רובוט צמחים: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

כולם נהנים שיש צמחים בבית, אך לפעמים בחיינו העמוסים אנו לא מוצאים את הזמן לטפל בהם היטב. מבעיה זו עלה לנו רעיון: מדוע לא לבנות רובוט שיטפל בו עבורנו?

פרויקט זה מורכב מרובוט צמחי המטפל בעצמו. המפעל משולב ברובוט ויוכל להשקות את עצמו ולמצוא אור תוך הימנעות ממכשולים. הדבר התאפשר על ידי שימוש במספר חיישנים על הרובוט והצמח. מטרת מדריך זה היא להדריך אותך בתהליך יצירת רובוט הצמחים, כך שלא תצטרך לדאוג לצמחים שלך מדי יום!

פרויקט זה הוא חלק מ- Bruface Mechatronics והוא מומש על ידי:

מרצדס ארבלו סוארס

דניאל בלנקז

הבודואי קורנליס

קעת לימאנס

מרקוס מרטינז ג'ימנז

זה בסיסי

(קבוצה 4)

שלב 1: רשימת קניות

להלן רשימה של כל מוצר שתזדקק לו לבניית הרובוט הזה. לכל יצירה מודגשת יש קישור:

מנועים מודפסים בתלת -ממד תומכים ב- X1 (העתק בתלת -ממד)

גלגלים מודפסים בתלת מימד + חיבור גלגל מנוע X2 (העתק בתלת מימד)

סוללות AA Nimh X8

גליל נייר שוחק X1

Arduino מגה X1

גלגל גלגלי כדור X1

מחזיק סוללות X2

לוח לחם למבחנים X1

לוח לחם להלחמה X1

מנועי DC (עם מקודד) X2

צירים X2

היגרומטר X1

נגדים תלויי אור X3

מגשרים זכר-זכר-נקבה

מגן מנוע X1

צמח X1 (זה תלוי בך)

עציץ צמחים X1

תמיכת צמחים X1 (מודפס בתלת מימד)

צינור פלסטיק X1

נגדים לערכים שונים

גירוד נייר X1

ברגים

חיישנים חדים X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 ס מ)

מתג X1

משאבת מים X1

מיכל מאגר מים (טאפרוור קטן) X1

חוטים

אנא שימו לב כי בחירות אלה הן תוצאה של מגבלות זמן ותקציב (3 חודשים ו- 200 €). ניתן לבצע בחירות אחרות על פי שיקול דעתך.

הסבר על הבחירות השונות

Arduino Mega על Arduino Uno: ראשית, עלינו להסביר גם את הסיבה מדוע השתמשנו ב- Arduino בכלל. Arduino היא פלטפורמת אב טיפוס אלקטרונית בעלת קוד פתוח המאפשרת למשתמשים ליצור אובייקטים אלקטרוניים אינטראקטיביים. הוא מאוד פופולרי בקרב מומחים ובין טירונים, מה שתורם למציאת מידע רב עליו באינטרנט. זה יכול להיות שימושי כאשר יש לך בעיה עם הפרויקט שלך. בחרנו במגה Arduino על פני Uno כי יש לו יותר סיכות. למעשה, למספר החיישנים שאנו משתמשים ב- Uno לא הציע מספיק סיכות. מגה הוא גם חזק יותר ויכול להיות מועיל אם נוסיף כמה שיפורים כמו מודול WIFI.

סוללות נימ: רעיון ראשון היה להשתמש בסוללות LiPo כמו בהרבה פרויקטים רובוטיים. ל- LiPo יש קצב פריקה טוב וניתן לטעון אותם בקלות. אך עד מהרה הבנו שליפו ומטען היו יקרים מדי. הסוללות האחרות היחידות המתאימות לפרויקט זה הינן נימ. אכן הן זולות, נטענות וקלילות. על מנת להניע את המנוע נצטרך 8 מתוכם כדי להשיג מתח אספקה מ -9.6 וולט (נטען) עד 12 וולט (טעון במלואו).

