Linjan seuraajarobotti PICO: lla: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Ennen kuin pystyt luomaan robotin, joka voi lopettaa sivilisaation sellaisena kuin me sen tunnemme ja pystyä lopettamaan ihmiskunnan. Sinun on ensin pystyttävä luomaan yksinkertaisia robotteja, jotka voivat seurata maahan piirrettyä viivaa, ja tässä otat ensimmäisen askeleesi meidän kaikkien lopettamiseksi>. <

Ensinnäkin linjaa seuraava robotti on robotti, joka pystyy seuraamaan linjaa maassa, ja tämä viiva on yleensä musta viiva, joka on piirretty valkoiselle taustalle tai päinvastoin; ja tämä johtuu siitä, että robotin on helpompi erottaa toisistaan erittäin kontrastiset värit, kuten musta ja valkoinen. Missä robotti muuttaa kulmaa lukemansa värin mukaan.

Tarvikkeet

1. PICO

2. Kaksivetoinen robottirunko, jolla on seuraavat ominaisuudet:

   • Akryylialusta
   • 2 tasavirtamoottoria pyörillä ja antureilla
   • Pyörä, jossa metalliset vasteet
   • 4 -kanavainen paristopidike
   • Jotkut ruuvit ja mutterit
   • On / off kytkin
3. L298N moottorin ohjainmoduuli
4. 2 linjaseuranta -anturia
5. 7.4V akku

Vaihe 1: DC -moottorien valmistelu

Voit helpottaa tätä projektia käyttämällä kaksivetoista "2WD" -alustaa, koska se säästää aikaa ja vaivaa oman rungon rakentamisessa. Antaa sinulle enemmän aikaa keskittyä projektin elektroniikkaan.

Aloitetaan tasavirtamoottoreista, koska käytät moottoreita ohjaamaan robotin liikenopeutta ja suuntaa anturien lukemista riippuen. Ensimmäinen asia, joka on tehtävä, on alkaa ohjata moottorin nopeutta, joka on suoraan verrannollinen tulojännitteeseen, mikä tarkoittaa, että sinun on lisättävä jännitettä nopeuden lisäämiseksi ja päinvastoin.

PWM "Pulse Width Modulation" -tekniikka on ihanteellinen työhön, sillä sen avulla voit säätää ja mukauttaa elektroniikkalaitteellesi (moottorille) menevää keskiarvoa. Ja se toimii käyttämällä digitaalisia signaaleja "HIGH" ja "LOW" analogisten arvojen luomiseen vaihtamalla kahden signaalin välillä erittäin nopeasti. Jos "analoginen" jännite riippuu PWM -jakson aikana esiintyvien digitaalisten HIGH -digitaalisten LOW -signaalien prosenttiosuudesta.

Huomaa, että emme voi kytkeä PICO: ta suoraan moottoriin, koska moottori tarvitsee vähintään 90 mA, jota PICO -nastat eivät pysty käsittelemään, ja siksi käytämme moottorin ohjainmoduulia L298N, joka antaa meille mahdollisuuden lähettää tarpeeksi virtaa moottoreihin ja muuttaa sen napaisuutta.

Juotetaan nyt lanka jokaiseen moottorin liittimeen seuraavasti:

1. Sulata pieni määrä juotetta moottorin liittimeen
2. Aseta langankärki moottorin navan yläpuolelle ja kuumenna sitä juotosraudalla, kunnes liittimen juote sulaa ja muodostaa yhteyden lankaan, poista sitten juotosrauta ja anna liitoksen jäähtyä.
3. Toista edelliset vaiheet kummankin moottorin jäljellä olevilla liittimillä.

Vaihe 2: L298N -moottorin ohjainmoduulin käyttäminen

L298N -moottorikäyttömoottorilla on kyky tehostaa PICO: sta tulevaa signaalia ja muuttaa sen läpi kulkevan virran napaisuutta. Voit hallita sekä moottorien pyörimisnopeutta että suuntaa.

