Līnijas sekotājs robots ar PICO: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Pirms jūs varat izveidot robotu, kas var izbeigt civilizāciju, kā mēs to zinām, un spēj izbeigt cilvēci. Vispirms jums jāspēj izveidot vienkāršus robotus, tos, kas var sekot zemei novilktai līnijai, un šeit jūs spersit pirmo soli, lai izbeigtu mūs visus>. <

Pirmkārt, līnija, kas seko robotam, ir robots, kas spēj sekot līnijai uz zemes, un šī līnija parasti ir melna līnija, kas novilkta uz balta fona vai otrādi; un tas ir tāpēc, ka robotam ir vieglāk atšķirt ļoti kontrastējošas krāsas, piemēram, melno un balto. Kur robots maina leņķi atkarībā no nolasītās krāsas.

Piegādes

1. PICO

2. Divu riteņu piedziņas robota šasija, kurai ir šādas īpašības:

   • Akrila šasija
   • 2 līdzstrāvas motori ar riteņiem un kodētājiem
   • Ritentiņa ritenis ar metāla statīviem
   • 4 kanālu akumulatora turētājs
   • Dažas skrūves un uzgriežņi
   • Ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis
3. L298N motora vadītāja modulis
4. 2 līniju izsekotāja sensori
5. 7.4V akumulators

1. darbība: līdzstrāvas motoru sagatavošana

Lai atvieglotu šo projektu, varat izmantot divu riteņu piedziņas "2WD" šasiju, jo tas ietaupa laiku un pūles, veidojot savu šasiju. Dodot jums vairāk laika, lai koncentrētos uz projekta elektroniku.

Sāksim ar līdzstrāvas motoriem, jo jūs izmantosit motorus, lai kontrolētu jūsu robota kustības ātrumu un virzienu atkarībā no sensoru rādījumiem. Pirmais, kas jādara, ir sākt kontrolēt motoru ātrumu, kas ir tieši proporcionāls ieejas spriegumam, kas nozīmē, ka jums ir jāpalielina spriegums, lai palielinātu ātrumu, un otrādi.

PWM "impulsa platuma modulācijas" tehnika ir ideāli piemērota darbam, jo tā ļauj pielāgot un pielāgot vidējo vērtību, kas tiek piegādāta jūsu elektroniskajai ierīcei (motoram). Un tas darbojas, izmantojot digitālos signālus "HIGH" un "LOW", lai radītu analogās vērtības, mainoties starp 2 signāliem ļoti ātri. Ja "analogais" spriegums ir atkarīgs no procentiem starp digitālo HIGH un digitālo LOW signālu, kas atrodas PWM periodā.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka mēs nevaram savienot PICO tieši ar motoru, jo motoram ir nepieciešams vismaz 90 mA, ko nevar apstrādāt ar PICO tapām, un tāpēc mēs izmantojam L298N motora draivera moduli, kas dod mums iespēju nosūtīt pietiekami daudz strāvas motoriem un mainīt tā polaritāti.

Tagad pielodēsim vadu pie katra motora spailēm, veicot šīs darbības:

1. Motora spailē uzkausējiet nelielu daudzumu lodēšanas
2. Novietojiet stieples galu virs motora spailes un sildiet to ar lodāmuru, līdz terminālī esošais lodējums izkūst un savienojas ar vadu, pēc tam noņemiet lodāmuru un ļaujiet savienojumam atdzist.
3. Atkārtojiet iepriekšējās darbības ar pārējiem abu motoru spailēm.

2. darbība: L298N motora draivera moduļa izmantošana

L298N motora vadītāja motoram ir iespēja pastiprināt signālu, kas nāk no PICO, un mainīt caur to plūstošās strāvas polaritāti. Ļaujiet jums kontrolēt gan ātrumu, gan virzienu, kādā jūsu motori griežas.

