihe 7: Veroboardin jälkien rikkominen

Piirisi ovat melkein valmiit; tärkein asia, joka on nyt tehtävä, on katkaista Veroboardin jäljet. Jälleen noudattaa samaa periaatetta käyttämällä kunkin piirin näppäimiä ratkojen katkaisemiseksi, varmista, että katkaiset raidat koko ajan, käytin käsityö (harrastus) veistä. (Kuva avaimesta ja esimerkki raidanvaihdosta annetaan).

Vaihe 8: PIC -koodin koodaus

Nyt kun olet suorittanut piirisi, voit aloittaa robotin pääosan tekemisen, PIC: n koodaamisen, PIC: n koodaamisen suoraan eteenpäin, koodi on kirjoitettu MPLab X: ssä, lähdekoodi ja laiteohjelmistotiedosto (.hex) on zip -paketti. Voit päivittää laiteohjelmiston PIC -ohjaimeen käyttämällä mitä tahansa ohjelmoijaa.

Vaihe 9: Mikrosirujen asettaminen paikalleen

Nyt kun olet suorittanut suurimman osan työstäsi piireillä, on viimeisen asian aika, mikrosirujen asettaminen paikalleen. Tämä on melko helppo tehtävä, mutta se on silti hankala, useimmat mikrosirusi tulevat oudoiksi sieniksi, kun ostat ne kaupasta, saatat ihmetellä miksi, mutta pelimerkit ovat staattisesti herkkiä, mikä tarkoittaa, että et voi koskea niihin käsilläsi, ellet käyttää staattista nauhaa. Tämä sisältää 4011: n ja PIC: n, joten ole varovainen äläkä kosketa näiden mikrosirujen tappeja, muuten vahingoitat niitä. (Varmista, että asetat sirun oikealle puolelle, esimerkki annetaan).

Vaihe 10: Piirien testaus

Piirisi ovat nyt valmiit; on aika testata niitä! Piirien testaamiseen tarvitset yleismittarin (yleismittari on laite, joka mittaa jännite-, virta- ja vastuseroja), onneksi nykyaikaisella yleismittarilla on muutama lisätoiminto. Ensinnäkin sinun on tehtävä piirin visuaalinen perustarkastus ja tarkistettava mahdolliset halkeamat, johtojen katkokset ja irrotukset. Kun olet tyytyväinen siihen, on tärkeää tarkistaa kaikki piirin napaisuudet, esimerkiksi: transistorien tulee olla oikealla tavalla ja mikrosirut on asetettava oikein. Sen jälkeen on aika tarkistaa piirilevyn alapuoli, tarkistaa, onko raitojen välissä oikosulkuja visuaalisesti, ja sitten vain varmista, että otat käsityöveitsen ja leikkaa se vain levyn metalliratojen väliin varmistaaksesi. Viimeinen asia, jota kannattaa varoa, on taukosi, tarkista silmämääräisesti piirisi jokainen tauko varmistaaksesi, että rata on rikki koko matkan. Jos haluat tarkistaa asian oikein, sinun on säädettävä yleismittariasetuksesi jatkuvuuteen (kuva on alla) ja asetettava yksi johdin Brocken -radan toiselle puolelle ja toinen johto toiselle puolelle, jos yleismittarisi piippaa tauosi on viallinen ja sinun on tehtävä se uudelleen. Suosittelen testaamaan jokaisen piirin erikseen, jotta et sekoitu. (Korjaa kaikki viat ennen seuraavan vaiheen tekemistä). Muista käyttää piirejä oikealla jännitesäädöllä:

· H-sillat: 9V

· LDR + PIC: 5V

Vaihe 11: Robotin rungon kokoaminen

Nyt kun piirityösi on tehty, on aika tehdä itse, nyt kokoamme robotin yläosan. Yläosa koostuu pohjimmiltaan kaikista piireistä ja antureista. Ensinnäkin sinun on porattava vanerilevyllesi reikiä välikappaleita ja ruuveja varten, poraa yksi senttimetri sivusta jokaiseen kulmaan (ei ole todella tärkeää, jos haluat porata reiät, kunhan rakenne on vakaa ja se vastaa pohjalevyyn porattuihin reikiin). Nyt on vielä porattavaa….. jos päätät asentaa levyn välikappaleille, sinun on porattava niille kuoria (katso mutterin halkaisija ja valitse poranterä sen mukaan), sinun on myös porattava reikiä piirissä, ole varovainen tehdessäsi niin, ettet vahingoita levyä ja valitse, missä haluat reikien olevan piirilevyn asettelun mukaan (ettei vaurioita raitoja). Toinen helpompi tapa on liimata levyt vaneriin (yritä tällöin pitää kiinni asettelustani, takana olevista H-siltoista jne.)

