Line Follower Robot s PICO: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Predtým, ako budete schopní vytvoriť robota, ktorý dokáže ukončiť civilizáciu, ako ju poznáme, a dokáže ukončiť ľudskú rasu. Najprv musíte byť schopní vytvoriť jednoduchých robotov, ktorí dokážu sledovať čiaru nakreslenú na zemi, a tu urobíte prvý krok k tomu, aby ste nás všetkých ukončili>. <

Po prvé, robot sledujúci čiaru je robot, ktorý je schopný sledovať čiaru na zemi, a táto čiara je zvyčajne čierna čiara nakreslená na bielom pozadí alebo naopak; a to preto, že pre robota je jednoduchšie rozpoznať rozdiel medzi vysoko kontrastnými farbami, ako je čierna a biela. Kde robot zmení svoj uhol v závislosti od farby, ktorú číta.

Zásoby

1. PICO

2. Podvozok robota s pohonom dvoch kolies, ktorý má nasledovné:

   • Akrylový podvozok
   • 2 jednosmerné motory s kolesami a kodérmi
   • Koliesko s kovovými podperami
   • 4 -kanálový držiak batérie
   • Niektoré skrutky a matice
   • Vypínač
3. Modul ovládača motora L298N
4. 2 snímače sledovania tratí
5. 7,4 V batéria

Krok 1: Príprava jednosmerných motorov

Na uľahčenie tohto projektu môžete použiť podvozok „2WD“s pohonom dvoch kolies, pretože pri stavbe vlastného podvozku šetrí čas a námahu. Poskytne vám viac času na zameranie sa na elektroniku projektu.

Začnime s jednosmernými motormi, pretože pomocou motorov budete ovládať rýchlosť pohybu a smer vášho robota v závislosti od hodnôt snímačov. Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je začať ovládať rýchlosť motora, ktorá je priamo úmerná vstupnému napätiu, to znamená, že na zvýšenie otáčok musíte zvýšiť napätie a naopak.

Technika PWM „Pulse Width Modulation“je pre túto prácu ideálna, pretože vám umožňuje prispôsobiť a prispôsobiť priemernú hodnotu, ktorá ide do vášho elektronického zariadenia (motora). A funguje to tak, že na vytváranie analógových hodnôt používa digitálne signály „HIGH“a „LOW“tým, že veľmi rýchlo strieda dva signály. Kde „analógové“napätie závisí od percenta medzi digitálnymi signálmi HIGH až digitálnymi LOW prítomnými počas obdobia PWM.

Upozorňujeme, že nemôžeme pripojiť PICO priamo k motoru, pretože motor potrebuje minimálne 90 mA, ktorý nie je možné ovládať pomocou pinov PICO, a preto používame modul ovládača motora L298N, ktorý nám dáva možnosť odosielať obidva dostatočný prúd do motorov a zmeniť jeho polaritu.

Teraz spájajme drôt ku každému zo svoriek motora podľa týchto krokov:

1. Zapojte malé množstvo spájky na svorku motora
2. Vložte hrot drôtu nad svorku motora a zahrievajte ho spájkovačkou, kým sa spájka na svorke neroztopí a spojí sa s drôtom, potom vyberte spájkovačku a nechajte spoj vychladnúť.
3. Zopakujte predchádzajúce kroky so zvyšnými svorkami oboch motorov.

Krok 2: Použitie modulu ovládača motora L298N

Motor ovládača motora L298N má schopnosť zosilniť signál prichádzajúci z PICO a meniť polaritu prúdu, ktorý ním prechádza. Umožňuje vám ovládať rýchlosť a smer otáčania vašich motorov.

Výstupy L298N

1. Prvý terminál jednosmerného motora A.
2. Druhý terminál jednosmerného motora A.
3. Palubný prepojovací prepínač 5v regulátora. Tento prepojovací mostík odstráňte, ak pripájate napájacie napätie motora vyššie ako 12 V, aby nebol pevný regulátor napätia.
4. Napájacie napätie motora. Maximum je 35 V, a ak používate viac ako 12 V, nezabudnite odstrániť regulátor napätia.
5. GND
6. Výstup 5v. Tento výstup pochádza z regulátora napätia, ak je ešte pripojený, a dáva vám možnosť napájať vaše PICO z rovnakého zdroja ako motor.
7. DC motor A prepojka aktivácie. Ak je táto prepojka zapojená, motor pobeží plnou rýchlosťou dopredu alebo dozadu. Ak však chcete ovládať rýchlosť, stačí odstrániť prepojku a namiesto toho pripojiť pin PWM.
8. In1 pomáha pri riadení polarity prúdu, a teda smeru otáčania motora A.
9. In2 pomáha pri riadení polarity prúdu, a teda smeru otáčania motora A.

10. In3 pomáha pri riadení polarity prúdu, a teda smeru otáčania motora B.

11. In4, pomáha pri kontrole polarity prúdu, a teda smeru otáčania motora B.
12. DC motor B prepojovací prepínač. Ak je táto prepojka zapojená, motor pobeží plnou rýchlosťou dopredu alebo dozadu. Ak však chcete ovládať rýchlosť, stačí odstrániť prepojku a namiesto toho pripojiť pin PWM.

Prvý terminál jednosmerného motora B

Druhý terminál jednosmerného motora B

Vzhľadom na počet kolíkov, ktoré má motor ovládača L298N, je použitie ťažké. Ale je to vlastne celkom jednoduché a dokážeme to na fungujúcom príklade, kde ho používame na ovládanie smeru otáčania oboch našich motorov.

