Robot za praćenje s PICO -om: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Prije nego što budete sposobni stvoriti robota koji može okončati civilizaciju kakvu poznajemo i koji je u stanju okončati ljudsku rasu. Prvo morate biti u mogućnosti stvoriti jednostavne robote, one koji mogu slijediti liniju povučenu na tlu, a ovdje ćete napraviti svoj prvi korak ka okončanju svih nas>. <

Prije svega, robot koji slijedi robot je robot koji može slijediti liniju na tlu, a ta je crta obično crna linija povučena na bijeloj podlozi ili obrnuto; a to je zato što je robotu lakše uočiti razliku između izrazito kontrastnih boja, poput crne i bijele. Gdje robot mijenja svoj kut ovisno o boji koju čita.

Pribor

1. PICO

2. Robotsko kućište s pogonom na dva kotača, koje ima sljedeće:

   • Akrilna šasija
   • 2 istosmjerna motora s kotačima i enkoderima
   • Kotač s metalnim nosačima
   • 4 -kanalni držač baterije
   • Neki vijci i matice
   • Prekidač za uključivanje/isključivanje
3. L298N modul pogonitelja motora
4. 2 Senzori za praćenje linije
5. 7,4V baterija

Korak 1: Priprema istosmjernih motora

Možete upotrijebiti "2WD" šasiju s pogonom na dva kotača kako biste olakšali ovaj projekt jer štedi vrijeme i trud pri izgradnji vlastite šasije. Dajući vam više vremena da se usredotočite na elektroniku projekta.

Počnimo s istosmjernim motorima jer ćete pomoću njih kontrolirati brzinu kretanja i smjer kretanja vašeg robota, ovisno o očitanjima senzora. Prvo što trebate učiniti je početi kontrolirati brzinu motora, koja je izravno proporcionalna ulaznom naponu, što znači da morate povećati napon da biste povećali brzinu i obrnuto.

Tehnika PWM "Pulse Width Modulation" idealna je za posao jer vam omogućuje prilagodbu i prilagodbu prosječne vrijednosti koja ide vašem elektroničkom uređaju (motoru). I radi pomoću digitalnih signala "HIGH" i "LOW" za stvaranje analognih vrijednosti, izmjenom dva signala vrlo velikom brzinom. Tamo gdje "analogni" napon ovisi o postotku između digitalnih signala HIGH do digital LOW prisutnih tijekom PWM razdoblja.

Imajte na umu da ne možemo povezati PICO izravno s motorom jer je motoru potrebno najmanje 90 mA s kojim se ne mogu nositi PICO -ovi pinovi i zato koristimo modul upravljačkog programa motora L298N, koji nam daje mogućnost slanja dovoljnu struju za motore i promijeniti njegov polaritet.

Zalemimo žicu na svaki od terminala motora, slijedeći ove korake:

1. Osigurajte malu količinu lemljenja na terminalu motora
2. Stavite vrh žice iznad terminala motora i zagrijavajte ga lemilicom dok se lem na terminalu ne otopi i spoji s žicom, a zatim uklonite lemilicu i pustite da se spoj ohladi.
3. Ponovite prethodne korake s preostalim priključcima oba motora.

Korak 2: Korištenje modula upravljačkog programa motora L298N

Motor pogona motora L298N ima mogućnost pojačati signal koji dolazi iz PICO -a i promijeniti polaritet struje koja prolazi kroz njega. Omogućuje vam kontrolu brzine i smjera u kojem se vaši motori okreću.

L298N Pin izlazi

1. Prvi terminal istosmjernog motora A
2. Drugi terminal istosmjernog motora A
3. Ugrađeni kratkospojnik regulatora 5v. Uklonite ovaj kratkospojnik ako priključujete opskrbni napon motora veći od 12v, da regulator napona ne ojača.
4. Ulazni napon motora. Maksimalni je 35v, a ne zaboravite ukloniti regulator napona ako koristite više od 12v.
5. GND
6. 5v izlaz. Ovaj izlaz dolazi iz regulatora napona ako je još spojen i daje vam mogućnost napajanja vašeg PICO -a iz istog izvora kao i motor.
7. Istosmjerni motor A kratkospojnik za omogućavanje. Ako je ovaj kratkospojnik spojen, motor će raditi punom brzinom, naprijed ili natrag. No, ako želite kontrolirati brzinu, samo uklonite kratkospojnik i umjesto toga spojite PWM pin.
8. In1, pomaže u kontroli polariteta struje, a time i smjera rotacije motora A.
9. In2, pomaže u kontroli polariteta struje, a time i smjera rotacije motora A.

10. In3, pomaže u kontroli polariteta struje, a time i smjera rotacije motora B.

11. In4, pomaže u kontroli polariteta struje, a time i smjera rotacije motora B.
12. Istosmjerni motor B omogućuje kratkospojnik. Ako je ovaj kratkospojnik spojen, motor će raditi punom brzinom, naprijed ili natrag. No, ako želite kontrolirati brzinu, samo uklonite kratkospojnik i umjesto toga spojite PWM pin.

Prvi terminal istosmjernog motora B

Drugi priključak istosmjernog motora B

Čini se da je broj pinova koje ima pogonski motor L298N teško koristiti. No, to je zapravo prilično jednostavno, a dokažimo to primjerom funkcioniranja, gdje ga koristimo za kontrolu smjera rotacije oba naša motora.

