קו רובוט עוקב עם PICO: 5 שלבים (עם תמונות)

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

לפני שאתה מסוגל ליצור רובוט שיכול לסיים את הציביליזציה כפי שאנו מכירים אותה, והוא מסוגל לסיים את המין האנושי. תחילה עליך להיות מסוגל ליצור את הרובוטים הפשוטים, אלה שיכולים לעקוב אחר קו המצויר על הקרקע, וכאן תעשה את הצעד הראשון שלך לקראת סיום כולנו>. <

קודם כל, קו העוקב אחר רובוט הוא רובוט המסוגל לעקוב אחר קו על הקרקע, וקו זה בדרך כלל הוא קו שחור המצויר על רקע לבן או להיפך; וזאת מכיוון שלרובוט קל יותר להבחין בין צבעים מנוגדים מאוד, כמו שחור ולבן. המקום בו הרובוט משנה את זוויתו בהתאם לצבע שהוא קורא.

אספקה

1. PICO

2. שלדת רובוט עם הנעה דו גלגלי, הכוללת את הדברים הבאים:

   • מארז אקרילי
   • 2 מנועי DC עם גלגלים ואנקודרים
   • גלגלת גלגלים עם סטנדים מתכתיים
   • מחזיק סוללה 4 ערוצים
   • כמה ברגים ואומים
   • מתג הדלק / כבה
3. מודול נהג מנוע L298N
4. 2 חיישני גשש קו
5. סוללה 7.4v

שלב 1: הכנת מנועי DC

אתה יכול להשתמש במארז "2WD" הדו-גלגלי כדי להקל על הפרויקט, מכיוון שהוא חוסך זמן ומאמץ בכל הקשור לבניית שלדה משלך. נותן לך יותר זמן להתמקד באלקטרוניקה של הפרויקט.

נתחיל במנועי DC, כאשר אתה עומד להשתמש במנועים כדי לשלוט על מהירות התנועה והכיוון של הרובוט שלך, בהתאם לקריאות החיישנים. הדבר הראשון שצריך לעשות הוא להתחיל לשלוט על מהירות המנועים, שהיא ביחס ישר למתח הכניסה, כלומר, עליך להגדיל את המתח כדי להגדיל את המהירות ולהיפך.

טכניקת "אפנון רוחב הדופק" של PWM אידיאלית לתפקיד, מכיוון שהיא מאפשרת לך להתאים ולהתאים אישית את הערך הממוצע שהולך למכשיר האלקטרוניקה שלך (מנוע). וזה פועל באמצעות האותות הדיגיטליים "HIGH" ו- "LOW" ליצירת ערכים אנלוגיים, על ידי חילופין בין 2 האותות בקצב מהיר מאוד. כאשר המתח ה"אנלוגי "תלוי באחוזים בין אותות ה- HIGH הדיגיטליים ל- LOW הדיגיטלי הקיימים במהלך תקופת PWM.

שים לב שאיננו יכולים לחבר את PICO ישירות למנוע, מכיוון שהמנוע זקוק למינימום של 90mA אשר לא ניתן לטפל בו בעזרת סיכות של PICO, וזו הסיבה שאנו משתמשים במודול נהג המנוע L298N, מה שנותן לנו את היכולת לשלוח שניהם מספיק זרם למנועים ולשנות את הקוטביות שלו.

כעת, בואו נלחם חוט לכל אחד ממסופי המנוע, בהתאם לשלבים הבאים:

1. נתיך כמות קטנה של הלחמה במסוף המנוע
2. שים את קצה החוט מעל מסוף המנוע ומחמם אותו בעזרת מגהץ עד שההלחמה במסוף נמס ומתחברת עם החוט, ולאחר מכן הסר את מגהץ ההלחמה ותן לחיבור להתקרר.
3. חזור על השלבים הקודמים עם שאר המסופים של שני המנועים.

שלב 2: שימוש במודול נהג המנוע L298N

למנוע L298N מנוע הנהג יכול להגביר את האות שמגיע מ- PICO ולשנות את הקוטביות של הזרם העובר דרכו. מאפשר לך לשלוט הן על המהירות והן על הכיוון שאליו המנועים שלך מסתובבים.