Pripojte PICO k ovládaču motora nasledovne „diagram nájdete vyššie“:

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

Smer motora je riadený odoslaním logickej hodnoty HIGH a LOW medzi každý pár pinov vodiča In1/2 a In3/4. Ak napríklad pošlete HIGH na In1 a LOW na In2, spôsobí to, že sa motor otáča v jednom smere a odoslanie LOW na In1 a HIGH na In2 otočí motor v opačnom smere. Ak však súčasne pošlete rovnaké signály VYSOKÝ alebo NÍZKY na In1 aj In2, motory sa zastavia.

Nezabudnite prepojiť GND PICO s GND batérie a neodstraňujte prepojky Enable A a Enable B.

Vyššie nájdete aj kód tohto príkladu.

Krok 3: Pridanie PWM do modulu ovládača L298N

Teraz môžeme ovládať smer otáčania našich motorov. Ich rýchlosti však stále nemôžeme ovládať, pretože máme zdroj konštantného napätia, ktorý im dáva maximálny výkon, ktorý môžu mať. A aby ste to urobili, potrebujete dva piny PWM na ovládanie oboch vašich motorov. Bohužiaľ, PICO má iba 1 výstup PWM, ktorý potrebujeme rozšíriť pomocou modulu PCA9685 OWM, a tento úžasný modul môže rozšíriť váš PWM z 1 na 16!

Vývody PCA9685:

1. VCC → Toto je vaša logická sila, max.
2. GND → Na dokončenie obvodu musí byť záporný kolík pripojený na GND.
3. V+ → Tento kolík distribuuje energiu pochádzajúcu z externého zdroja energie, používa sa predovšetkým u motorov, ktoré vyžadujú veľké množstvo prúdu a potrebujú externý zdroj energie.
4. SCL → Sériový hodinový kolík, ktorý pripojíte k SCL PICO.
5. SDA → Sériový dátový pin, ktorý pripojíte k SDA od PICO.
6. OE → Pin povoľujúci výstup, tento pin je aktívny LOW, čo znamená, že keď je pin LOW, všetky výstupy sú povolené a keď je VYSOKÝ, všetky výstupy sú deaktivované. Toto je voliteľný kolík, pričom predvolené nastavenie je LOW.

Modul PCA9685 PWM má 16 výstupov PWM, z ktorých každý má vlastný signál V+, GND a PWM, ktorý môžete ovládať nezávisle od ostatných. Každý PWM zvládne prúd 25mA, takže buďte opatrní.

Teraz prichádza časť, kde pomocou modulu PCA9685 riadime otáčky a smerovanie našich motorov, a takto spájame PICO s modulmi PCA9685 a L298N:

PICO do PCA9685:

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

PCA9685 až L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), na ovládanie smeru motora A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), na ovládanie smeru motora A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), na ovládanie smeru motora B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), na ovládanie smeru motora B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), na odosielanie signálu PWM, ktorý riadi otáčky motora A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), na odosielanie signálu PWM, ktorý riadi otáčky motora B.

Kód pre všetky tieto časti nájdete priložený vyššie.

Krok 4: Použitie senzora sledovania čiar

Sledovač čiar je celkom jednoduchý. Tento snímač má schopnosť rozlišovať medzi dvoma povrchmi, v závislosti od kontrastu medzi nimi, ako v čiernej a bielej farbe.

Senzor sledovača liniek má dve hlavné časti, IR LED a fotodiódu. Môže rozpoznať farby vyžarovaním infračerveného svetla z LED a čítaním odrazov, ktoré sa vracajú k fotodióde, potom fotodióda vydá hodnotu napätia v závislosti od odrazeného svetla (VYSOKÁ hodnota pre svetlo „lesklý“povrch a NÍZKA hodnota pre tmavý povrch).

Pinouty sledovača liniek:

1. A0: toto je analógový výstupný kolík a používame ho, ak chceme odčítať analógový vstup (0-1023)
2. D0: Toto je pin digitálneho výstupu a používame ho, ak chceme odčítať digitálny vstup (0-1)
3. GND: Toto je uzemňovací kolík a pripojíme ho ku kolíku GND PICO
4. VCC: Toto je napájací kolík a pripájame ho k kolíku VCC PICO (5v)
5. Potenciometer: Používa sa na ovládanie citlivosti senzora.

Otestujme snímač sledovača riadkov jednoduchým programom, ktorý rozsvieti LED diódu, ak zistí čiernu čiaru, a LED diódu vypne, ak pri tlači údajov snímača na sériovom monitore zistí biely povrch.

Kód k tomuto testu nájdete priložený vyššie.

Krok 5: Dajte všetko dohromady

Posledná vec, ktorú musíme urobiť, je dať všetko dohromady. Pretože sme všetky testovali jednotlivo a všetky fungujú podľa očakávania.

Moduly PICO, PCA9685 a L298N ponecháme zapojené tak, ako sú. Potom do nášho existujúceho nastavenia pridáme senzory sledovača riadkov a je to takto:

1. VCC (všetky snímače sledovania riadkov) → VCC (PICO)
2. GND (všetky snímače sledovania riadkov) → GND (PICO)
3. D0 (snímač sledovania vpravo) → A0 (PICO)
4. D0 (snímač sledovania stredovej čiary) → A1 (PICO)
5. D0 (snímač sledovania ľavej čiary) → A2 (PICO)

Toto je konečný kód, ktorý bude ovládať vaše auto a povie mu, aby nasledoval čiaru, v našom prípade čiernu čiaru na bielom pozadí.