Priključite PICO na upravljački program motora na sljedeći način "naći ćete gornji dijagram":

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

Smjer motora kontrolira se slanjem VISOKE i NISKE logičke vrijednosti između svakog par upravljačkih pinova In1/2 i In3/4. Na primjer, ako šaljete HIGH na In1 i LOW na In2, to uzrokuje rotiranje motora u jednom smjeru, a slanje LOW na In1 i HIGH na In2 rotira motor u suprotnom smjeru. No, ako istovremeno šaljete iste VISOKE ili NISKE signale na In1 i In2, motori će se zaustaviti.

Ne zaboravite spojiti PICO -ov GND s GND -om baterije i nemojte uklanjati kratkospojnike Enable A i Enable B.

Gore ćete pronaći i kod ovog primjera.

Korak 3: Dodavanje PWM -a upravljačkom modulu L298N

Sada možemo kontrolirati smjer rotacije naših motora. No, još uvijek ne možemo kontrolirati njihove brzine jer imamo stalan izvor napona koji im daje maksimalnu snagu koju mogu podnijeti. A za to su vam potrebna dva PWM pina za upravljanje oba motora. Nažalost ti, PICO ima samo 1 PWM izlaz, koji moramo proširiti pomoću PCA9685 OWM modula, a ovaj nevjerojatni modul može proširiti tvoj PWM sa 1 na 16!

Isključci PCA9685:

1. VCC → Ovo je vaša logička snaga, s 3-5v max.
2. GND → Negativni pin mora biti spojen na GND kako bi se dovršio krug.
3. V+ → Ovaj pin distribuira snagu koja dolazi iz vanjskog izvora napajanja, prvenstveno se koristi s motorima koji trebaju velike količine struje i trebaju vanjski izvor napajanja.
4. SCL → Pin za serijski sat, koji spajate na SCL od PICO -a.
5. SDA → Pin za serijske podatke, koji povezujete sa SDA -om PICO -a.
6. OE → Pin za omogućavanje izlaza, aktivan je ovaj pin LOW, što znači da su, kada je pin LOW, svi izlazi omogućeni, a kada je VIŠI svi izlazi su onemogućeni. Ovo je opcijski pin, pri čemu se zadana vrijednost povlači NISKO.

PCA9685 PWM modul ima 16 PWM izlaza, od kojih svaki ima vlastiti V+, GND i PWM signal kojim možete upravljati neovisno o drugima. Svaki PWM može podnijeti 25mA struje, stoga budite oprezni.

Sada slijedi dio gdje koristimo modul PCA9685 za kontrolu brzine i smjera naših motora, a ovako povezujemo PICO s modulima PCA9685 i L298N:

PICO na PCA9685:

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

PCA9685 do L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), za upravljanje smjerom motora A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), za upravljanje smjerom motora A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), za upravljanje smjerom motora B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), za upravljanje smjerom motora B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), za slanje PWM signala koji kontrolira brzinu motora A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), za slanje PWM signala koji kontrolira brzinu motora B.

Kod za sve ove dijelove pronaći ćete u privitku.

Korak 4: Korištenje senzora za praćenje linije

Praćenje linija prilično je jednostavno. Ovaj senzor ima mogućnost razlikovanja dviju površina, ovisno o kontrastu između njih, kao što je crno -bijelo.

Senzor praćenja linija ima dva glavna dijela, IR LED i fotodiodu. Može razlikovati boje emitirajući IC svjetlo iz LED diode i čitajući refleksije koje se vraćaju na fotodiodu, a zatim fotodioda emitira vrijednost napona ovisno o odbijenoj svjetlosti (VISINA vrijednost za svjetlu "sjajnu" površinu i NISKA vrijednost za tamnu površinu).

Isključci pratioca linija:

1. A0: ovo je analogni izlazni pin i koristimo ga ako želimo očitanje analognog ulaza (0-1023)
2. D0: Ovo je pin za digitalni izlaz i koristimo ga ako želimo očitanje digitalnog ulaza (0-1)
3. GND: Ovo je uzemljeni pin i povezujemo ga s PICO -ovim GND pinom
4. VCC: Ovo je priključak za napajanje i povezujemo ga s PICO -ovim VCC pinom (5v)
5. Potenciometar: Koristi se za kontrolu osjetljivosti senzora.

Testirajmo senzor za praćenje linija s jednostavnim programom koji uključuje LED ako detektira crnu liniju, a isključimo LED ako otkrije bijelu površinu dok ispisuje očitanja senzora na serijskom monitoru.

Kôd ovog testa naći ćete u privitku gore.

Korak 5: Sve spojite

Posljednje što moramo učiniti je spojiti sve zajedno. Kako smo testirali sve njih pojedinačno i svi funkcioniraju kako se očekivalo.

Zadržat ćemo PICO, module PCA9685 i L298N povezane kako jesu. Zatim dodajemo senzore sljedbenika linija postojećim postavkama, a to je sljedeće:

1. VCC (svi senzori za praćenje linije) → VCC (PICO)
2. GND (svi senzori za praćenje linija) → GND (PICO)
3. D0 (Senzor praćenja desne linije) → A0 (PICO)
4. D0 (osjetnik praćenja središnje linije) → A1 (PICO)
5. D0 (Senzor za praćenje lijeve linije) → A2 (PICO)

Ovo je posljednji kôd koji će kontrolirati vaš automobil i reći mu da slijedi crtu, crtu na bijeloj podlozi u našem slučaju.