מכונית חכמה משלכם ומעבר לה HyperDuino+R V3.5R עם Funduino/Arduino: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

זהו עותק ישיר מקבוצת ההוראות כאן. למידע נוסף פנה אל HyperDuino.com.

בעזרת HyperDuino+R v4.0R אתה יכול להתחיל מסלול של חקר לכיוונים שונים, החל משליטה במנועים ועד חקר אלקטרוניקה, מתכנות (קידוד) להבנת האופן שבו העולם הפיזי והדיגיטלי יכולים לקיים אינטראקציה. עם כל מה שאתה לומד, האפשרויות שלך להמצאה, חדשנות וגילויים נוספים מועצמות פי עשרה ויותר.

הדרכה מסוימת זו לוקחת את הדרך להפוך קופסת קרטון בתוספת כמה גלגלים ומנועים ל"מכונית חכמה ". זה נקרא לרוב רובוטיקה, אך זהו נושא ראוי להתייחסות בדיוק למה שמבדיל אוטומט (אוטומט), מכוניות חכמות ו"רובוט "(ראו גם מקור המילה" רובוט "). למשל, האם "הרובוט הנופל" הזה הוא באמת "רובוט", או פשוט אוטומט?

נראה כי המילים אינן חשובות, אולם למטרותינו אנו רואים בהבדלים כי אוטומט הוא דבר שאינו משנה את התנהגותו על סמך קלט חיצוני. הוא חוזר על אותו מהלך של פעולות מתוכנתות שוב ושוב. רובוט הוא דבר המבצע פעולות שונות כתגובה לתשומות שונות. בצורה מתקדמת, רמות הכניסות המרובות יכולות לגרום לפעולות שונות. כלומר, לא רק פלט אחד לכל קלט, אלא פעולות שונות המבוססות על ניתוח מתוכנת של מספר תשומות.

"המכונית החכמה" בוחנת טווח זה. בצורה הפשוטה ביותר, מכונית חכמה מתוכנתת מראש לנוע בנתיב מוגדר מראש. האתגר במקרה זה עשוי להיות להעביר את המכונית דרך "מבוך" מוכן מראש. עם זאת, בשלב זה, הצלחת המשימה נקבעת לחלוטין על ידי מערך הפעולות המתוכנת מראש, למשל קדימה 10, ימינה, קדימה 5, שמאל וכו '.

ברמה הבאה, קלט כגון זה מחיישן טווח יכול להניע את המכונית לעצור לפני שהיא יוצרת קשר עם המכשול הזה, ולעשות סיבוב לכיוון חדש. זו תהיה דוגמא לקלט אחד, לפעולה אחת. כלומר, אותה קלט (מכשול) תמיד גורם לאותו פלט (סיבוב מהמכשול).

ברמה מתקדמת יותר, התוכנית עשויה לעקוב אחר כניסות מרובות, כגון רמת הסוללה יחד עם מעקב אחר נתיבים ו/או הימנעות ממכשולים, ולשלב את כל אלה לפעולה הבאה האופטימלית.

במקרה הראשון, התוכנית היא רק רצף של מהלכים. בדוגמאות השנייה והשלישית, התוכנית כוללת מבנה של "אם-אז" המאפשר לה לבצע חלקים שונים של התוכנית כתגובה לתשומות מחיישנים.

שלב 1: חומרים

קופסת HyperDuino או דומה

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

סרט גב דבק שקוף (OL175WJ) עם דפוס מודפס. (או השתמש במדריך זה רק למנועים ולגלגרה הניתנים להדפסה על נייר)

ארגז סוללות 4-AA פלוס 4 סוללות AA

2 מנועים מופחתים

2 גלגלים

1 גלגלת גלגלים אחת

ברגי מכונה 4 #4 x 40 1 ½”עם מכונת כביסה ואום #4

ברגי מכונה 2 #4 x 40 אינץ 'עם מכונת כביסה ואום מס' 4

1 מברג פיליפס/שטוח

1 חיישן טווח אולטרסאונד HC SR-04

סרוו 1 גרם

תיבת סוללה 4xAA אחת

4 סוללות AA

סוללה אחת של 9V

1 שלט רחוק IR ומקלט IR

1 מודול מקלט SH-HC-08 Bluetooth 4.0 BLE

חיישן קולי 1HC-SR04

2 כבלי חיבור עם 3 חוטים.