L298N Pin Outs

1. מסוף ראשון של מנוע DC A
2. מסוף השני של מנוע DC A
3. מגשר רגולטור 5V המשולב. הסר את המגשר הזה אם אתה מחבר מתח אספקת מנוע של יותר מ -12 וולט, כדי לא לקשה על ווסת המתח.
4. מתח אספקת המנוע. המקסימום הוא 35 וולט, ואל תשכח להסיר את ווסת המתח אם אתה משתמש ביותר מ 12 וולט.
5. GND
6. פלט 5v. פלט זה מגיע מווסת המתח אם הוא עדיין מחובר, והוא נותן לך את היכולת להפעיל את ה- PICO שלך מאותו מקור כמו המנוע.
7. מנוע DC A מגשר לאפשר. אם מגשר זה מחובר, המנוע יפעל במלוא המהירות קדימה או אחורה. אבל, אם אתה רוצה לשלוט במהירות, פשוט הסר את המגשר וחבר במקום סיכת PWM.
8. ב- 1, הוא עוזר בשליטה על הקוטביות של הזרם, ובכך, כיוון הסיבוב של מנוע A.
9. ב 2, הוא עוזר בשליטה על הקוטביות של הזרם, ובכך, כיוון הסיבוב של מנוע A.

10. ב- 3, הוא עוזר בשליטה על הקוטביות של הזרם, ובכך, כיוון הסיבוב של מנוע B.

11. ב- 4, הוא עוזר בשליטה על הקוטביות של הזרם, ובכך, כיוון הסיבוב של מנוע B.
12. מנוע DC B לאפשר מגשר. אם מגשר זה מחובר, המנוע יפעל במלוא המהירות קדימה או אחורה. אבל, אם אתה רוצה לשלוט במהירות, פשוט הסר את המגשר וחבר במקום סיכת PWM.

הטרמינל הראשון של מנוע DC B

הטרמינל השני של מנוע DC B

מספר הפינים שיש למנוע הנהג L298N גורם לכך שזה נראה קשה לשימוש. אבל, זה די קל, ובואו נוכיח שעם דוגמה מתפקדת, שבה אנו משתמשים בה כדי לשלוט בכיוון הסיבוב של שני המנועים שלנו.

חבר את PICO לנהג המנוע כדלקמן "תמצא את התרשים למעלה":

• ב- 1 → D0
• In2 → D1
• ב- 3 → D2
• ב- 4 → D3

כיוון המנוע נשלט על ידי שליחת ערך לוגי גבוה ו- נמוך בין כל סיכות הנהג In1/2 ו- In3/4. לדוגמה, אם אתה שולח HIGH ל- In1 ו- LOW ל- In2 זה גורם למנוע להסתובב בכיוון אחד ושליחת LOW ל- In1 ו- HIGH ל- In2 מסובב את המנוע בכיוון ההפוך. אבל, אם אתה שולח את אותם אותות HIGH או LOW בו זמנית גם ל- In1 וגם ל- In2, המנועים יפסיקו.

אל תשכח לחבר את ה- GND של PICO עם ה- GND של הסוללה, ואל תסיר את המגשרים Enable A ו- Enable B.

תוכל למצוא את הקוד של דוגמה זו למעלה.

שלב 3: הוספת PWM למודול מנהלי ההתקן L298N

כעת אנו יכולים לשלוט בכיוון הסיבוב של המנועים שלנו. אבל, עדיין איננו יכולים לשלוט במהירויות שלהם, מכיוון שיש לנו מקור מתח קבוע שנותן להם את הכוח המרבי שהם יכולים לקחת. וכדי לעשות זאת, אתה צריך שני סיכות PWM כדי לשלוט בשני המנועים שלך. למרבה הצער, ל- PICO יש רק פלט PWM אחד, אותו עלינו להרחיב באמצעות מודול PCA9685 OWM, והמודול המדהים הזה יכול להרחיב את ה- PWM שלך מ -1 ל -16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → זהו כוח ההיגיון שלך, עם מקסימום 3-5v.
2. GND → יש לחבר את הסיכה השלילית ל- GND כדי להשלים את המעגל.
3. V+ → סיכה זו מפיצה את הכוח שמגיע ממקור מתח חיצוני, היא משמשת בעיקר עם מנועים הזקוקים לכמויות גדולות של זרם וזקוקים למקור כוח חיצוני.
4. SCL → סיכת שעון טורי, אותה אתה מחבר ל- SCL של PICO.
5. SDA → סיכת נתונים סידוריים, אותם אתה מחבר ל- SDA של PICO.
6. OE → סיכת הפעלת פלט, הסיכה פעילה היא LOW, כלומר כאשר הסיכה נמוכה, כל היציאות מופעלות, וכשהיא גבוהה כל הפלט מושבת. זהו סיכה אופציונלית, כאשר ברירת המחדל נמשכת LOW.