מנועי DC עם מקודדים: בהתחשב במטרה העיקרית של מפעיל זה, לספק אנרגיית סיבוב לגלגלים, בחרנו שני מנועי DC ולא סרוו מנועים בעלי הגבלה בזווית הסיבוב ומיועדים למשימות ספציפיות יותר בהן יש להגדיר את המיקום. באופן מדויק. העובדה שיש להם מקודדים מוסיפה גם את האפשרות לקבל דיוק גבוה יותר במידת הצורך. שים לב שלבסוף לא השתמשנו במקודדים כי הבנו שהמנועים די דומים ולא היינו צריכים שהרובוט יעקוב אחר קו ישר.

יש הרבה מנועי DC בשוק וחיפשנו אחד שמתאים לתקציב ולרובוט שלנו. על מנת לעמוד באילוצים אלה שני פרמטרים חשובים עזרו לנו לבחור את המנוע: המומנט הדרוש להנעת הרובוט ומהירות הרובוט (כדי למצוא את הסל ד הדרוש).

1) חשב את סל ד

הרובוט הזה לא יצטרך לשבור את מחסום הקול. על מנת לעקוב אחר האור או לעקוב אחר מישהו בבית מהירות של 1 מ '/ש' או 3.6 קמ"ש נראית סבירה. כדי לתרגם אותו לסל"ד אנו משתמשים בקוטר הגלגלים: 9 ס"מ. הסל"ד ניתן לפי: סל"ד = (60*מהירות (מ/ש))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0.045) = 212 סל"ד.

2) חשב את המומנט המרבי הדרוש

מכיוון שרובוט זה יתפתח בסביבה שטוחה, המומנט המרבי הדרוש הוא זה שיניע את הרובוט לנוע. אם ניקח בחשבון שמשקלו של הרובוט עם המפעל וכל רכיב הוא סביב 3 קילו ושימוש בכוחות החיכוך בין הגלגלים לקרקע נוכל למצוא את המומנט בקלות. בהתחשב במקדם חיכוך של 1 בין הקרקע לגלגלים: כוחות חיכוך (Fr) = קוף חיכוך. * N (כאשר N הוא משקל הרובוט) זה נותן לנו Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. ניתן למצוא את המומנט עבור כל מנוע כדלקמן: T = (Fr * r)/2 כאשר r הוא רדיוס הגלגלים כך T = (30*0.045)/2 = 0.675 Nm = 6.88 ק"ג ס"מ.

אלה מאפייני המנוע שבחרנו: ב 6V 175 סל"ד ו -4 ק"ג ס"מ ב 12V 350 סל"ד ו -8 קג"מ ס"מ. בידיעה שהוא יופעל בין 9.6 ל -12 וולט על ידי ביצוע אינטרפולציה לינארית נראה בבירור כי האילוצים הנ"ל יתקיימו.

חיישני אור: בחרנו נגדים תלויי אור (LDR) מכיוון שהתנגדותם משתנה במהירות עם האור וניתן למדוד את המתח ב- LDR בקלות על ידי הפעלת מתח קבוע על מחלק מתח המכיל את ה- LDR.

חיישנים חדים: הם משמשים למניעת מכשולים. חיישני מרחק חד הם זולים וקלים לשימוש, מה שהופך אותם לבחירה פופולרית לזיהוי אובייקטים וטווחים. בדרך כלל יש להם קצבי עדכון גבוהים יותר וטווחי זיהוי מקסימליים קצרים יותר מאשר מוצאי טווח סונאר. קיימים בשוק הרבה דגמים שונים עם טווחי הפעלה שונים. מכיוון שהם משמשים לאיתור מכשולים בפרויקט זה בחרנו את האחד עם טווח פעולה של 10-80 ס מ.

משאבת מים: משאבת המים היא משאבה פשוטה ולא עוצמתית מדי התואמת את טווח המתחים של המנועים כדי להשתמש באותה תזונה לשניהם. פתרון נוסף להאכיל את הצמח במים היה בסיס מים מופרד מהרובוט אבל הרבה יותר פשוט להחזיק אותו ברובוט.

מד היגרומטר: מד לחץ הוא חיישן לחות שיש להטיל באדמה. זה הכרחי מכיוון שהרובוט צריך לדעת מתי הסיר יבש כדי לשלוח אליו מים.