2 כבלי חיבור תואמי Grove עם 4 חוטים.

1 מחבר חורש לכבל שקעים

1 תווית דבק לבנה ריקה

מברג HyperDuino (או דומה)

שלב 2: בניית המכונית החכמה

(כל התמונות מסופקות למעלה)

הכינו את הקופסה

למרות שערכת ערכת HyperDuino Robotics הייתה יכולה לכלול בסיס פלסטיק הנקרא "מארז" (מבוטא "צ'אס-איי"), אנו חושבים שזה הרבה יותר מספק להיות קרוב ככל האפשר לבניית "מאפס" של המכונית החכמה שלך. מסיבה זו, נתחיל בשימוש חוזר בקופסת הקרטון של ערכת הרובוטיקה של HyperDuino עצמה.

בתיבת HyperDuino+R, תמצא פיסת נייר לבנה בגב דבק, וחתיכת חומר שקוף בגב דבק עם קווי מתאר המציגים את המיקומים של HyperDuino, תיבת הסוללות והמנועים.

ישנם גם עיגולים המציינים היכן למקם את עיגולי הוולקרו בגב הדבק.

1. הסר את גיבוי הדבק לתווית הנייר הלבן והנח אותו מעל תווית HyperDuino בחלק העליון של הקופסה. הערה: דפוס דבק זה מסופק על מנת לתת מדריך פריסה לתיבה ספציפית, קופסת הקרטון של MakerBit. לאחר שהשתמשת בתיבה זו למעלה, או אם ברצונך להשתמש בתיבה אחרת, תוכל להשתמש בקובץ תבנית pdf זה המיועד להדפסה על נייר, ולאחר מכן לגזור את מכווני המנוע (למעלה ולמטה = שמאל וימין) ואחד של מנחי הגלגלים. אתה יכול להדביק את הנייר במקומו בזמן שאתה יוצר את החורים, ואז לאחר שהם יוצרים מסירים את תבנית הנייר.

2. פרש את תיבת HyperDuino+R כך שתוכל לשכב שטוח. זה כנראה החלק הקשה ביותר בפרויקט. יהיה עליך ללחוץ ולהרים את הלשוניות בכל צד של הקופסה מתוך החריצים שבתחתית הקופסה. אתה עשוי לגלות ששימוש במברג HyperDuino לדחוף מבפנים של הדש לכיוון החוצה יעזור לשחרר את הדשים.

3. הסר את מחצית הגב הדבק לחומר השקוף בצד שמאל (אם הלוגו של HyperDuino "למעלה"), והנח אותו בתוך תיבת HyperDuino כאשר קווי המתאר של החריצים תואמים את החיתוכים על קופסא. עשה כמיטב יכולתך ליישר את שני הקווים האופקיים עם הקפלים בתחתית התיבה HyperDuino+R.

4. לאחר מיקום הצד השמאלי של הסרט השקוף, הסר את גיבוי הנייר מהחצי הימני וסיים להצמיד את התבנית.

5. השתמש בקצה הפיליפס של מברג HyperDuino הכלול בערכה כדי ליצור חורים קטנים לברגי המכונה שיחזיקו את המנועים במקומם. ישנם שני חורים לכל מנוע, בתוספת חור לציר המנוע.

6. ממשיכים ועושים עוד שני חורים לכדור הגליל.

7. עבור צירי המנועים, השתמש בכלי לייצור חורים מפלסטיק כחול של ערכת HyperDuino כדי ליצור את החור הקטן הראשון המתיישר עם צירי המנועים. לאחר מכן השתמש בעט כדורי פלסטיק או דומה כדי להגדיל את החור בקוטר של כ ¼ אינץ '.

