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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

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 je robot koji može pratiti liniju na tlu, a ta linija je obično crna linija povučena na bijeloj podlozi ili obrnuto; a to je zato što je robotu lakše razlikovati jako kontrastne boje, poput crne i bijele. Gdje robot mijenja svoj kut ovisno o boji koju čita.

Supplies

1. PICO

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

   • Akrilno kućište
   • 2 DC motora sa točkovima i enkoderima
   • Kotač sa metalnim nosačima
   • 4 -kanalni držač baterije
   • Neki vijci i matice
   • Prekidač za uključivanje/isključivanje
3. L298N modul pokretača motora
4. 2 Senzori za praćenje linije
5. Baterija 7,4V

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 fokusirate 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 direktno 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 da prilagodite i prilagodite prosječnu vrijednost koja ide vašem elektroničkom uređaju (motoru). I radi pomoću digitalnih signala "HIGH" i "LOW" za stvaranje analognih vrijednosti, naizmjence između 2 signala vrlo velikom brzinom. Tamo gdje "analogni" napon ovisi o postotku između digitalnih signala HIGH do digital LOW prisutnih tokom PWM perioda.

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 L298N upravljački modul motora, koji nam daje mogućnost slanja dovoljno struje za motore i promijenite njegov polaritet.

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

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

Korak 2: Upotreba modula upravljačkog programa motora L298N

Motor pokretača motora L298N ima mogućnost pojačavanja signala koji dolazi iz PICO -a i mijenjanja polariteta struje koja prolazi kroz njega. Omogućava vam kontrolu i brzine i smjera u kojem se vaši motori okreću.

L298N Pin izlazi

1. Prvi terminal istosmjernog motora A
2. Drugi priključak istosmjernog motora A
3. Ugrađeni kratkospojnik za 5v regulator. Uklonite ovaj kratkospojnik ako priključujete napon napajanja motora veći od 12v, da regulator napona ne bi ojačao.
4. Ulazni napon motora. Maksimalni je 35v, i 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 nazad. 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. Jednosmjerni motor B omogućuje kratkospojnik. Ako je ovaj kratkospojnik spojen, motor će raditi punom brzinom, naprijed ili nazad. 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. Ali, ako istovremeno šaljete iste VISOKE ili NISKE signale na In1 i In2, motori će se zaustaviti.

Ne zaboravite spojiti PICO -ov GND sa 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 da biste to učinili, potrebna su vam dva PWM pina za upravljanje oba motora. Nažalost, PICO ima samo 1 PWM izlaz, koji moramo proširiti pomoću PCA9685 OWM modula, a ovaj nevjerojatni modul može proširiti vaš PWM sa 1 na 16!

PCA9685 Rasporedi:

1. VCC → Ovo je vaša logička snaga, sa 3-5v max.
2. GND → Negativni pin mora biti spojen na GND da biste dovršili krug.
3. V+ → Ovaj pin distribuira snagu koja dolazi iz vanjskog izvora napajanja, prvenstveno se koristi s motorima kojima je potrebna velika količina struje i potreban im je vanjski izvor napajanja.
4. SCL → Pin za serijski sat, koji povezujete sa SCL -om 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 kada je pin LOW, svi izlazi su omogućeni, a kada je HIGH svi izlazi su onemogućeni. Ovo je opcionalna iglica, sa zadanim postavkama povučenim LOW.

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

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

PICO prema PCA9685:

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

PCA9685 do L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), za kontrolu smjera motora A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), za kontrolu smjera motora A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), za kontrolu smjera motora B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), za kontrolu smjera 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.

Kôd za sve ove dijelove pronaći ćete u prilogu gore.

Korak 4: Upotreba senzora za praćenje linije

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

Senzor za praćenje linije ima dva glavna dijela, IR LED i fotodiodu. Može prepoznati boje emitirajući IC svjetlost iz LED diode i čitajući refleksije koje se vraćaju na fotodiodu, a zatim fotodioda emitira vrijednost napona ovisno o reflektiranoj svjetlosti (VISOKA vrijednost za svijetlu "sjajnu" površinu i NISKA vrijednost za tamnu površinu).

Isključci linijskog tragača:

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 pin za uzemljenje i povezujemo ga sa PICO -ovim GND pinom
4. VCC: Ovo je priključak za napajanje i povezujemo ga sa PICO -ovim VCC pinom (5v)
5. Potenciometar: Koristi se za kontrolu osjetljivosti senzora.

Testirajmo senzor praćenja linija s jednostavnim programom koji uključuje LED ako otkrije crnu liniju, a isključimo ga ako otkrije bijelu površinu dok ispisuje očitanje senzora na serijskom monitoru.

Kôd ovog testa naći ćete u prilogu gore.

Korak 5: Sve spojite

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

PICO, PCA9685 i L298N module ćemo povezati onakvima kakvi 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 linije) → GND (PICO)
3. D0 (Senzor praćenja desne linije) → A0 (PICO)
4. D0 (senzor za praćenje središnje linije) → A1 (PICO)
5. D0 (Senzor za praćenje lijeve linije) → A2 (PICO)

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