Line Follower Robot PICO– ით: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

სანამ თქვენ შეძლებთ შექმნათ რობოტი, რომელსაც შეუძლია დაასრულოს ცივილიზაცია როგორც ჩვენ ვიცით და შეუძლია დაასრულოს კაცობრიობა. თქვენ ჯერ უნდა შეგეძლოთ შექმნათ მარტივი რობოტები, ისეთებიც, რომლებსაც შეუძლიათ მიჰყვეს მიწაზე დახატულ ხაზს და აქ თქვენ გადადგამთ თქვენს პირველ ნაბიჯს ყველა ჩვენგანის დასასრულებლად>. <

უპირველეს ყოვლისა, რობოტის შემდგომი ხაზი არის რობოტი, რომელსაც შეუძლია მიჰყვეს ხაზს მიწაზე და ეს ხაზი ჩვეულებრივ არის შავი ხაზი, რომელიც შედგენილია თეთრ ფონზე ან პირიქით; და ეს იმიტომ ხდება, რომ რობოტისთვის უფრო ადვილია განსხვავების დადგენა უაღრესად კონტრასტულ ფერებს შორის, როგორიცაა შავი და თეთრი. სადაც რობოტი ცვლის თავის კუთხეს კითხვის ფერის მიხედვით.

მარაგები

1. PICO

2. ორი ბორბლიანი წამყვანი რობოტის შასი, რომელსაც აქვს შემდეგი:

   • აკრილის შასი
   • 2 DC ძრავა ბორბლებით და კოდირებით
   • ბორბალი ლითონის საყრდენებით
   • 4 არხის ბატარეის დამჭერი
   • ზოგიერთი ხრახნები და თხილი
   • Ჩართვა / გამორთვა
3. L298N ძრავის მძღოლის მოდული
4. 2 ხაზის ტრეკერის სენსორები
5. 7.4 ვ ბატარეა

ნაბიჯი 1: DC მოტორსის მომზადება

თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ორი წამყვანი "2WD" შასი, რათა ეს პროექტი გაადვილოთ, რადგან ეს დაზოგავს დროს და ძალისხმევას, როდესაც საქმე ეხება საკუთარი შასის მშენებლობას. მოგცემთ მეტ დროს პროექტის ელექტრონიკაზე ფოკუსირებისთვის.

დავიწყოთ DC ძრავით, რადგან თქვენ აპირებთ გამოიყენოთ ძრავები თქვენი რობოტის მოძრაობის სიჩქარისა და მიმართულების გასაკონტროლებლად, სენსორების კითხვის მიხედვით. პირველი რაც უნდა გააკეთოთ არის დაიწყოთ ძრავების სიჩქარის კონტროლი, რაც პირდაპირპროპორციულია შეყვანის ძაბვასთან, რაც ნიშნავს რომ თქვენ უნდა გაზარდოთ ძაბვა სიჩქარის გასაზრდელად და პირიქით.

PWM "პულსის სიგანის მოდულაცია" ტექნიკა იდეალურია სამუშაოსთვის, რადგან ის გაძლევთ საშუალებას შეცვალოთ და მორგოთ საშუალო მნიშვნელობა, რომელიც მიდის თქვენს ელექტრონიკურ მოწყობილობაზე (ძრავაზე). ის მუშაობს ციფრული სიგნალების "HIGH" და "LOW" ანალოგური მნიშვნელობების შესაქმნელად, 2 სიგნალს შორის მონაცვლეობით ძალიან სწრაფად. სადაც "ანალოგური" ძაბვა დამოკიდებულია პროცენტულ ციფრულ HIGH- დან ციფრულ LOW სიგნალებს შორის PWM პერიოდში.

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ჩვენ არ შეგვიძლია PICO- ს დაკავშირება უშუალოდ ძრავასთან, რადგან ძრავას სჭირდება მინიმუმ 90mA, რომლის მართვაც შეუძლებელია PICO- ს ქინძისთავებით და ამიტომაც ვიყენებთ L298N ძრავის დრაივერის მოდულს, რომელიც გვაძლევს შესაძლებლობას ორივე გავგზავნოთ ძრავების საკმარისი დენი და მისი პოლარობის შეცვლა.