שלב 2: עיצוב מכני

בעיקרון, עיצוב הרובוט יכלול קופסה מלבנית, עם שלושה גלגלים בצד התחתון ומכסה שנפתח בצד העליון. המפעל יוצב למעלה עם מאגר המים. עציץ הצמחים מונח בקיבוע עציץ הצמחים המוברג על הקרש העליון של הרובוט. מאגר המים מעט שרוט על הלוח העליון של הרובוט ומשאבת המים נשרטת גם בתחתית מאגר המים כך שניתן להסיר הכל בקלות כשמלאים את הטופרו במים. חור קטן נוצר במכסה המאגר בגלל צינורית המים הנכנסת לתוך עציץ הצמח והתזונה של המשאבה הנכנסת לקופסה. לפיכך נוצר חור בלוח העליון של הקופסה וכבלים של מד היגרומטר עוברים גם הם דרך החור הזה.

ראשית, רצינו שלרובוט יהיה עיצוב אטרקטיבי ולכן החלטנו להסתיר את החלק האלקטרוני בתוך ארגז, ולהשאיר אותו ממש מחוץ למפעל ולמים. זה חשוב מכיוון שצמחים הם חלק מקישוט הבית ואינם אמורים להשפיע על החלל מבחינה ויזואלית. הרכיבים בתיבה יהיו נגישים בקלות באמצעות מכסה בצד העליון, ולכיסויי הצד יהיו החורים הדרושים כך שיהיה קל, למשל, להדליק את הרובוט או לחבר את הארדואינו למחשב נייד אם נרצה לתכנת אותו שוב.

הרכיבים בתיבה הם: הארדואינו, בקר המנוע, המנועים, ה- LDR, מחזיקי הכלונסאות, לוח הלחם והצירים. הארדואינו מותקן על עמודים קטנים כך שתחתיתו לא ניזוקה ובקר המנוע מותקן על גבי הארדואינו. המנועים מוברגים לקיבועי המנוע ולאחר מכן קיבעוני המנועים מוברגים ללוח התחתון של הקופסה. ה- LDR מולחמים על פיסת קרש קטנה. קרשים של מיני עץ מודבקים ללוח הלחם הזה על מנת להבריג אותו על פניו הרוחביים. יש LDR אחד מלפנים, אחד בצד שמאל ואחד בצד ימין כדי שהרובוט יוכל לדעת את הכיוון עם כמות האור הגבוהה ביותר. מחזיקי הערימות נשרטו בפנים התחתון של הקופסה על מנת להסיר אותן בקלות ולשנות את הערימות או להטעין אותן. לאחר מכן לוח הלחם מוברג ללוח התחתון עם עמודים קטנים בצורת משולש בעלי חורים בצורת פינת לוח הלחם לתמוך בו. לבסוף הצירים מוברגים על הפנים האחוריות והפנים העליונות.

על החלק הקדמי, שלוש חדות יוברגו ישירות על מנת לזהות ולמנוע מכשולים טובים ככל האפשר.

למרות שהעיצוב הפיזי חשוב, איננו יכולים לשכוח את החלק הטכני, אך אנו בונים רובוט וזה צריך להיות מעשי וככל שניתן כדאי לייעל את החלל. זו הסיבה ללכת על צורה מלבנית, זו הייתה הדרך הטובה ביותר שנמצא לסדר את כל הרכיבים.

לבסוף, לתנועה, המכשיר יכלול שלושה גלגלים: שני ממונעים סטנדרטיים מאחור וגלגל כדור אחד מלפנים. הם מוצגים בכונן תלת-מחזורי, בתצורה, בהגה קדמית ובנהיגה אחורית.

שלב 3: ייצור חלקים

ניתן לשנות את המראה הפיזי של הרובוט בהתבסס על העניין שלך. מסופקים רישומים טכניים, מה שעשוי לשמש כקרקע טובה בעת עיצוב משלך.

חלקים חתוכים בלייזר:

כל ששת החלקים המרכיבים את מארז הרובוט נחתכו בלייזר. החומר המשמש לכך היה עץ ממוחזר. קופסה זו יכולה להיות עשויה גם מפרספקס שהוא קצת יותר יקר.

חלקים מודפסים בתלת מימד:

שני הגלגלים הסטנדרטיים המוצבים בחלקו האחורי של הרובוט הודפסו בתלת מימד ב- PLA. הסיבה היא שהדרך היחידה למצוא גלגלים שענו על כל הצרכים (התאמה במנועי DC, גודל, משקל …) הייתה לעצב אותם בעצמנו. הקיבוע המוטורי הודפס גם בתלת מימד מסיבות תקציביות. אז גם תמיכת עציץ הצמחים, העמודים התומכים בארדואינו והפינות התומכות בלוח הלחם הודפסו בתלת מימד מכיוון שהיינו צריכים צורה מסוימת שמתאימה לרובוט שלנו.