8. הניחו מכונת כביסה על כל אחד מברגי המכונה הארוכים (1 ½ ), ודחפו את החורים של המנועים מבחוץ לקופסה. (זה דורש קצת לחץ יציב, אבל הברגים צריכים להתאים בחורים היטב.)

9. התקן את המנוע, בעל 2 חורים קטנים התואמים לברגי המכונה, על הברגים והידוק אותו בעזרת האומים. מברג HyperDuino יעזור בהידוק הברגים, אך אין להדק יתר על המידה עד שהקרטון נמחץ.

10. חזור על הפעולה עבור המנוע השני.

11. אתר את עיגולי הוולקרו. חבר את מעגלי הלולאה (המטושטשים) יחד עם הגב עדיין מחובר. לאחר מכן הסר את הגיבוי מעיגול הלולאה (המטושטש) והצמד כל עיגול שבו אתה רואה את 3 קווי המתאר כל אחד ללוח HyperDuino ותיבת הסוללות. לאחר ההנחה, הסר את הגב מעיגול הקרס.

12. כעת הנח בזהירות את HyperDuino עם גיבוי הקצף שלה ואת ארגז הסוללות (סגור וצד המתג "למעלה") על מעגלי הוולקרו. לחץ אותם כלפי מטה בכוח מספיק כדי שהם ידבקו לגב הדבק של העיגולים.

13. כעת ניתן לחבר את הסוללה ואת חוטי המנוע. אם אתה מסתכל מקרוב, אתה יכול לראות תוויות ליד כל אחד מ -8 מסופי המנוע, המסומנים A01, A02, B01 ו- B02. חבר את החוט השחור של המנוע העליון ("B") ל- B02, ואת החוט האדום ל- B01. עבור המנוע התחתון ("A"), חבר את החוט האדום של המנוע התחתון ("A") ל- A02, ואת החוט השחור ל- A01. כדי ליצור את החיבור, הכנס בעדינות את החוט לתוך החור עד שאתה מרגיש שהוא עוצר, ואז הרם את הידית הכתומה והחזק אותו פתוח בזמן שאתה דוחף את החוט עוד 2 מ"מ לערך לתוך החור. לאחר מכן שחרר את הידית. אם החוט מאובטח כראוי, הוא לא ייצא כאשר תיתן לו משיכה עדינה.

14. עבור חוטי הסוללה, חבר את החוט האדום ל- Vm של מחבר מתח המנוע, ואת החוט השחור ל- Gnd. ניתן להניע מנועים קטנים מסוללת ה- Arduino 9v, אך ניתן להשתמש בסוללה נוספת כמו ארבעת סוללות ה- AA להנעת מנועים, ומחוברת באמצעות 2 המסופים בפינה השמאלית העליונה של לוח HyperDuino+R. הבחירה היא בידייך ליישום הספציפי שלך, והוא מוגדר על ידי הזזת "המגשר" למיקום זה או אחר. מיקום ברירת המחדל הוא מימין, כדי להניע את המנועים מסוללת 9V. לפעילויות אלה, בהן הוספת את מארז מארז סוללות ה- AA, תרצה להעביר את המגשר למצב "שמאל".

15. לבסוף לקפל את הקופסה יחד כפי שמוצג באחת מהתמונות האחרונות שנותרו.

16. עכשיו זה זמן טוב להכניס את שני ברגי המכונה בגודל ⅜”עם מכונות כביסה מבפנים התיבה דרך החורים, ולחבר את מכלול כדורי הגליל בעזרת מכונות כביסה.

17. עכשיו חבר את הגלגלים על ידי לחיצה עליהם על הצירים. שימו לב לגלגלים שבצירי המנוע, כך שהגלגלים יהיו בניצב יפה לצירים, ולא יהיו זוויתיים יותר ממה שאפשר להימנע מהם. גלגלים מיושרים היטב יעניקו למכונית מסלול ישר יותר כאשר היא נעה קדימה.