მოდით, გავამაგროთ მავთული ძრავის თითოეულ ტერმინალზე, შემდეგნაირად:

1. შეაერთეთ ძრავის ტერმინალზე მცირე რაოდენობის შედუღება
2. მოათავსეთ მავთულის წვერი ძრავის ტერმინალის ზემოთ და გააცხელეთ იგი გამაგრილებელი რკინით, სანამ ტერმინალზე გამდნარი არ დნება და არ შეაერთებს მავთულს, შემდეგ ამოიღეთ გამაგრილებელი რკინა და გააცივეთ კავშირი.
3. გაიმეორეთ წინა ნაბიჯები ორივე ძრავის დარჩენილი ტერმინალებით.

ნაბიჯი 2: L298N საავტომობილო დრაივერის მოდულის გამოყენება

L298N ძრავის მძღოლის ძრავას აქვს შესაძლებლობა გააძლიეროს სიგნალი PICO– დან და შეცვალოს მასში გამავალი დენის პოლარობა. საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ სიჩქარე და მიმართულება, რომლითაც მოძრაობენ თქვენი ძრავები.

L298N Pin Outs

1. DC ძრავის A პირველი ტერმინალი
2. DC ძრავის მეორე ტერმინალი
3. ბორტზე 5 ვ რეგულატორის ჯუმპერი. ამოიღეთ ეს ჯუმპერი, თუ თქვენ აკავშირებთ ძრავის ძაბვას 12 ვ -ზე მეტი, ძაბვის მარეგულირებელთან არასაკმარისად.
4. ძრავის მიწოდების ძაბვა. მაქსიმალური არის 35 ვ, და არ დაგავიწყდეთ ძაბვის რეგულატორის ამოღება, თუ თქვენ იყენებთ 12 ვ -ზე მეტს.
5. GND
6. 5 ვ გამომავალი. ეს გამომუშავება მოდის ძაბვის მარეგულირებელიდან, თუ ის ჯერ კიდევ დაკავშირებულია და ეს გაძლევთ შესაძლებლობას თქვენი PICO- ს ენერგია მიეწოდოს იმავე წყაროდან, როგორც ძრავა.
7. DC ძრავა A ჩართვის jumper. თუ ეს მხტუნავი დაკავშირებულია, ძრავა მთელი სიჩქარით იმუშავებს წინ ან უკან. მაგრამ, თუ გსურთ აკონტროლოთ სიჩქარე, უბრალოდ ამოიღეთ მხტუნავი და ამის ნაცვლად დააკავშირეთ PWM პინი.
8. In1, ეს ხელს უწყობს მიმდინარე პოლარობის კონტროლს და, ამრიგად, ბრუნვის მიმართულებას A ძრავისთვის.
9. In2, ეს ხელს უწყობს მიმდინარე პოლარობის კონტროლს და, ამრიგად, ბრუნვის მიმართულებას A ძრავისთვის.

10. In3, ეს ხელს უწყობს მიმდინარე პოლარობის კონტროლს და, ამრიგად, ბრუნვის მიმართულებას B ძრავისთვის.

11. In4, ეს ხელს უწყობს მიმდინარე პოლარობის კონტროლს და, ამრიგად, ბრუნვის მიმართულებას B ძრავისთვის.
12. DC ძრავა B ჩართვის jumper. თუ ეს მხტუნავი დაკავშირებულია, ძრავა მთელი სიჩქარით იმუშავებს წინ ან უკან. მაგრამ, თუ გსურთ აკონტროლოთ სიჩქარე, უბრალოდ ამოიღეთ ჯუმპერი და მის ნაცვლად დაუკავშირეთ PWM პინი.

DC ძრავის B პირველი ტერმინალი

DC ძრავის B მეორე ტერმინალი

L298N დრაივერის ძრავის ქინძისთავების რაოდენობა ძნელია გამოსაყენებლად. სინამდვილეში, ეს საკმაოდ ადვილია და მოდით დავამტკიცოთ, რომ ეს არის მოქმედი მაგალითი, სადაც ჩვენ ვიყენებთ მას, რომ გავაკონტროლოთ ჩვენი ორივე ძრავის ბრუნვის მიმართულება.

