Vonalkövető robot PICO -val: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Mielőtt képes lenne létrehozni egy robotot, amely véget vethet a civilizációnak, ahogy mi ismerjük, és képes lezárni az emberi fajt. Először képesnek kell lennie létrehozni az egyszerű robotokat, azokat, amelyek követhetik a földön húzott vonalat, és itt megteszi az első lépést mindannyiunk befejezése felé>. <

Először is, a vonalkövető robot olyan robot, amely képes követni egy vonalat a talajon, és ez a vonal általában fehér alapon rajzolt fekete vonal vagy fordítva; és ez azért van, mert a robot könnyebben meg tudja különböztetni az erősen kontrasztos színeket, például a fekete -fehér színt. Ahol a robot megváltoztatja a szögét az olvasott színtől függően.

Kellékek

1. PICO

2. Kétkerék-meghajtású robotváz, amely a következőkkel rendelkezik:

   • Akril alváz
   • 2 egyenáramú motor kerekekkel és jeladókkal
   • Görgőkerék fém állványokkal
   • 4 csatornás elemtartó
   • Néhány csavar és anya
   • Be/ki kapcsoló
3. L298N motorvezérlő modul
4. 2 Vonalkövető érzékelők
5. 7.4V akkumulátor

1. lépés: A DC motorok előkészítése

A kétkerék-meghajtású "2WD" alváz segítségével megkönnyítheti ezt a projektet, mivel ez időt és energiát takarít meg a saját alváz építésénél. Több időt ad a projekt elektronikájára.

Kezdjük az egyenáramú motorokkal, mivel a motorokkal fogja szabályozni a robot mozgási sebességét és irányát, az érzékelők leolvasásától függően. Az első dolog az, hogy elkezdjük szabályozni a motorok fordulatszámát, amely közvetlenül arányos a bemeneti feszültséggel, vagyis növelni kell a feszültséget a fordulatszám növeléséhez és fordítva.

A PWM "Pulse Width Modulation" technika ideális a feladathoz, mivel lehetővé teszi az elektronikai eszköz (motor) átlagos értékének beállítását és testreszabását. Ez pedig úgy működik, hogy a "HIGH" és "LOW" digitális jeleket használja az analóg értékek létrehozásához, a 2 jel között nagyon gyors ütemben váltva. Ahol az "analóg" feszültség a PWM periódusban jelenlévő digitális HIGH és digitális LOW jelek százalékos arányától függ.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a PICO -t nem tudjuk közvetlenül a motorhoz csatlakoztatni, mivel a motornak legalább 90 mA -re van szüksége, amelyet a PICO csapjai nem tudnak kezelni, ezért használjuk az L298N motorvezérlő modult, amely lehetővé teszi számunkra, hogy elegendő áramot kell adni a motoroknak, és meg kell változtatni a polaritását.

Most forrasztunk egy vezetéket a motor minden csatlakozójához, az alábbi lépések végrehajtásával:

1. Biztosítson egy kis forrasztást a motor terminálján
2. Helyezze a huzalhegyet a motorcsatlakozó fölé, és melegítse a forrasztópáka segítségével, amíg a terminálon lévő forrasztóanyag el nem olvad és nem csatlakozik a huzalhoz, majd távolítsa el a forrasztópárat, és hagyja lehűlni a csatlakozót.
3. Ismételje meg az előző lépéseket mindkét motor többi kapcsával.

2. lépés: Az L298N motorvezérlő modul használata

Az L298N motorvezérlő motor képes fokozni a PICO -ból érkező jelet, és megváltoztatni a rajta áthaladó áram polaritását. Lehetővé teszi a motorok fordulatszámának és irányának szabályozását.

L298N Csapkimenetek

1. Az egyenáramú motor A első terminálja
2. Az egyenáramú motor A második kivezetése
3. Fedélzeti 5V -os szabályozó jumper. Távolítsa el ezt az áthidalót, ha 12 V -nál nagyobb motor tápfeszültségét csatlakoztatja, hogy ne legyen kemény a feszültségszabályozó.
4. A motor tápfeszültsége be van kapcsolva. A maximális 35 V, és ne felejtse el eltávolítani a feszültségszabályozót, ha 12 V -nál nagyobb feszültséget használ.
5. GND
6. 5v kimenet. Ez a kimenet a feszültségszabályozóból származik, ha még mindig csatlakoztatva van, és lehetővé teszi a PICO áramellátását a motorral azonos forrásból.
7. DC motor A engedélyező jumper. Ha ez a jumper csatlakoztatva van, a motor teljes sebességgel jár előre vagy hátra. Ha azonban szabályozni szeretné a sebességet, távolítsa el az áthidalót, és csatlakoztasson egy PWM -tűt.
8. Az 1 -ben segít szabályozni az áram polaritását, és így az A motor forgásirányát.
9. In2, segít szabályozni az áram polaritását, és ezáltal az A motor forgásirányát.

10. In3 -ban segít szabályozni az áram polaritását, és ezáltal a B motor forgásirányát.

11. In4, segít szabályozni az áram polaritását, és ezáltal a B motor forgásirányát.
12. A B egyenáramú motor engedélyezi a jumpert. Ha ez a jumper csatlakoztatva van, a motor teljes sebességgel jár előre vagy hátra. Ha azonban szabályozni szeretné a sebességet, távolítsa el az áthidalót, és csatlakoztasson egy PWM -tűt.

A egyenáramú motor B első kivezetése

A B egyenáramú motor második kivezetése

Az L298N meghajtó motor csapjai száma megnehezíti a használatát. De valójában ez nagyon egyszerű, és ezt egy működő példával bizonyítsuk be, ahol mindkét motorunk forgásirányát szabályozjuk.