שלב 4: אלקטרוניקה

חיישנים חדים: לחיישנים החדים יש שלושה סיכות. שניים מהם מיועדים לאכילה (Vcc ו- Ground) והאחרון הוא האות הנמדד (Vo). לצורך אכילה יש לנו את המתח החיובי שיכול להיות בין 4.5 ל -5.5 V ולכן נשתמש ב- 5V מהארדואינו. Vo יהיה מחובר לאחד הפינים האנלוגיים של הארדואינו.

חיישני אור: חיישני האור זקוקים למעגל קטן בכדי שהם יכולים לעבוד. ה- LDR מוצג בסדרה עם נגד של 900 קאוהם ליצירת מחלק מתח. הקרקע מחוברת בסיכה של הנגד שאינו מחובר ל- LDR ו- 5V של הארדואינו מחובר לסיכה של ה- LDR שאינה מחוברת לנגד. סיכת הנגד ו- LDR המחוברים זה לזה מחוברים לסיכה אנלוגית של הארדואינו על מנת למדוד מתח זה. מתח זה ישתנה בין 0 ל -5 וולט עם 5 וולט המתאים לאור מלא וקרוב לאפס המתאים לחושך. אז המעגל כולו יומלח על פיסת לוח קטנה שיכולה להתאים לקרשים לרוחב של הרובוט.

סוללות: הסוללות מורכבות מ -4 ערמות בין 1.2 ל -1.5 וולט כל אחת כך בין 4.8 ל -6 וולט. על ידי הצבת שני מחסני ערימות בסדרה יש לנו בין 9.6 ל 12 וולט.

משאבת מים: למשאבת המים יש חיבור (שקע חשמל) מאותו סוג כמו התזונה של הארדואינו. השלב הראשון הוא לנתק את החיבור ולהכחיש את החוט על מנת לקבל את החוט לקרקע ואת החוט למתח חיובי. מכיוון שאנו רוצים לשלוט על המשאבה, נביא אותה בסדרה עם טרנזיסטור נוכחי הניתן לשליטה המשמש כמתג. אז דיודה תוצב במקביל למשאבה כדי למנוע זרמים לאחור. הרגל התחתונה של הטרנזיסטור מחוברת לקרקע המשותפת של ארדואינו/סוללות, האמצעית לסיכה דיגיטלית של הארדואינו עם נגד 1 קאוהם בסדרה כדי להפוך את המתח של הארדואינו לזרם והרגל העליונה לכבל השחור של המשאבה. אז הכבל האדום של המשאבה מחובר למתח חיובי של הסוללות.

מנועים ומגן: צריך להלחם את המגן, הוא נשלח ללא הלחמה. ברגע שזה נעשה הוא ממוקם על הארדואינו על ידי חיתוך כל ראשי המגן בסיכות הארדואינו. המגן יופעל באמצעות הסוללות ולאחר מכן הוא יפעיל את הארדואינו אם מגשר מופעל (סיכות כתומות באיור). היזהר לא לשים את המגשר כאשר הארדואינו מופעל באמצעי אחר מאשר המגן מכיוון שהארדואינו יניע את המגן והוא עלול לשרוף את החיבור.

קרש לחם: כל הרכיבים יומלכו כעת על לוח הלחם. הקרקע של מחזיק ערימה אחד, הארדואינו, בקר המנוע ומכל החיישנים יומלחלו על אותה שורה (בשורות לוח הלחם שלנו יש אותו פוטנציאל). אז הכבל השחור של בעל הערימה השנייה יומלחל באותה שורה כמו האדום של בעל הערימה הראשון שקרקעו כבר מולחמת. לאחר מכן מולחם כבל באותה שורה כמו הכבל האדום של בעל הערימה השנייה המתאים לשניים בסדרה. כבל זה יתחבר לקצה אחד של המתג והקצה השני יתחבר עם חוט המולחם על לוח הלחם בשורה חופשית. הכבל האדום של המשאבה והתזונה של בקר המנוע ימולחלו לשורה זו (המתג אינו מיוצג באיור). אז 5V של הארדואינו ימולחלו בשורה נוספת ומתח אכילה של כל חיישן יהיה הלחמה באותה שורה. נסה להלחים מגשר על לוח הלחם ומגשר על הרכיב כאשר הדבר אפשרי, כך שתוכל לנתק אותם בקלות והרכבת הרכיבים החשמליים תהיה קלה יותר.