L298N Tapin ulostulot

1. DC -moottorin A ensimmäinen liitin
2. DC -moottorin A toinen liitin
3. Sisäänrakennettu 5 V: n säätimen hyppyjohdin. Irrota tämä hyppyjohdin, jos kytket moottorin syöttöjännitteen yli 12 V, jotta jännitesäädin ei ole kova.
4. Moottorin syöttöjännite sisään. Suurin sallittu jännite on 35 V, ja älä unohda irrottaa jännitesäädintä, jos käytät yli 12 V jännitettä.
5. GND
6. 5v lähtö. Tämä lähtö tulee jännitesäätimestä, jos se on edelleen kytketty, ja se antaa sinulle mahdollisuuden käyttää PICO: ta samasta lähteestä kuin moottori.
7. DC -moottori A mahdollistaa hyppyjohtimen. Jos tämä hyppyjohdin on kytketty, moottori käy täydellä nopeudella joko eteen- tai taaksepäin. Mutta jos haluat hallita nopeutta, poista hyppyjohdin ja liitä sen sijaan PWM -nasta.
8. In1, se auttaa ohjaamaan virran napaisuutta ja siten moottorin A pyörimissuuntaa.
9. In2, se auttaa ohjaamaan virran napaisuutta ja siten moottorin A pyörimissuuntaa.

10. In3, se auttaa ohjaamaan virran napaisuutta ja siten moottorin B pyörimissuuntaa.

11. In4, se auttaa ohjaamaan virran napaisuutta ja siten moottorin B pyörimissuuntaa.
12. DC -moottori B mahdollistaa hyppyjohtimen. Jos tämä hyppyjohdin on kytketty, moottori käy täydellä nopeudella joko eteen- tai taaksepäin. Mutta jos haluat hallita nopeutta, poista hyppyjohdin ja liitä sen sijaan PWM -nasta.

DC -moottorin B ensimmäinen liitin

DC -moottorin B toinen liitin

L298N -ohjainmoottorin nastojen määrä tekee sen käytöstä vaikeaa. Mutta se on itse asiassa melko helppoa, ja osoitetaan tämä toimivalla esimerkillä, jossa käytämme sitä hallitsemaan molempien moottoriemme pyörimissuuntaa.

Liitä PICO moottorin ohjaimeen seuraavasti "löydät yllä olevan kaavion":

• In1 → D0
• In2 → D1
• In3 → D2
• In4 → D3

Moottorin suuntaa ohjataan lähettämällä HIGH ja LOW logiikka -arvo jokaisen parin In1/2 ja In3/4 välillä. Jos esimerkiksi lähetät HIGH kohtaan In1 ja LOW to In2, moottori pyörii yhteen suuntaan ja LOW kohtaan In1 ja HIGH to In2 pyörittää moottoria vastakkaiseen suuntaan. Jos kuitenkin lähetät samat HIGH tai LOW -signaalit samanaikaisesti sekä In1: lle että In2: lle, moottorit pysähtyvät.

Muista kytkeä PICOn GND akun GND: hen äläkä irrota Enable A- ja Enable B -hyppyjä.

Löydät myös tämän esimerkin koodin yllä.

Vaihe 3: PWM: n lisääminen L298N -ohjainmoduuliin

Voimme nyt hallita moottoriemme pyörimissuuntaa. Emme kuitenkaan voi hallita niiden nopeuksia, koska meillä on vakio jännitelähde, joka antaa heille suurimman mahdollisen tehon. Tätä varten tarvitset kaksi PWM -nastaa molempien moottorien ohjaamiseen. Valitettavasti sinä, PICO: lla on vain 1 PWM -lähtö, jota meidän on laajennettava käyttämällä PCA9685 OWM -moduulia, ja tämä hämmästyttävä moduuli voi laajentaa PWM: ääsi 1: stä 16: een!

PCA9685 -pistokkeet:

1. VCC → Tämä on logiikkateho, maks. 3-5 V
2. GND → Negatiivinen nasta on kytkettävä GND: hen piirin loppuun saattamiseksi.
3. V+ → Tämä nasta jakaa ulkoisesta virtalähteestä tulevan virran, sitä käytetään pääasiassa moottoreissa, jotka tarvitsevat suuria määriä virtaa ja jotka tarvitsevat ulkoisen virtalähteen.
4. SCL → Sarjakellon nasta, jonka kytket PICO: n SCL: ään.
5. SDA → Sarjatiedonsiirto, jonka liität PICO: n SDA: han.
6. OE → Lähdön sallintatappi, tämän nastan aktiivinen on LOW, mikä tarkoittaa, että kun nasta on LOW, kaikki lähdöt ovat käytössä ja kun se on KORKEA, kaikki lähdöt on poistettu käytöstä. Tämä on valinnainen tappi, jonka oletusarvo on LOW.