Csatlakoztassa a PICO -t a motor meghajtójához az alábbiak szerint "megtalálja a fenti ábrát":

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

A motor irányát a HIGH és LOW logikai értékek küldésével határozzák meg az In1/2 és In3/4 meghajtócsapok között. Például, ha HIGH -t küld az In1 -be és LOW -t az In2 -be, akkor a motor egy irányba forog, a LOW In1 -re és a HIGH -ra az In2 -re küldi a motort az ellenkező irányba. Ha azonban ugyanazokat a HIGH vagy LOW jeleket küldi egyszerre az In1 és In2 jelre, a motorok leállnak.

Ne felejtse el csatlakoztatni a PICO GND -jét az akkumulátor GND -jéhez, és ne távolítsa el az Enable A és Enable B jumpereket.

Ennek a példának a kódját is megtalálja fent.

3. lépés: PWM hozzáadása az L298N illesztőprogram -modulhoz

Most már szabályozhatjuk motorjaink forgásirányát. De még mindig nem tudjuk szabályozni a sebességüket, mivel állandó feszültségforrásunk van, amely a maximális teljesítményt biztosítja számukra. Ehhez két PWM csap szükséges mindkét motor vezérléséhez. Sajnos te, a PICO csak 1 PWM kimenettel rendelkezik, amelyet a PCA9685 OWM modul használatával kell bővítenünk, és ez a csodálatos modul 1 -ről 16 -ra bővítheti a PWM -et!

PCA9685 érintkezők:

1. VCC → Ez az Ön logikai teljesítménye, 3-5 V max.
2. GND → Az áramkör befejezéséhez a negatív csapot a GND -hez kell csatlakoztatni.
3. V+ → Ez a csap elosztja a külső áramforrásból származó energiát, elsősorban olyan motoroknál használják, amelyek nagy mennyiségű áramot igényelnek, és külső áramforrást igényelnek.
4. SCL → Soros órajel, amelyet a PICO SCL -hez csatlakoztat.
5. SDA → Soros adatcsap, amelyet a PICO SDA -hez csatlakoztat.
6. OE → Kimenet engedélyező csap, ez a tű LOW, azaz amikor a csap LOW, az összes kimenet engedélyezve van, és ha magas, akkor minden kimenet le van tiltva. Ez egy opcionális csap, az alapértelmezettet LOW -ra húzza.

A PCA9685 PWM modul 16 PWM kimenettel rendelkezik, mindegyiknek saját V+, GND és PWM jele, amelyeket a többitől függetlenül vezérelhet. Minden PWM 25 mA áramot képes kezelni, ezért legyen óvatos.

Most jön az a rész, ahol a PCA9685 modult használjuk motorjaink fordulatszámának és irányának szabályozására, és így csatlakoztatjuk a PICO -t a PCA9685 és L298N modulokhoz:

PICO a PCA9685 -hez:

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

PCA9685 - L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), az A motor irányának szabályozására
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), az A motor irányának szabályozására
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), a B motor irányának szabályozására
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), a B motor irányának szabályozására
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), az A motor sebességét szabályozó PWM jel küldésére.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), a B motor sebességét szabályozó PWM jel küldésére.

Mindezen alkatrészek kódját fent találja.

4. lépés: A vonalkövető érzékelő használata

A vonalkövető meglehetősen egyszerű. Ez az érzékelő képes különbséget tenni két felület között, a köztük lévő kontraszt függvényében, például fekete -fehérben.

A vonalkövető érzékelőnek két fő része van, az IR LED és a fotodióda. Meg tudja határozni a színeket azáltal, hogy IR -fényt bocsát ki a LED -ből, és leolvassa a fotodiódába visszatérő visszaverődéseket, majd a fotodióda feszültségértéket ad ki a visszavert fénytől függően (HIGH érték a fényes, "fényes" felülethez, és LOW érték sötét felülethez).

A vonalkövető mutatói:

1. A0: ez az analóg kimeneti tüske, és akkor használjuk, ha analóg bemeneti leolvasást szeretnénk (0-1023)
2. D0: Ez a digitális kimeneti tüske, és akkor használjuk, ha digitális bemeneti leolvasást szeretnénk (0-1)
3. GND: Ez a földelőcsap, és a PICO GND csapjához csatlakoztatjuk
4. VCC: Ez a tápcsap, és a PICO VCC csapjához (5v) csatlakoztatjuk
5. Potenciométer: Az érzékelő érzékenységének szabályozására szolgál.

Próbáljuk ki a vonalkövető érzékelőt egy egyszerű programmal, amely bekapcsol egy LED -et, ha fekete vonalat észlel, és kapcsolja ki a LED -et, ha fehér felületet észlel, miközben kinyomtatja az érzékelőt a soros monitoron.

Ennek a tesztnek a kódját fent találja.

5. lépés: Mindent össze kell rakni

Az utolsó dolog, amit meg kell tennünk, hogy mindent összehozzunk. Mivel mindegyiket egyedileg teszteltük, és mindegyik a várt módon működik.

A PICO, a PCA9685 és az L298N modulokat továbbra is csatlakoztatva tartjuk. Ezután hozzáadjuk a vonalkövető érzékelőket a meglévő beállításunkhoz, és ez a következő:

1. VCC (az összes vonalkövető érzékelő) → VCC (PICO)
2. GND (az összes vonalkövető érzékelő) → GND (PICO)
3. D0 (jobb oldali nyomkövető érzékelő) → A0 (PICO)
4. D0 (középvonal nyomkövető érzékelő) → A1 (PICO)
5. D0 (bal oldali nyomkövető érzékelő) → A2 (PICO)

Ez az utolsó kód, amely irányítani fogja autóját, és azt fogja mondani, hogy kövessen egy vonalat, fekete vonalat fehér alapon a mi esetünkben.