שלב 5: תכנות

תרשים זרימה של התוכנית:

התוכנית נשמרה פשוטה למדי באמצעות הרעיון של משתני מצב. כפי שאתה יכול לראות בתרשים הזרימה, מצבים אלה מעוררים גם מושג של עדיפות. הרובוט יאמת את התנאים בסדר זה:

1) במצב 2: האם לצמח יש מספיק מים עם הפונקציה לחות_רמה? אם רמת הלחות הנמדדת על ידי היגרומטר היא מתחת ל -500, המשאבה תופעל עד שרמת הלחות תעלה על 500. כאשר יש למפעל מספיק מים הרובוט עובר למצב 3.

2) במצב 3: מצא את הכיוון עם רוב האור. במצב זה לצמח יש מספיק מים וצריך לעקוב אחר הכיוון עם רוב האור תוך הימנעות ממכשולים. הפונקציה light_direction נותנת את הכיוון של שלושת חיישני האור שמקבלים הכי הרבה אור. לאחר מכן הרובוט יפעיל את המנועים כדי לעקוב אחר הכיוון הזה עם הפונקציה follow_light. אם רמת האור היא מעל סף מסוים (מספיק_אור) הרובוט עוצר לעקוב אחרי האור מכיוון שיש לו מספיק במיקום זה (עצורי_מנוע). על מנת להימנע ממכשולים מתחת ל -15 ס מ בעת מעקב אחר אור, הופעל מכשול פונקציונלי להחזרת כיוון המכשול. על מנת להימנע ממכשולים כראוי הפונקציה avoid_obstacle יושמה. פונקציה זו מפעילה את המנוע בידיעה היכן נמצא המכשול.

שלב 6: הרכבה

ההרכבה של הרובוט הזה היא למעשה די קלה. רוב הרכיבים מוברגים לקופסה כדי להבטיח שהם שומרים על מקומם. לאחר מכן מגרסים את מחזיק הערימות, מאגר המים והמשאבה.

שלב 7: ניסויים

בדרך כלל, כאשר בונים רובוט הדברים אינם מתנהלים בצורה חלקה. יש צורך בהרבה בדיקות, עם שינויים הבאים, בכדי לקבל את התוצאה המושלמת. לפניכם תערוכה של תהליך הרובוט הצמחי!

השלב הראשון היה הרכבת הרובוט עם מנועים, ארדואינו, בקר מנועים וחיישני אור עם לוח אבות טיפוס. הרובוט פשוט הולך בכיוון שבו הוא מדד הכי הרבה אור. סף הוחלט על מנת לעצור את הרובוט אם יש לו מספיק אור. כשהרובוט החליק על הרצפה הוספנו נייר שוחק על הגלגלים כדי לדמות צמיג.

לאחר מכן נוספו החיישנים החדים למבנה כדי לנסות להימנע ממכשולים. בתחילה הונחו שני חיישנים בפנים הקדמיות אך שלישי נוסף נוסף באמצע מכיוון שלחיישנים החדים יש זווית זיהוי מוגבלת מאוד. לבסוף, יש לנו שני חיישנים בקצוות הרובוט המזהים מכשולים שמאל או ימין ואחד באמצע כדי לזהות אם יש מכשול מלפנים. המכשולים מזוהים כאשר המתח בחדות עולה על ערך מסוים המקביל למרחק של 15 ס מ לרובוט. כאשר המכשול נמצא בצד הרובוט נמנע ממנו וכאשר מכשול באמצע הרובוט עוצר. אנא שימו לב כי מכשולים מתחת לחדות אינם ניתנים לזיהוי ולכן יש להימנע ממכשולים בגובה מסוים.

לאחר מכן, המשאבה והמדוד נבדקו. המשאבה שולחת מים כל עוד המתח של מד הרחק מתחת לערך מסוים המתאים לסיר יבש. ערך זה נמדד ונקבע בניסוי על ידי בדיקה עם צמחי עציץ יבשים ולחים.