PCA9685 PWM -moduulissa on 16 PWM -lähtöä, joista jokaisella on oma V+, GND- ja PWM -signaali, joita voit ohjata muista riippumatta. Jokainen PWM voi käsitellä 25 mA virran, joten ole varovainen.

Nyt tulee osa, jossa käytämme PCA9685 -moduulia moottoriemme nopeuden ja suunnan säätämiseen, ja näin yhdistämme PICO: n PCA9685- ja L298N -moduuleihin:

PICO - PCA9685:

1. D2 (PICO) SDA (PCA9685)
2. D3 (PICO) SCL (PCA9685)

PCA9685 - L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N) moottorin A suunnan säätämiseen
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N) moottorin A suunnan ohjaamiseen
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N) moottorin B suunnan ohjaamiseen
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N) moottorin B suunnan ohjaamiseen
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), moottorin A nopeutta ohjaavan PWM -signaalin lähettämiseen.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), moottorin B nopeutta ohjaavan PWM -signaalin lähettämiseen.

Löydät kaikkien näiden osien koodin liitteenä.

Vaihe 4: Linjanseuranta -anturin käyttäminen

Linjaseuranta on melko suoraviivaista. Tällä anturilla on kyky erottaa kaksi pintaa niiden välisen kontrastin mukaan, kuten mustavalkoisena.

Linjanseuranta -anturissa on kaksi pääosaa, IR -LED ja valodiodi. Se voi erottaa värit lähettämällä IR -valoa LED -valosta ja lukemalla heijastukset, jotka tulevat takaisin fotodiodiin, ja sitten fotodiodi antaa jännitearvon heijastuneen valon mukaan (HIGH -arvo vaalealle "kiiltävälle" pinnalle ja LOW -arvo tummalle pinnalle).

Linjanseurannan pisteet:

1. A0: tämä on analoginen ulostulonappi, ja käytämme sitä, jos haluamme analogisen tulolukeman (0-1023)
2. D0: Tämä on digitaalinen ulostulonappi, ja käytämme sitä, jos haluamme digitaalisen tulolukeman (0-1)
3. GND: Tämä on maadoitustappi, ja liitämme sen PICOn GND -nastaan
4. VCC: Tämä on virtatappi, ja liitämme sen PICOn VCC -nastaan (5v)
5. Potentiometri: Tätä käytetään anturin herkkyyden säätämiseen.

Testaa linjanseuranta -anturi yksinkertaisella ohjelmalla, joka sytyttää LED -valon, jos se havaitsee mustan viivan, ja sammuta LED -valo, jos se havaitsee valkoisen pinnan tulostettaessa anturin lukemaa sarjamonitorissa.

Löydät tämän testin koodin liitteenä yllä.

Vaihe 5: Kokoa kaikki yhteen

Viimeinen asia, joka meidän on tehtävä, on koota kaikki yhteen. Olemme testanneet ne kaikki erikseen ja kaikki toimivat odotetusti.

Pidämme PICO-, PCA9685- ja L298N -moduulit kytkettyinä sellaisinaan. Sitten lisäämme linjaseuranta -anturit olemassa olevaan kokoonpanoon, ja se on seuraava:

1. VCC (kaikki linjanseuranta -anturit) → VCC (PICO)
2. GND (kaikki linjanseuranta -anturit) → GND (PICO)
3. D0 (oikeanpuoleisen seuranta -anturi) → A0 (PICO)
4. D0 (keskilinjan seuranta -anturi) → A1 (PICO)
5. D0 (vasemmanpuoleisen seuranta -anturi) → A2 (PICO)

Tämä on viimeinen koodi, joka ohjaa autoa ja käskee sen seuraamaan viivaa, mustaa viivaa valkoisella pohjalla.