Vaihe 12: Robotin rungon kokoaminen (osa 2)

Nyt kun olet koonnut yläosan, on aika koota alaosa. Pohjassa on kaikki jännitesäätimet, käyttömoottorit ja kondensaattorit. Ensimmäinen askel on moottorien asentaminen vanerilevylle. Pidän parempana kahta perustapaa moottorien asentamiseen, joko asennat ne vaneripaneelin keskelle tai valitsemallesi puolelle. Jos päätät asentaa moottorit sivulle, muista ostaa vauhtipyörä, joka auttaa robottia tasapainottamaan ja ohjaamaan sitä oikein. Muista tehdä joitain perusmittauksia ja tarkistuksia ennen moottorien asianmukaista asennusta, suosittelen moottorin asentamista nippusiteillä, jotka ovat halpoja ja helppoja suorittaa, ensin liimaa moottori haluttujen mittojen mukaan ja poraa kaksi reikää moottorin molemmille puolille moottori vanerissa ja käytä vain vetoketjua pitämään sitä kiinni (muista kiristää vetoketju oikein). Säätimien ja kondensaattoreiden asettaminen on helppoa (improvisoi vanerilla olevan tilan kanssa) ja kiinnitä ne käyttämällä välimutterimenetelmää tai kuumaliimaa (suosittelen kondensaattoreiden liimaamista). Poraa lopuksi reiät ylälevyn kiinnittämistä varten (käytä samoja mittoja kuin yläosassa), suosittelen poraamaan pienempiä reikiä ja painamalla välikappaleen mutterit paikalleen.

Vaihe 13: Johdotus

Nyt kun olet juottanut, tarkistanut ja asentanut piirisi, on aika kytkeä koko asia yhteen. Johdotuksen perusasiat ovat, että kaikki piirit johdotetaan lopulta PIC: hen, joka käsittelee ja lähettää tietoja. Muista, että johdotus on erittäin tärkeä ja sinun on varmistettava, että kaikki on oikein. Ok, nyt miten johdottaa, nyt ymmärrät miksi valitsin heather pin -menetelmän, koska se helpottaa. Jos sinulla on naarashyppyjohdin, voit yhdistää levyt nopeasti yhteen, jos ei, voit vain juottaa tavallisen langan kaneritankoon (puserot ovat parempia, koska jos sinulla on virheellisiä nastoja, sinun ei tarvitse juottaa uudelleen). Kytkentäkaavio esitetään kuvassa.

Vaihe 14: Tunnistimien kiinnittäminen ja liittäminen

Robotti käyttää kahta tunnistinta sen edessä olevan seinän tunnistamiseen. Tunnistimien kiinnittäminen on melko yksinkertaista, sillä sen pohjimmiltaan kaksi mikrokytkintä toimivat vasemman ja oikean tunturina. Kuumaa liimaa ne toisen levyn etuosaan. Liitäntöjen kytkentäkaavio esitetään alla. (Muista selvittää mikrokytkimen nastat, esim. COM).

Vaihe 15: Robotin testaus

Okei, tämä on jännittävä hetki, jota olet odottanut, jotta robotti vihdoin sytytetään ensimmäistä kertaa !! Älä ole liian kiireinen nyt, tämä ei koskaan toimi ensimmäisellä kerralla, jos se ON YKSI ONNELLINEN RAKENTAJA !! Älä nyt pety, jos se ei toimi, älä huoli, se varmasti pian. Alla olen laatinut luettelon kaikista mahdollisista ongelmista, joita saatat kohdata, ja niiden ratkaisemisesta.

· Kokonaisuus ei tee mitään. Tarkista virtalähteen piirit ja liitännät piirilevyn virtaliittimiin, tarkista myös napaisuusongelmat.

· Moottorit kääntyvät vastakkaisiin suuntiin. Vaihda yhden moottorin napaisuus, sen pitäisi lähettää se kääntämällä toiseen suuntaan, saattaa olla myös ohjelmointikysymys.

· Jokin alkaa tupakoida tai sinusta tuntuu, että jokin on todella kuumaa. OIKOSULKU!! Sammuta laite välittömästi, jotta vältytään vaurioilta. Tarkista kaikki mahdolliset piirit, mukaan lukien johdinliitännät.

· Moottorit pyörivät todella hitaasti. Lisää virtaa robotille. Tai mahdollinen H-sillan pula.

· Robotti ei tunnista valoa oikein. VR: n säätäminen LDR -piireissä voi olla ohjelmointikysymys.

· Robotti käyttäytyy epätavallisesti ja tekee outoja asioita. Ohjelmointi! Tarkista ohjelmointikoodi.

· Robotti ei tunnista seinää. Tarkista mikrokytkimien liitännät.

Nämä ovat siis ongelmia, joita robotilleni tapahtui, jos sinulla on epätavallinen ongelma, voit vapaasti muuttaa tai muokata suunnitelmiani paremmaksi, muista, että me kaikki opimme, eikä täydellistä ole olemassa.

Vaihe 16: Kokeilu ja virhe

Jos robotti ei useiden tuntien yrittämisen jälkeenkään vieläkään toimi, tarkista ja testaa, älä heitä sitä seinää vasten tai repi sitä irti ja menetä toivo. Yritä kävellä ulkona vain saadaksesi raitista ilmaa tai vain nukkua sen päällä, minulla on ollut paljon sellaisia hetkiä, ja tiedätkö miksi? Elektroniikka on yksi kova harrastus, yksi osa epäonnistuu- kaikki epäonnistuu. Älä unohda jakaa sitä osiin testauksen aikana ja pidä aina avoin mieli suunnittelun ja asettelun suhteen. Ole vapaa ja luova äläkä koskaan luovuta !!! Jos pidit projektistani, äänestä minua make it move -kilpailussa, toivottavasti pidät siitä!