Roboti i Ndjekësit të Linjës Me PICO: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Para se të jeni në gjendje të krijoni një robot që mund t'i japë fund civilizimit siç e njohim ne, dhe që është në gjendje t'i japë fund racës njerëzore. Së pari ju duhet të jeni në gjendje të krijoni robotë të thjeshtë, ata që mund të ndjekin një vijë të tërhequr në tokë, dhe këtu do të bëni hapin tuaj të parë drejt përfundimit të të gjithëve>. <

Para së gjithash, një robot pas vijës është një robot që është i aftë të ndjekë një vijë në tokë, dhe kjo linjë zakonisht është një vijë e zezë e vizatuar në një sfond të bardhë ose anasjelltas; dhe kjo është për shkak se është më e lehtë për robotin të bëjë dallimin midis ngjyrave shumë të kundërta, si e zeza dhe e bardha. Aty ku roboti ndryshon këndin e tij në varësi të ngjyrës që lexon.

Furnizimet

1. PICO

2. Shasia robotike me dy rrota, të cilat kanë si në vijim:

   • Shasi akrilike
   • 2 motorë DC me rrota dhe kodues
   • Rrota rrotulluese me kapëse metalike
   • Mbajtës i baterisë me 4 kanale
   • Disa vida dhe arra
   • Çelësi i ndezjes/fikjes
3. Moduli i drejtuesit të motorit L298N
4. 2 Sensorë gjurmues të linjës
5. Bateri 7.4v

Hapi 1: Përgatitja e motorëve DC

Ju mund të përdorni shasinë "2WD" me dy rrota për ta bërë këtë projekt më të lehtë, pasi kursen kohë dhe përpjekje kur bëhet fjalë për ndërtimin e shasisë tuaj. Duke ju dhënë më shumë kohë për t'u përqëndruar në elektronikën e projektit.

Le të fillojmë me motorët DC, pasi ju do të përdorni motorët për të kontrolluar shpejtësinë e lëvizjes dhe drejtimin e robotit tuaj, në varësi të leximeve të sensorëve. Gjëja e parë që duhet të bëni është të filloni të kontrolloni shpejtësinë e motorëve, e cila është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin e hyrjes, që do të thotë se ju duhet të rrisni tensionin për të rritur shpejtësinë dhe anasjelltas.

Teknika PWM "Modulimi i Gjerësisë së Pulsit" është ideale për punën, pasi ju lejon të rregulloni dhe rregulloni vlerën mesatare që do të shkojë te pajisja juaj elektronike (motori). Dhe funksionon duke përdorur sinjalet dixhitale "HIGH" dhe "LOW" për të krijuar vlera analoge, duke alternuar midis 2 sinjaleve me një ritëm shumë të shpejtë. Aty ku voltazhi "analog" varet nga përqindja midis sinjaleve digjitale të LARTA në ato LIGJORE digjitale të pranishme gjatë një periudhe PWM.

Ju lutemi vini re se ne nuk mund ta lidhim PICO direkt me motorin, pasi motori ka nevojë për një minimum prej 90mA i cili nuk mund të trajtohet nga kunjat e PICO -s, dhe kjo është arsyeja pse ne përdorim modulin e drejtuesit të motorit L298N, i cili na jep mundësinë që të dy të dërgojmë rrymë e mjaftueshme për motorët dhe ndryshojnë polaritetin e saj.

Tani, le të lidhim një tel në secilin nga terminalet e motorit, duke ndjekur këto hapa:

1. Shkrini një sasi të vogël saldimi në terminalin e motorit
2. Vendoseni majën e telit mbi terminalin e motorit dhe ngroheni atë me hekurin saldues derisa saldimi në terminal të shkrihet dhe të lidhet me tela, pastaj hiqni saldimin dhe lërini lidhjen të ftohet.
3. Përsëritni hapat e mëparshëm me terminalet e mbetura të të dy motorëve.

Hapi 2: Përdorimi i modulit të drejtuesit të motorit L298N

Motori i drejtuesit të motorit L298N ka aftësinë për të rritur sinjalin që vjen nga PICO dhe për të ndryshuar polaritetin e rrymës që kalon përmes tij. Duke ju lejuar të kontrolloni shpejtësinë dhe drejtimin me të cilin rrotullohen motorët tuaj.