למודול PCA9685 PWM יש 16 יציאות PWM, כאשר לכל אחת יש אות V+, GND ו- PWM משלה שניתן לשלוט בהן ללא תלות באחרות. כל PWM יכול להתמודד עם 25mA של זרם, אז היזהר.

כעת מגיע החלק בו אנו משתמשים במודול PCA9685 לשליטה על המהירות והכיוון של המנועים שלנו, וכך אנו מחברים את PICO למודולים PCA9685 ו- L298N:

PICO ל- PCA9685:

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

PCA9685 עד L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), לשליטה בכיוון המנוע A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), לשליטה בכיוון המנוע A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), לשליטה בכיוון המנוע B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), לשליטה בכיוון המנוע B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), לשליחת אות ה- PWM השולט על מהירות המנוע A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), לשליחת אות PWM השולט במהירות המנוע B.

תמצא את הקוד עבור כל החלקים המצורפים למעלה.

שלב 4: שימוש בחיישן מעקב הקווים

גשש הקווים די פשוט. לחיישן זה יש יכולת להבחין בין שני משטחים, תלוי בניגוד ביניהם, כמו בשחור ולבן.

לחיישן מעקב הקווים שני חלקים עיקריים, ה- IR LED והפוטודיודה. הוא יכול להבחין בצבעים על ידי פליטת אור IR מהנורית וקריאת ההשתקפויות החוזרות לפוטודיודה, ואז הפוטודיודה מפיקה ערך מתח בהתאם לאור המוחזר (ערך גבוה למשטח "מבריק" אור וערך נמוך. למשטח כהה).

האפקטים של עוקב הקו:

1. A0: זהו סיכת הפלט האנלוגית, ואנו משתמשים בה אם נרצה קריאת קלט אנלוגי (0-1023)
2. D0: זהו סיכת הפלט הדיגיטלית, ואנו משתמשים בה אם נרצה קריאת קלט דיגיטלית (0-1)
3. GND: זהו סיכת הטחון, ואנו מחברים אותו לסיכת ה- GND של PICO
4. VCC: זהו סיכת החשמל, ואנו מחברים אותו לסיכת VCC של PICO (5v)
5. פוטנציומטר: זה משמש לשליטה ברגישות החיישן.

בואו נבדוק את חיישן מעקב הקווים עם תוכנית פשוטה שמדליקה נורית אם היא מזהה קו שחור, וכבה את הנורית אם היא מזהה משטח לבן תוך הדפסת קריאת החיישן על הצג הסידורי.

תמצא את הקוד למבחן זה המצורף למעלה.

שלב 5: חיבור הכל ביחד

הדבר האחרון שעלינו לעשות הוא להרכיב הכל יחד. כפי שבדקנו את כולם בנפרד וכולם מתפקדים כצפוי.

נשמור את המודולים PICO, PCA9685 ו- L298N מחוברים כפי שהם. לאחר מכן, אנו מוסיפים את חיישני עוקבי הקווים להתקנה הקיימת שלנו, והיא כדלקמן:

1. VCC (כל חיישני מעקב הקווים) → VCC (PICO)
2. GND (כל חיישני מעקב הקווים) → GND (PICO)
3. D0 (חיישן מעקב אחר קו ימין) → A0 (PICO)
4. D0 (חיישן גשש קו מרכז) → A1 (PICO)
5. D0 (חיישן מעקב אחר קו שמאל) → A2 (PICO)

זהו הקוד הסופי שישלוט במכונית שלך ויגיד לה לעקוב אחר קו, שחור על רקע לבן במקרה שלנו.