לבסוף הכל נבדק ביחד. המפעל בודק תחילה אם יש לו מספיק מים ולאחר מכן מתחיל לעקוב אחר האור תוך הימנעות ממכשולים.

שלב 8: בדיקה סופית

להלן סרטונים כיצד הרובוט סוף סוף עובד. מקווה שתיהנו!

שלב 9: מה למדנו עם הפרויקט הזה?

למרות שהמשוב הכללי של הפרויקט הזה הוא גדול מכיוון שלמדנו הרבה, נלחצנו למדי כשבנינו אותו בגלל המועדים האחרונים.

נתקלו בבעיות

במקרה שלנו היו לנו מספר בעיות במהלך התהליך. חלק מהם היו קלים לפתרון, למשל כאשר אספקת הרכיבים התעכבה חיפשנו רק חנויות בעיר אם נוכל לקנות אותם. אחרים דורשים קצת יותר חשיבה.

לרוע המזל, לא כל בעיה נפתרה. הרעיון הראשון שלנו היה לשלב את המאפיינים של חיות מחמד וצמחים, לקבל את הטוב ביותר מכל אחד. עבור הצמחים נוכל לעשות זאת, עם הרובוט הזה נוכל לקבל צמח שמעטר את בתינו ולא נצטרך לטפל בו. אבל עבור חיות המחמד, לא גילינו דרך לדמות את החברה שהם יוצרים. חשבנו על דרכים שונות לגרום לו לעקוב אחרי אנשים, והתחלנו ליישם אחת אך לא היה לנו זמן לסיים אותה.

שיפורים נוספים

למרות שהיינו שמחים לקבל את כל מה שרצינו, הלמידה עם הפרויקט הזה הייתה מדהימה. אולי עם יותר זמן נוכל להשיג רובוט טוב עוד יותר. כאן אנו מציעים כמה רעיונות לשיפור הרובוט שלנו שאולי חלק מכם רוצים לנסות:

- הוספת מנורות בצבעים שונים (אדום, ירוק,…) שאומרות למשתמש מתי יש לטעון את הרובוט. מדידת הסוללה יכולה להתבצע באמצעות מחלק מתח בעל מתח מרבי של 5V כאשר הסוללה טעונה במלואה על מנת למדוד מתח זה באמצעות Arduino. ואז הדלק המתאים מופעל.

- הוספת חיישן מים שאומר למשתמש מתי יש למלא את מאגר המים (חיישן גובה מים).

- יצירת ממשק כך שהרובוט יוכל לשלוח הודעות למשתמש.

וברור שלא נוכל לשכוח את המטרה לגרום לזה לעקוב אחרי אנשים. חיות מחמד הן אחד הדברים שאנשים אוהבים ביותר, וזה יהיה מקסים אם מישהו יכול להשיג שהרובוט מדמה התנהגות זו. כדי להקל על זה, כאן נספק את כל מה שיש לנו.

שלב 10: כיצד לגרום לרובוט לעקוב אחרי אנשים?

הבנו שהדרך הטובה ביותר לעשות זאת תהיה באמצעות שלושה חיישנים אולטרסוניים, פולט אחד ושני מקלט.

מַשׁדֵר

עבור המשדר, היינו רוצים שיהיה לו מחזור עבודה של 50%. כדי לעשות זאת, עליך להשתמש בטיימר 555, השתמשנו ב- NE555N. בתמונה אתה יכול לראות כיצד צריך לבנות את המעגל. אבל תצטרך להוסיף קבל נוסף בפלט 3, 1µF למשל. הנגדים והקבלים מחושבים לפי הנוסחאות הבאות: (תמונות 1 & 2)

מכיוון שרצוי מחזור עבודה של 50%, t1 ו- t2 יהיו שווים זה לזה. אז עם משדר 40 קילוהרץ, t1 ו- t2 יהיו שווים ל- 1.25*10-5 שניות. כאשר אתה לוקח C1 = C2 = 1 nF, ניתן לחשב R1 ו- R2. לקחנו R1 = 15 kΩ ו- R2 = 6.8 kΩ, וודא כי R1> 2R2!