L298N Pin daljet

1. Terminali i parë i motorit DC A
2. Terminali i dytë i motorit DC A
3. Bluzë kërcimi rregullator 5v. Hiqeni këtë bluzë nëse po lidhni tensionin e furnizimit me motor prej më shumë se 12v, për të mos forcuar rregullatorin e tensionit.
4. Tensioni i furnizimit me motor in. Maksimumi është 35v, dhe mos harroni të hiqni rregullatorin e tensionit nëse përdorni më shumë se 12v.
5. GND
6. Dalje 5v. Ky dalje vjen nga rregullatori i tensionit nëse është akoma i lidhur dhe ju jep aftësinë për të fuqizuar PICO -n tuaj nga i njëjti burim me motorin.
7. Motori DC A mundëson kërcyesin. Nëse ky bluzë është i lidhur, motori do të punojë me shpejtësi të plotë përpara ose prapa. Por, nëse doni të kontrolloni shpejtësinë, thjesht hiqni kërcyesin dhe në vend të kësaj lidhni një kunj PWM.
8. In1, ndihmon në kontrollin e polaritetit të rrymës, dhe kështu, drejtimin e rrotullimit për motorin A.
9. In2, ndihmon në kontrollin e polaritetit të rrymës, dhe kështu, drejtimin e rrotullimit për motorin A.

10. In3, ndihmon në kontrollimin e polaritetit të rrymës, dhe kështu, drejtimin e rrotullimit për motorin B.

11. In4, ndihmon në kontrollimin e polaritetit të rrymës, dhe kështu, drejtimin e rrotullimit për motorin B.
12. Motori DC B mundëson kërcyesin. Nëse ky bluzë është i lidhur, motori do të punojë me shpejtësi të plotë përpara ose prapa. Por, nëse doni të kontrolloni shpejtësinë, thjesht hiqni kërcyesin dhe në vend të kësaj lidhni një kunj PWM.

Terminali i parë i motorit DC B

Terminali i dytë i motorit DC B

Numri i kunjave që ka motori i shoferit L298N e bën të duket e vështirë për t'u përdorur. Por, në fakt është mjaft e lehtë, dhe le ta vërtetojmë këtë me një shembull funksionues, ku e përdorim atë për të kontrolluar drejtimin e rrotullimit të të dy motorëve tanë.

Lidhni PICO me drejtuesin e motorit si më poshtë "do të gjeni diagramin e mësipërm":

• Në 1 → D0
• Në2 → D1
• Në3 → D2
• Në 4 → D3

Drejtimi i motorit kontrollohet duke dërguar një vlerë logjike HIGH dhe LOW mes secilës kunjave të shoferit In1/2 dhe In3/4. Për shembull, nëse dërgoni HIGH në In1 dhe LOW në In2 kjo bën që motori të rrotullohet në një drejtim dhe dërgimi i LOW në In1 dhe HIGH në In2 rrotullon motorin në drejtim të kundërt. Por, nëse dërgoni të njëjtat sinjale HIGH ose LOW në të njëjtën kohë si në In1 ashtu edhe në In2, motorët do të ndalen.

Mos harroni të lidhni GND të PICO me GND të baterisë dhe mos hiqni kërcyesit Enable A dhe Enable B.

Ju gjithashtu do të gjeni kodin e këtij shembulli më lart.

Hapi 3: Shtimi i PWM në Modulin e Shoferit L298N

Tani mund të kontrollojmë drejtimin e rrotullimit të motorëve tanë. Por, ne ende nuk mund t'i kontrollojmë shpejtësitë e tyre, pasi kemi një burim tensioni konstant që po u jep atyre fuqinë maksimale që mund të marrin. Dhe për ta bërë këtë, keni nevojë për dy kunja PWM për të kontrolluar të dy motorët tuaj. Fatkeqësisht ju, PICO ka vetëm 1 dalje PWM, të cilën ne duhet ta zgjerojmë duke përdorur modulin PCA9685 OWM, dhe ky modul i mahnitshëm mund të zgjerojë PWM tuaj nga 1 në 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → Kjo është fuqia juaj logjike, me 3-5v max.
2. GND pin Kunja negative duhet të lidhet me GND për të përfunduar qarkun.
3. V+ → Ky pin shpërndan fuqinë që vjen nga një burim i jashtëm i energjisë, përdoret kryesisht me motorë që kanë nevojë për sasi të mëdha të rrymës dhe kanë nevojë për një burim të jashtëm të energjisë.
4. SCL pin Kodi i orës serike, të cilin e lidhni me SCL të PICO.
5. SDA pin Pina e të dhënave serike, të cilën e lidhni me SDA të PICO.
6. Kodi OE enable Output mundëson daljen, ky pin është aktiv LOW, që do të thotë se kur kunja është LOW, të gjitha daljet janë të aktivizuara, dhe kur është HIGH të gjitha daljet janë të çaktivizuara. Ky është një pin opsional, me parazgjedhjen që tërhiqet LOW.