შეაერთეთ PICO ძრავის მძღოლთან შემდეგნაირად "თქვენ ნახავთ დიაგრამას ზემოთ":

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

ძრავის მიმართულება კონტროლდება მაღალი და დაბალი ლოგიკური მნიშვნელობის გაგზავნით თითოეულ წყვილ In1/2 და In3/4 მძღოლის ქინძისთავებს შორის. მაგალითად, თუ თქვენ აგზავნით HIGH- ს In1- ს და LOW- ს In2- ს, ეს იწვევს ძრავის ბრუნვას ერთი მიმართულებით და LOW- ის გაგზავნას In1- ზე და HIGH- ს In2- ს ბრუნავს ძრავა საპირისპირო მიმართულებით. მაგრამ, თუ ერთსა და იმავე In1- ს და In2- ს ერთსა და იმავე HIGH ან LOW სიგნალებს ერთდროულად გაუგზავნით, ძრავები გაჩერდება.

ნუ დაგავიწყდებათ PICO- ს GND- ის დაკავშირება ბატარეის GND- თან და არ ამოიღოთ ჩართვის A და B ჩართვის მხტუნავები.

თქვენ ასევე ნახავთ ამ მაგალითის კოდს ზემოთ.

ნაბიჯი 3: დაამატეთ PWM L298N დრაივერის მოდულში

ჩვენ ახლა შეგვიძლია გავაკონტროლოთ ჩვენი ძრავების ბრუნვის მიმართულება. მაგრამ, ჩვენ მაინც ვერ ვაკონტროლებთ მათ სიჩქარეს, რადგან გვაქვს მუდმივი ძაბვის წყარო, რომელიც აძლევს მათ მაქსიმალურ ძალას, რისი აღებაც შეუძლიათ. და ამის გასაკეთებლად, თქვენ გჭირდებათ ორი PWM ქინძი თქვენი ორივე ძრავის გასაკონტროლებლად. სამწუხაროდ თქვენ, PICO– ს აქვს მხოლოდ 1 PWM გამომავალი, რომლის გაფართოება ჩვენ გვჭირდება PCA9685 OWM მოდულის გამოყენებით და ამ საოცარ მოდულს შეუძლია გააფართოვოს თქვენი PWM 1 – დან 16 – მდე!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → ეს არის თქვენი ლოგიკური სიმძლავრე, 3-5 ვ მაქს.
2. GND negative უარყოფითი წვერი უნდა იყოს დაკავშირებული GND– თან, რათა დაასრულოს წრე.
3. V+ → ეს პინი ანაწილებს ენერგიას, რომელიც მოდის გარე ენერგიის წყაროდან, ის ძირითადად გამოიყენება ძრავებთან, რომლებსაც სჭირდებათ დიდი ოდენობა დენი და სჭირდებათ გარე ენერგიის წყარო.
4. SCL → სერიული საათის პინი, რომელსაც თქვენ უკავშირებთ PICO– ს SCL– ს.
5. SDA → სერიული მონაცემების პინი, რომელსაც თქვენ უკავშირებთ PICO– ს SDA– ს.
6. OE → გამომავალი ჩართვის პინი, ეს პინი აქტიურია LOW, რაც იმას ნიშნავს, რომ როდესაც pin დაბალია, ყველა გამოსავალი ჩართულია, ხოლო როდესაც ის მაღალია ყველა გამოსავალი გამორთულია. ეს არის არჩევითი პინი, ნაგულისხმევი არის დაბალი.

PCA9685 PWM მოდულს აქვს 16 PWM გამოსავალი, თითოეულს აქვს საკუთარი V+, GND და PWM სიგნალი, რომლის კონტროლიც შეგიძლიათ სხვებისგან დამოუკიდებლად. თითოეულ PWM– ს შეუძლია გაუმკლავდეს 25 mA დენს, ასე რომ ფრთხილად იყავით.