L298N Tapu izejas

1. Līdzstrāvas motora A pirmais terminālis
2. Līdzstrāvas motora A otrais spailes
3. Borta 5v regulatora džemperis. Noņemiet šo džemperi, ja pievienojat motora barošanas spriegumu, kas lielāks par 12 V, lai nesaspringtu sprieguma regulators.
4. Motora barošanas spriegums. Maksimālais ir 35 V, un, ja izmantojat vairāk nekā 12 V, neaizmirstiet noņemt sprieguma regulatoru.
5. GND
6. 5v izeja. Šī izeja nāk no sprieguma regulatora, ja tas joprojām ir pievienots, un tas dod jums iespēju darbināt savu PICO no tā paša avota, kurā ir motors.
7. Līdzstrāvas motors A ieslēgšanas džemperis. Ja šis džemperis ir pievienots, motors darbosies ar pilnu ātrumu uz priekšu vai atpakaļ. Bet, ja vēlaties kontrolēt ātrumu, vienkārši noņemiet džemperi un tā vietā pievienojiet PWM tapu.
8. In1 tas palīdz kontrolēt strāvas polaritāti un tādējādi motora A rotācijas virzienu.
9. In2 tas palīdz kontrolēt strāvas polaritāti un līdz ar to arī motora A griešanās virzienu.

10. In3 tas palīdz kontrolēt strāvas polaritāti un līdz ar to arī motora B rotācijas virzienu.

11. In4 tas palīdz kontrolēt strāvas polaritāti un līdz ar to arī motora B rotācijas virzienu.
12. Līdzstrāvas motors B iespiež džemperi. Ja šis džemperis ir pievienots, motors darbosies ar pilnu ātrumu uz priekšu vai atpakaļ. Bet, ja vēlaties kontrolēt ātrumu, vienkārši noņemiet džemperi un tā vietā pievienojiet PWM tapu.

Līdzstrāvas motora B pirmais terminālis

Līdzstrāvas motora B otrais terminālis

L298N draivera motora tapu skaits apgrūtina lietošanu. Bet patiesībā tas ir diezgan vienkārši, un pierādīsim to ar funkcionējošu piemēru, kur mēs to izmantojam, lai kontrolētu abu mūsu motoru rotācijas virzienu.

Pievienojiet PICO motora vadītājam šādi, "jūs atradīsit iepriekš redzamo diagrammu":

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

Motora virzienu kontrolē, nosūtot HIGH un LOW loģisko vērtību starp pāriem In1/2 un In3/4 vadītāja tapām. Piemēram, ja nosūta HIGH uz In1 un LOW uz In2, tas izraisa motora griešanos vienā virzienā un nosūtot LOW uz In1 un HIGH uz In2, motors griežas pretējā virzienā. Bet, ja vienlaikus sūtāt vienādus HIGH vai LOW signālus gan In1, gan In2, motori apstāsies.

Neaizmirstiet savienot PICO GND ar akumulatora GND un nenoņemt džemperus Enable A un Enable B.

Iepriekš atradīsit arī šī piemēra kodu.

3. darbība: PWM pievienošana L298N draivera modulim

Tagad mēs varam kontrolēt savu motoru griešanās virzienu. Bet mēs joprojām nevaram kontrolēt to ātrumu, jo mums ir pastāvīgs sprieguma avots, kas viņiem nodrošina maksimālo jaudu. Lai to izdarītu, jums ir vajadzīgas divas PWM tapas, lai kontrolētu abus jūsu motorus. Diemžēl jums, PICO ir tikai 1 PWM izeja, kas mums ir jāpaplašina, izmantojot PCA9685 OWM moduli, un šis apbrīnojamais modulis var paplašināt jūsu PWM no 1 līdz 16!

PCA9685 pinouts:

1. VCC → Šī ir jūsu loģiskā jauda, ar maks.
2. GND → Lai pabeigtu ķēdi, negatīvais tapa jāpievieno GND.
3. V+ → Šī tapa sadala jaudu, kas nāk no ārēja barošanas avota, to galvenokārt izmanto ar motoriem, kuriem nepieciešams liels strāvas daudzums un ārējs barošanas avots.
4. SCL → Sērijveida pulksteņa tapa, kuru pievienojat PICO SCL.
5. SDA → Sērijas datu tapa, kuru pievienojat PICO SDA.
6. OE → Izvades iespējošanas tapa, šī tapa ir LOW, kas nozīmē, ka tad, kad tapa ir LOW, visas izejas ir iespējotas, un, kad tas ir HIGH, visas izejas ir atspējotas. Šī ir neobligāta tapa, ar noklusējumu velkot LOW.