Moduli PCA9685 PWM ka 16 dalje PWM, ku secili ka sinjalin e vet V+, GND dhe PWM të cilin mund ta kontrolloni në mënyrë të pavarur nga të tjerët. Çdo PWM mund të trajtojë 25mA rrymë, prandaj kini kujdes.

Tani vjen pjesa ku ne përdorim modulin PCA9685 për të kontrolluar shpejtësinë dhe drejtimin e motorëve tanë, dhe kjo është mënyra se si e lidhim PICO me modulet PCA9685 dhe L298N:

PICO në PCA9685:

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

PCA9685 deri në L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), për të kontrolluar drejtimin e motorit A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), për të kontrolluar drejtimin e motorit A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), për të kontrolluar drejtimin e motorit B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), për të kontrolluar drejtimin e motorit B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), për dërgimin e sinjalit PWM që kontrollon shpejtësinë e motorit A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), për dërgimin e sinjalit PWM që kontrollon shpejtësinë e motorit B.

Kodin për të gjitha këto pjesë do ta gjeni të bashkangjitur më sipër.

Hapi 4: Përdorimi i Sensorit të Ndjekësit të Linjës

Gjurmuesi i linjës është mjaft i drejtpërdrejtë. Ky sensor ka aftësinë për të bërë dallimin midis dy sipërfaqeve, në varësi të kontrastit midis tyre, si në të zezë dhe të bardhë.

Sensori i gjurmuesit të linjës ka dy pjesë kryesore, IR LED dhe fotodiodën. Mund të tregojë ngjyrat duke lëshuar dritë IR nga LED dhe duke lexuar reflektimet që kthehen në fotodiodë, atëherë fotodioda nxjerr një vlerë tensioni në varësi të dritës së reflektuar (vlerë e lartë për një sipërfaqe të lehtë "me shkëlqim" dhe një vlerë të ulët. për një sipërfaqe të errët).

Pinout -at e gjurmuesit të linjës:

1. A0: ky është kunja dalëse analoge, dhe ne e përdorim atë nëse duam një lexim hyrje analoge (0-1023)
2. D0: Ky është kodi i daljes dixhitale dhe ne e përdorim nëse duam një lexim dixhital të hyrjes (0-1)
3. GND: Kjo është kunja e tokëzimit dhe ne e lidhim atë me kunjin GND të PICO
4. VCC: Ky është kunja e energjisë dhe ne e lidhim atë me kunjin VCC të PICO (5v)
5. Potenciometër: Ky përdoret për të kontrolluar ndjeshmërinë e sensorit.

Le të testojmë sensorin e gjurmuesit të linjës me një program të thjeshtë që ndez një LED nëse zbulon një vijë të zezë dhe fikim LED nëse zbulon një sipërfaqe të bardhë gjatë printimit të leximit të sensorit në Monitor Serial.

Kodin e këtij testi do ta gjeni të bashkangjitur më sipër.

Hapi 5: Vendosja e gjithçkaje së bashku

Gjëja e fundit që duhet të bëjmë është të vendosim gjithçka së bashku. Siç i kemi testuar të gjithë individualisht dhe të gjithë po funksionojnë siç pritej.

Ne do t'i mbajmë modulet PICO, PCA9685 dhe L298N të lidhura ashtu siç janë. Pastaj, ne shtojmë sensorët e ndjekësve të linjës në konfigurimin tonë ekzistues, dhe është si më poshtë:

1. VCC (të gjithë sensorët e përcjelljes së linjës) → VCC (PICO)
2. GND (të gjithë sensorët e përcjelljes së linjës) → GND (PICO)
3. D0 (sensori i gjurmuesit të vijës së djathtë) → A0 (PICO)
4. D0 (Sensori i gjurmuesit të linjës qendrore) → A1 (PICO)
5. D0 (sensori i gjurmuesit të vijës së majtë) → A2 (PICO)

Ky është kodi përfundimtar që do të kontrollojë makinën tuaj dhe do t'i thotë që të ndjekë një vijë, vijë të zezë në një sfond të bardhë në rastin tonë.