כשבדקנו את זה במעגל באוסילוסקופ, קיבלנו את האות הבא. הסולם הוא 5 µs/div כך שהתדירות במציאות תהיה סביב 43 קילוהרץ. (תמונה 3)

מַקְלֵט

אות הכניסה של המקלט יהיה נמוך מדי מכדי שהארדואינו יעבד בצורה מדויקת, כך שצריך להעצים את אות הכניסה. זה ייעשה על ידי ייצור מגבר הפוך.

עבור opamp, השתמשנו ב- LM318N, שהפעלנו עם 0 V ו- 5 V מהארדואינו. כדי לעשות זאת, היינו צריכים להעלות את המתח סביב האות המתנדנד. במקרה זה יהיה הגיוני להעלות אותו ל -2.5 V. מכיוון שמתח האספקה אינו סימטרי, עלינו להציב קבל לפני הנגד. בדרך זו, יצרנו גם מסנן מעבר גבוה. עם הערכים בהם השתמשנו, התדר צריך להיות גבוה מ- 23 קילוהרץ. כאשר השתמשנו בהגברה של A = 56, האות היה נכנס לרוויה וזה לא טוב, אז השתמשנו ב- A = 18 במקום זאת. זה עדיין יהיה מספיק. (תמונה 4)

כעת, כאשר יש לנו גל סינוס מוגבר, אנו זקוקים לערך קבוע כדי שהארדואינו יוכל למדוד אותו. הדרך לעשות זאת היא ליצור מעגל גלאי שיא. בדרך זו אנו יכולים לראות אם המשדר נמצא רחוק יותר מהמקלט או בזווית אחרת מבעבר על ידי אות קבוע הפרופורציונאלי לעוצמת האות המתקבל. מכיוון שאנו זקוקים לגלאי שיא מדויק, אנו מכניסים את הדיודה, 1N4148, למעקב המתח. בכך אין לנו אובדן דיודה ויצרנו דיודה אידיאלית. עבור opamp, השתמשנו באותו אחד כמו בחלק הראשון של המעגל ועם אותו ספק כוח, 0 V ו- 5V.

הקבל המקביל צריך להיות בעל ערך גבוה, כך שהוא יפרק לאט מאוד ואנו עדיין רואים את אותו ערך שיא כמו הערך האמיתי. הנגד גם יוצב במקביל ולא יהיה נמוך מדי, כי אחרת הפריקה תהיה גדולה יותר. במקרה זה מספיק 1.5µF ו- 56 kΩ. (תמונה 5)

בתמונה ניתן לראות את המעגל הכולל. היכן החוצה הפלט, שהולך להיכנס לארדואינו. ואת האות AC 40 קילוהרץ יהיה המקלט, שבו הקצה השני של זה יהיה מחובר לאדמה. (תמונה 6)

כפי שאמרנו קודם לכן, לא הצלחנו לשלב את החיישנים ברובוט. אבל אנו מספקים את סרטוני הבדיקות כדי להראות שהמעגל פועל. בסרטון הראשון ניתן לראות את ההגברה (לאחר ה- OpAmp הראשון). יש כבר קיזוז של 2.5V באוסילוסקופ כך שהאות נמצא באמצע, המשרעת משתנה כאשר החיישנים משנים כיוון. כאשר שני החיישנים פונים זה לזה, משרעת הסינוס תהיה גבוהה יותר מאשר כאשר לחיישנים יש זווית גדולה יותר או מרחק בין שניהם. בסרטון השני (פלט המעגל) ניתן לראות את האות המתוקן. שוב, המתח הכולל יהיה גבוה יותר כאשר החיישנים פונים זה לזה מאשר כאשר הם אינם. האות אינו ישר לחלוטין בגלל פריקת הקבל ובגלל הוולט/div. הצלחנו למדוד אות קבוע יורד כשהזווית או המרחק בין החיישנים כבר לא היו אופטימליים.

הרעיון היה אז לגרום לרובוט לקבל את המקלט והמשתמש את המשדר. הרובוט יכול להסתובב בעצמו כדי לזהות לאיזה כיוון העוצמה הייתה הגבוהה ביותר ויכולה ללכת בכיוון זה. דרך טובה יותר יכולה להיות שני מקלטים ולעקוב אחר המקלט שמזהה את המתח הגבוה ביותר ודרך טובה עוד יותר היא לשים שלושה מקלטים ולהציב אותם כמו ה- LDR כדי לדעת לאילו כיוונים האות של המשתמש נפלט (ישר, שמאל או ימין).