18. הדבר האחרון שיש לעשות כרגע הוא ליצור חור לכבל ה- USB. זה לא כל כך פשוט לעשות בצורה יפה, אבל עם קצת נחישות תוכל לבצע את העבודה. תסתכל על מחבר ה- USB בלוח HyperDuino ועל התיבה המתוארת שכותרתה "כבל USB". עקוב אחר זה באופן ויזואלי לצד הקופסה, והשתמש בקצה פיליפס מברג HyperDuino כדי ליצור חור הנמצא כ -1 "מעל תחתית הקופסה, ומיושר ככל שניתן למרכז שביל כבל ה- USB ככל שתוכל. אם זה מחוץ למרכז, זה יהיה קצת יותר קשה אחר כך לחבר את כבל ה- USB דרך החור. לאחר שהתחלת את החור בעזרת המברג, הגדל אותו עוד יותר עם הכלי הכחול לייצור חורים, ואז חבית עט מפלסטיק, ולבסוף עברו ל- Sharpie או כל כלי אחר בקוטר הגדול ביותר שתוכלו למצוא. אם יש לך סכין של Xacto, זה יהיה הטוב ביותר, אך ייתכן שהם לא יהיו זמינים במסגרות בכיתה.

19. בדוק את גודל החור עם קצה המחבר המרובע של כבל ה- USB של HyperDuino. החור לא יהיה יפה במיוחד, אבל תצטרך להפוך אותו לגדול מספיק כדי שהמחבר המרובע יוכל לעבור. הערה: לאחר ביצוע החור, נוזל תיקון ('הלבן-אאוט') הוא דרך אחת לצייר על הקרטון הכהה יותר שנחשף על ידי יצירת החורים.

20. כדי לסגור את מכסה הקופסה, יהיה עליך לבצע 2 חיתוכים בעזרת מספריים שבהם הדש היה נכנס אחרת למנוע, או לקפל מעט את הדש שנוצר או לחתוך אותו לגמרי.

שלב 3: קידוד תוכנית פשוטה לריצת מבוך

אתגר התכנות הראשון יהיה ליצור תוכנית שיכולה "להסיע" את המכונית דרך תבנית.

לשם כך תצטרך ללמוד כיצד להשתמש בשפת התכנות בלוק iForge ליצירת פונקציות אשר ישלטו על המנועים בבת אחת כדי לנוע קדימה ואחורה, וגם לבצע פניות שמאלה וימינה. המרחק שהמכונית עוברת בכל חלק בנסיעתו נקבע לפי כמה זמן המנועים רצים, ובאיזו מהירות, כך תלמד כיצד לשלוט גם בהם.

לטובת היעילות במדריך זה, כעת אנו מפנים אותך למסמך "קידוד באמצעות HyperDuino & iForge".

זה יראה לך כיצד להתקין את התוסף iForge עבור Chrome, ליצור חשבון ולבנות תוכניות חסימה השולטות בסיכות ב- HyperDuino.

לאחר שתסיים את זה, חזור לכאן והמשך עם הדרכה זו ולמד כיצד לשלוט במנועים באמצעות HyperDuino.

שלב 4: בקרת מנוע בסיסית

בחלקו העליון של לוח ה- "R" של HyperDuino ישנם מסופים לחיבור קל המאפשרים לך להכניס חוט חשוף ממנוע או מצבר. זאת על מנת שלא נדרשים מחברים מיוחדים, וסביר יותר שתוכל לחבר סוללות ומנועים "מחוץ לקופסה".

הערה חשובה: השמות "A01" ו- "A02" למחברי המנוע אינם מסמלים שהסיכות האנלוגיות A01 ו- A02 שולטות בהן. "A" ו- "B" משמשים רק לייעוד מנועים "A" ו- "B". סיכות קלט/פלט דיגיטליות 3 עד 9 משמשות לשליטה בכל המנועים המחוברים למסופי הלוח HyperDuino+R.