PCA9685 PWM modulim ir 16 PWM izejas, katrai no tām ir savs V+, GND un PWM signāls, ko varat kontrolēt neatkarīgi no citiem. Katrs PWM var apstrādāt 25 mA strāvu, tāpēc esiet uzmanīgs.

Tagad nāk daļa, kurā mēs izmantojam moduli PCA9685, lai kontrolētu mūsu motoru ātrumu un virzienu, un šādi mēs savienojam PICO ar PCA9685 un L298N moduļiem:

PICO uz PCA9685:

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

PCA9685 līdz L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), lai kontrolētu motora A virzienu
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), lai kontrolētu motora A virzienu
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), lai kontrolētu motora B virzienu
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), lai kontrolētu motora B virzienu
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), lai nosūtītu PWM signālu, kas kontrolē motora A ātrumu.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), lai nosūtītu PWM signālu, kas kontrolē motora B ātrumu.

Visu šo daļu kods ir pievienots iepriekš.

4. darbība: līnijas izsekotāja sensora izmantošana

Līniju izsekotājs ir diezgan vienkāršs. Šim sensoram ir iespēja atšķirt divas virsmas, atkarībā no to kontrasta, piemēram, melnā un baltā krāsā.

Līniju izsekotāja sensoram ir divas galvenās daļas - IR LED un fotodiods. Tas var noteikt krāsas, izstarojot IR gaismu no gaismas diodes un nolasot atstarojumus, kas atgriežas fotodiodē, pēc tam fotodiodes izvada sprieguma vērtību atkarībā no atstarotās gaismas (HIGH vērtība vieglai "spīdīgai" virsmai un LOW vērtība tumšai virsmai).

Līniju izsekotāja kontaktinformācija:

1. A0: šī ir analogās izejas tapa, un mēs to izmantojam, ja vēlamies analogo ieeju (0-1023)
2. D0: šī ir digitālā izvades tapa, un mēs to izmantojam, ja vēlamies digitālās ievades nolasīšanu (0-1)
3. GND: Šī ir zemējuma tapa, un mēs to savienojam ar PICO GND tapu
4. VCC: šī ir barošanas tapa, un mēs to savienojam ar PICO VCC tapu (5v)
5. Potenciometrs: to izmanto, lai kontrolētu sensora jutīgumu.

Pārbaudīsim līniju izsekotāja sensoru ar vienkāršu programmu, kas ieslēdz gaismas diodi, ja tā konstatē melnu līniju, un izslēgsim gaismas diodi, ja tā atklās baltu virsmu, drukājot sensora rādījumus seriālajā monitorā.

Jūs atradīsit šī testa kodu, kas pievienots iepriekš.

5. solis: visu salieciet kopā

Pēdējā lieta, kas mums jādara, ir visu salikt kopā. Tā kā mēs tos visus esam pārbaudījuši atsevišķi, un visi darbojas, kā paredzēts.

Mēs saglabāsim PICO, PCA9685 un L298N moduļu savienojumu, kā tie ir. Pēc tam mēs pievienojam līnijas sekotāju sensorus mūsu esošajam iestatījumam, un tas ir šāds:

1. VCC (visi līnijas izsekošanas sensori) → VCC (PICO)
2. GND (visi līnijas izsekošanas sensori) → GND (PICO)
3. D0 (labās līnijas izsekotāja sensors) → A0 (PICO)
4. D0 (centra līnijas izsekotāja sensors) → A1 (PICO)
5. D0 (kreisās līnijas izsekotāja sensors) → A2 (PICO)

Šis ir pēdējais kods, kas kontrolēs jūsu automašīnu un liks tai ievērot līniju, melnu līniju uz balta fona mūsu gadījumā.