Joonejälgija robot PICO -ga: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Enne kui olete võimeline looma roboti, mis suudab lõpetada meie teada tsivilisatsiooni ja lõpetada inimkonna. Kõigepealt peate suutma luua lihtsad robotid, need, mis suudavad järgida maapinnale joont, ja siin teete oma esimese sammu meie kõigi lõpetamise poole>. <

Esiteks on rida järgiv robot robot, mis suudab maapinnal joont järgida, ja see joon on tavaliselt valgele joonele joonistatud must joon või vastupidi; ja seda seetõttu, et robotil on lihtsam eristada väga kontrastseid värve, nagu must ja valge. Kus robot muudab oma nurka sõltuvalt loetud värvist.

Tarvikud

1. PICO

2. Kaherattaveoga robotraam, millel on järgmised omadused:

   • Akrüülist šassii
   • 2 alalisvoolumootorit rataste ja kodeerijatega
   • Ratasratas metallist tõketega
   • 4 kanaliga akuhoidik
   • Mõned kruvid ja mutrid
   • Sisse/välja lüliti
3. L298N mootori draiverimoodul
4. 2 joonejälgija andurit
5. 7,4v aku

Samm: alalisvoolumootorite ettevalmistamine

Selle projekti lihtsustamiseks võite kasutada kaherattaveolist "2WD" šassii, kuna see säästab aega ja vaeva oma šassii ehitamisel. Annate teile rohkem aega projekti elektroonikale keskendumiseks.

Alustame alalisvoolumootoritega, kuna kasutate mootoreid oma roboti liikumiskiiruse ja suuna juhtimiseks, sõltuvalt andurite näitudest. Esimese asjana tuleb hakata kontrollima mootorite pöörlemiskiirust, mis on otseselt proportsionaalne sisendpingega, see tähendab, et kiiruse suurendamiseks tuleb pinget tõsta ja vastupidi.

PWM "impulsi laiuse modulatsiooni" tehnika sobib ideaalselt selle töö jaoks, kuna võimaldab reguleerida ja kohandada teie elektroonikaseadme (mootori) keskmist väärtust. Ja see töötab, kasutades analoogväärtuste loomiseks digitaalseid signaale "HIGH" ja "LOW", vahetades kahe signaali vahel väga kiiresti. Kui "analoog" pinge sõltub protsendist PWM -perioodi jooksul esinevate digitaalsete HIGH -digitaalsete LOW -signaalide vahel.

Pange tähele, et me ei saa PICO -d otse mootoriga ühendada, kuna mootor vajab vähemalt 90 mA, mida PICO tihvtid ei suuda käsitseda, ja seetõttu kasutame mootori draiverimoodulit L298N, mis annab meile võimaluse saata mootoritele piisavalt voolu ja muuta selle polaarsust.

Nüüd jootame traadi mootori iga klemmi külge, järgides neid samme:

1. Sulatage väike kogus jootet mootori klemmile
2. Asetage traadi ots mootori klemmi kohale ja kuumutage seda jootekolbiga, kuni klemmil olev joodisulam sulab ja ühendub juhtmega, seejärel eemaldage jootekolb ja laske ühendusel jahtuda.
3. Korrake eelnevaid samme mõlema mootori ülejäänud klemmidega.

2. samm: L298N mootori draiverimooduli kasutamine

L298N mootori juhtmootoril on võime võimendada PICO -lt tulevat signaali ja muuta seda läbiva voolu polaarsust. Võimaldab teil kontrollida nii mootori pöörlemiskiirust kui ka suunda.

L298N Tihvtiväljundid

1. Alalisvoolumootori A esimene klemm
2. Alalisvoolumootori A teine klemm
3. Pardal olev 5v regulaatori hüppaja. Eemaldage see hüppaja, kui ühendate mootori toitepinge üle 12 V, et pingeregulaatorit mitte kõvaks muuta.
4. Mootori toitepinge sisse. Maksimaalne on 35 V ja ärge unustage pingeregulaatorit eemaldada, kui kasutate rohkem kui 12 V.
5. GND
6. 5v väljund. See väljund pärineb pingeregulaatorist, kui see on endiselt ühendatud, ja see annab teile võimaluse toita oma PICO -d mootoriga samast allikast.
7. Alalisvoolumootor A lubab hüppaja. Kui see hüppaja on ühendatud, töötab mootor täiskiirusel edasi või tagasi. Kuid kui soovite kiirust kontrollida, eemaldage lihtsalt hüppaja ja ühendage selle asemel PWM -tihvt.
8. In1 aitab see reguleerida voolu polaarsust ja seega ka mootori A pöörlemissuunda.
9. In2 aitab reguleerida voolu polaarsust ja seega ka mootori A pöörlemissuunda.

10. In3 aitab kontrollida voolu polaarsust ja seega ka mootori B pöörlemissuunda.

11. In4 aitab reguleerida voolu polaarsust ja seega ka mootori B pöörlemissuunda.
12. Alalisvoolumootor B lubab hüppaja. Kui see hüppaja on ühendatud, töötab mootor täiskiirusel edasi või tagasi. Kuid kui soovite kiirust kontrollida, eemaldage lihtsalt hüppaja ja ühendage selle asemel PWM -tihvt.

Alalisvoolumootori B esimene klemm

Alalisvoolumootori B teine klemm

L298N juhtmootori tihvtide arv muudab selle kasutamise keeruliseks. Kuid see on tegelikult üsna lihtne ja tõestame seda toimiva näitega, kus me kasutame seda mõlema mootori pöörlemissuuna juhtimiseks.