יש לבחור את הסוללה עם קיבולת הספק (מיליאמפר-שעה) ומתח המתאים למנועים שבהם אתה משתמש. 4 או 6 סוללות AA בקופסה כזו אופייניות:

דוגמה מאמזון: מחזיק סוללות 6 AA עם מחבר 2.1 מ"מ x 5.5 מ"מ 9V פלט (תמונה 2)

חשוב לחבר כראוי את הקוטביות (חיובית ושלילית) ל- Vm (חיובי) ו- Gnd ("הקרקע" = שלילית). אם אתה מחבר את ההובלה החיובית של מקור חשמל לכניסה השלילית (Gnd) של חיבור החשמל החיצוני, יש דיודת מגן שחוסמת את הקצר, ויחד עם זאת, המנועים לא ימריצו.

בקר המנוע יכול לשלוט על:

ארבעה מנועי DC חד כיווניים המחוברים ל- A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

הערה: ניתן להפעיל בו זמנית רק מנוע אחד "A" ומנוע אחד "B". לא ניתן להפעיל את כל ארבעת המנועים בכיוון אחד בו זמנית.

פין 8: גבוה, פין 9: נמוך = מנוע A01 "מופעל"

פין 8: נמוך, פין 9: גבוה = מנוע A02 "מופעל"

(סיכות 8, 9: נמוך = שני מנועי B כבויים)

סיכה 12: נמוכה, סיכה 13: גבוהה = מנוע B01 "מופעל"

סיכה 12: גבוהה, סיכה 13: נמוכה = מנוע B02 "מופעל"

(סיכות 12, 13: נמוך = שני מנועי B כבויים)

שני מנועי DC דו כיווניים המחוברים ל- A01/A02 ו- B01/B02

סיכה 8 = גבוהה, סיכה 9 = נמוכה = מנוע A "קדימה*"

סיכה 8 = נמוכה, סיכה 9 = גבוהה = מנוע A "הפוך*"

(סיכה 8 = נמוכה, סיכה 9 = נמוכה = מנוע A "כבוי")

סיכה 12 = גבוהה, סיכה 13 = נמוכה = מנוע B "קדימה*"

סיכה 12 = נמוכה, סיכה 13 = גבוהה = מנוע B "הפוך*"

(סיכה 12 = נמוכה, סיכה 13 = נמוכה = מנוע B "כבוי")

(*בכפוף לקוטביות חיווט המנוע והתמצאות המנוע, הגלגל והמכונית הרובוטית.)

מנוע צעד אחד מחובר ל- A01/A02/B01/B02 ו- Gnd

גבולות המתח והזרם של בקר המנוע HyperDuino הם 15v ו -1.2 A (ממוצע) /3.2 A (שיא) המבוססים על בקר המנוע Toshiba TB6612FNG IC.

מנוע "A": התחבר ל- A01 & A02

(תראה את שתי התמונות האחרונות להדגמה)

מהירות מנוע

מהירות המנועים A ו- B נשלטת בעזרת סיכות 10 ו -11 בהתאמה:

מהירות מנוע A: פין 10 = PWM 0-255 (או הגדר סיכה 10 = HIGH)

מהירות מנוע B: פין 11 = PWM 0-255 (או הגדר סיכה 11 = HIGH)

בפעולה חד כיוונית (ארבעה מנועים), בקרת המהירות של סיכה 10 פועלת עבור שני מנועי "A", וסיכה 11 לשני מנועי "B". לא ניתן לשלוט באופן עצמאי במהירות של כל ארבעת המנועים.

מנועים בעלי הספק נמוך (פחות מ 400ma)

בקר המנוע יכול להשתמש במקור סוללה חיצוני של עד 15 וולט ו -1.5 אמפר (2.5 אמפר לרגע). עם זאת, אם אתה משתמש במנוע שיכול לפעול על 5-9 וולט ומשתמש בפחות מ- 400ma, תוכל להשתמש במגשר השחור שליד מחברי החשמל של המנוע ולהעביר אותו למצב "Vin". המיקום החלופי, "+VM" מיועד להספק חיצוני.

פעילות לרכב חכם

כשהרכב החכם שלך מורכב, תוכל כעת להמשיך לפעילות המכונית החכמה, שם תלמד כיצד לתכנת את המכונית שלך.