ახლა მოდის ნაწილი, სადაც ჩვენ ვიყენებთ PCA9685 მოდულს, რომ გავაკონტროლოთ ჩვენი ძრავების სიჩქარე და მიმართულება და ეს არის ის, თუ როგორ ვაკავშირებთ PICO– ს PCA9685 და L298N მოდულებთან:

PICO– დან PCA9685– მდე:

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

PCA9685 to L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), A ძრავის მიმართულების გასაკონტროლებლად
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), A ძრავის მიმართულების გასაკონტროლებლად
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), ძრავის B მიმართულების გასაკონტროლებლად
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), ძრავის B მიმართულების გასაკონტროლებლად
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), PWM სიგნალის გაგზავნისთვის, რომელიც აკონტროლებს ძრავის A სიჩქარეს.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), PWM სიგნალის გაგზავნისთვის, რომელიც აკონტროლებს ძრავის B სიჩქარეს.

თქვენ იხილავთ ყველა ამ ნაწილის კოდს ზემოთ.

ნაბიჯი 4: ხაზის თვალთვალის სენსორის გამოყენება

ხაზის ტრეკერი საკმაოდ მარტივია. ამ სენსორს აქვს უნარი განასხვავოს ორი ზედაპირი, მათ შორის კონტრასტიდან გამომდინარე, როგორც შავი და თეთრი.

ხაზის თვალთვალის სენსორს აქვს ორი ძირითადი ნაწილი, IR LED და ფოტოდიოდი. მას შეუძლია ფერების დადგენა LED- დან IR სინათლის გამოსხივებით და ფოტოდიოდში დაბრუნებული ანარეკლების კითხვით, შემდეგ ფოტოდიოდი ამუშავებს ძაბვის მნიშვნელობას ასახული შუქის მიხედვით (მაღალი მნიშვნელობა მსუბუქი "ბრწყინვალე" ზედაპირისთვის და დაბალი მნიშვნელობა ბნელი ზედაპირისთვის).

ხაზის თვალთვალის pinouts:

1. A0: ეს არის ანალოგური გამომავალი პინი და ჩვენ ვიყენებთ მას, თუ გვინდა ანალოგური შეყვანის კითხვა (0-1023)
2. D0: ეს არის ციფრული გამომავალი პინი და ჩვენ ვიყენებთ მას თუ გვინდა ციფრული შეყვანის კითხვა (0-1)
3. GND: ეს არის გრუნტის ქინძი და ჩვენ ვუკავშირდებით მას PICO- ს GND პინთან
4. VCC: ეს არის დენის პინი და ჩვენ ვუკავშირდებით მას PICO– ს VCC პინთან (5v)
5. პოტენომეტრი: ის გამოიყენება სენსორის მგრძნობელობის გასაკონტროლებლად.

მოდით შევამოწმოთ ხაზის თვალთვალის სენსორი მარტივი პროგრამით, რომელიც ჩართავს LED- ს, თუ ის აღმოაჩენს შავ ხაზს და გამორთეთ LED, თუ ის აღმოაჩენს თეთრ ზედაპირს სენსორის კითხვის სერიულ მონიტორზე დაბეჭდვისას.

თქვენ იხილავთ ამ ტესტის კოდს ზემოთ.

ნაბიჯი 5: ყველაფრის ერთად აწყობა

ბოლო რაც ჩვენ უნდა გავაკეთოთ არის ყველაფერი ერთად შევკრიბოთ. როგორც ჩვენ ყველამ ინდივიდუალურად გამოვცადეთ და ყველა მუშაობს როგორც მოსალოდნელი იყო.

ჩვენ შევინარჩუნებთ PICO, PCA9685 და L298N მოდულებს ისე, როგორც არის. შემდეგ, ჩვენ დავამატებთ ხაზის მიმდევრულ სენსორებს ჩვენს არსებულ კონფიგურაციაში და ეს არის შემდეგი:

1. VCC (ხაზის თვალთვალის ყველა სენსორი) → VCC (PICO)
2. GND (ხაზის თვალთვალის ყველა სენსორი) → GND (PICO)
3. D0 (მარჯვენა ხაზის თვალთვალის სენსორი) → A0 (PICO)
4. D0 (ცენტრალური ხაზის თვალთვალის სენსორი) → A1 (PICO)
5. D0 (მარცხენა ხაზის თვალთვალის სენსორი) → A2 (PICO)

ეს არის საბოლოო კოდი, რომელიც გააკონტროლებს თქვენს მანქანას და ეუბნება, რომ დაიცვას ხაზი, შავი ხაზი თეთრ ფონზე ჩვენს შემთხვევაში.