Ühendage PICO mootorijuhiga järgmiselt "leiate ülaltoodud skeemi":

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

Mootori suunda juhitakse, saates iga paari In1/2 ja In3/4 juhi tihvtide vahel HIGH ja LOW loogikaväärtuse. Näiteks kui saadate HIGH väärtusele In1 ja LOW to In2, siis pöörleb mootor ühes suunas ning LOW to In1 ja HIGH to In2 pöörab mootori vastupidises suunas. Kui aga saadate samaaegselt HIGH või LOW signaale nii In1 kui ka In2, siis mootorid peatuvad.

Ärge unustage ühendada PICO GND aku GND -ga ja ärge eemaldage lülitid A ja B.

Selle näite koodi leiate ka ülalpool.

Samm: PWM -i lisamine draiverimoodulile L298N

Nüüd saame juhtida oma mootorite pöörlemissuunda. Kuid me ei saa ikkagi nende kiirust kontrollida, kuna meil on pidev pingeallikas, mis annab neile maksimaalse võimsuse. Ja selleks vajate mõlema mootori juhtimiseks kahte PWM -tihvti. Kahjuks on teil PICO -l ainult 1 PWM -väljund, mida peame laiendama, kasutades PCA9685 OWM -moodulit, ja see hämmastav moodul võib teie PWM -i laiendada 1 -lt 16 -le!

PCA9685 pistikud:

1. VCC → See on teie loogikavõimsus, max 3-5v.
2. GND → Ahela lõpuleviimiseks peab negatiivne tihvt olema ühendatud GND -ga.
3. V+ → See tihvt jaotab välise toiteallika toite, seda kasutatakse peamiselt mootoritega, mis vajavad suurt voolu ja vajavad välist toiteallikat.
4. SCL → jadakella tihvt, mille ühendate PICO SCL -iga.
5. SDA → Seeriaandmete pin, mille ühendate PICO SDA -ga.
6. OE → Väljundi lubamise tihvt, see pin on aktiivne LOW, mis tähendab, et kui pin on LOW, on kõik väljundid lubatud ja kui see on HIGH, on kõik väljundid keelatud. See on valikuline tihvt, vaikimisi tõmmatakse LOW.

PCA9685 PWM moodulil on 16 PWM väljundit, millest igaühel on oma V+, GND ja PWM signaal, mida saate teistest sõltumatult juhtida. Iga PWM saab hakkama 25 mA vooluga, seega olge ettevaatlik.

Nüüd tuleb see osa, kus me kasutame oma mootorite kiiruse ja suuna juhtimiseks PCA9685 moodulit ning nii ühendame PICO moodulitega PCA9685 ja L298N:

PICO PCA9685 -le:

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

PCA9685 kuni L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), mootori A suuna juhtimiseks
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), mootori A suuna juhtimiseks
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), mootori B suuna juhtimiseks
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), mootori B suuna juhtimiseks
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), PWM -signaali saatmiseks, mis juhib mootori A kiirust.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), PWM -signaali saatmiseks, mis juhib mootori B kiirust.

Kõigi nende osade koodi leiate ülal.

4. samm: joonejälgija anduri kasutamine

Joonejälgija on üsna lihtne. Sellel anduril on võime eristada kahte pinda, olenevalt nendevahelisest kontrastist, nagu must ja valge.

Joonejälgija anduril on kaks põhiosa, IR -LED ja fotodiood. See suudab värve eristada, kiirgades LED -ilt IR -valgust ja lugedes fotodioodile naasvaid peegeldusi, seejärel väljastab fotodiood pinge väärtuse sõltuvalt peegelduvast valgusest (HIGH väärtus kerge "läikiva" pinna jaoks ja LOW väärtus tumeda pinna jaoks).

Joonejälgija näpunäited:

1. A0: see on analoogväljundi tihvt ja me kasutame seda, kui soovime analoogsisendi näitu (0-1023)
2. D0: see on digitaalse väljundi tihvt ja me kasutame seda, kui soovime digitaalsisendi lugemist (0-1)
3. GND: See on maandusnõel ja me ühendame selle PICO GND tihvtiga
4. VCC: see on toitenupp ja me ühendame selle PICO VCC tihvtiga (5v)
5. Potentsiomeeter: seda kasutatakse anduri tundlikkuse reguleerimiseks.

Katsetame joonejälgija andurit lihtsa programmiga, mis lülitab LED -i sisse, kui tuvastab musta joone, ja lülitame LED -i välja, kui see tuvastab andurinäidu seriaalmonitorile printides valge pinna.

Selle testi koodi leiate ülal.

Samm: kõik kokku panemine

Viimane asi, mida peame tegema, on kõik kokku panna. Kuna oleme neid kõiki individuaalselt testinud ja kõik toimivad ootuspäraselt.

Me hoiame PICO, PCA9685 ja L298N moodulid ühendatud nii, nagu need on. Seejärel lisame oma olemasolevale seadistusele liinijälgimisandurid ja see on järgmine:

1. VCC (kõik liinijälgimisandurid) → VCC (PICO)
2. GND (kõik liini jälgimise andurid) → GND (PICO)
3. D0 (parempoolse joone jälgimisandur) → A0 (PICO)
4. D0 (keskjoone jälgimisandur) → A1 (PICO)
5. D0 (vasaku rea jälgimisandur) → A2 (PICO)

See on viimane kood, mis kontrollib teie autot ja käsib tal meie puhul järgida joont, musta joont valgel taustal.