Робот за последователни линии с PICO: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Преди да сте способни да създадете робот, който може да сложи край на цивилизацията, каквато я познаваме, и е в състояние да сложи край на човешката раса. Първо трябва да можете да създадете простите роботи, тези, които могат да следват линия, очертана на земята, и тук ще направите първата си стъпка към прекратяване на всички нас>. <

На първо място, робот, следващ линия, е робот, който може да следва линия на земята и тази линия обикновено е черна линия, изчертана на бял фон или обратно; и това е така, защото за робота е по -лесно да различи разликата между силно контрастни цветове, като черно и бяло. Когато роботът променя ъгъла си в зависимост от цвета, който чете.

Консумативи

1. PICO

2. Роботно шаси с двуколесно задвижване, което има следното:

   • Акрилно шаси
   • 2 DC двигателя с колела и енкодери
   • Колело с метални стойки
   • 4 -канален държач за батерия
   • Някои винтове и гайки
   • Превключвател за включване/изключване
3. L298N модул на драйвера на двигателя
4. 2 сензора за проследяване на линия
5. 7.4v батерия

Стъпка 1: Подготовка на DC двигателите

Можете да използвате шасито "2WD" със задвижване на двете колела, за да улесните този проект, тъй като спестява време и усилия, когато става въпрос за изграждане на собствено шаси. Давайки ви повече време да се съсредоточите върху електрониката на проекта.

Нека започнем с двигателите с постоянен ток, тъй като ще използвате двигателите, за да контролирате скоростта и посоката на движение на вашия робот, в зависимост от показанията на сензорите. Първото нещо, което трябва да направите, е да започнете да контролирате скоростта на двигателя, която е право пропорционална на входното напрежение, което означава, че трябва да увеличите напрежението, за да увеличите скоростта и обратно.

Технологията на PWM "Pulse Width Modulation" е идеална за работата, тъй като ви позволява да регулирате и персонализирате средната стойност, която отива на вашето електронно устройство (мотор). Той работи, като използва цифровите сигнали "HIGH" и "LOW" за създаване на аналогови стойности, като редува между 2 сигнала с много бърза скорост. Когато "аналоговото" напрежение зависи от процента между цифровите сигнали HIGH до цифрови LOW, присъстващи по време на PWM период.

Моля, обърнете внимание, че не можем да свържем PICO директно към двигателя, тъй като моторът се нуждае от минимум 90 mA, които не могат да се обработват от щифтовете на PICO, и затова използваме модула на драйвера на двигателя L298N, който ни дава възможност да изпращаме и двете достатъчно ток към двигателите и промяна на полярността му.

Сега, нека запояваме проводник към всеки от терминалите на двигателя, като следваме тези стъпки:

1. Предпазвайте малко количество спойка на клемата на двигателя
2. Поставете върха на проводника над клемата на двигателя и го загрейте с поялника, докато спойката на терминала се стопи и се свърже с проводника, след това извадете поялника и оставете връзката да се охлади.
3. Повторете предишните стъпки с останалите клеми на двата двигателя.

Стъпка 2: Използване на модула за задвижване на двигателя L298N

Двигателят с двигател L298N има способността да усилва сигнала, идващ от PICO, и да променя полярността на тока, преминаващ през него. Позволявайки ви да контролирате както скоростта, така и посоката, при която се въртят вашите двигатели.

L298N Пин изходи

1. Първият терминал на DC мотор А
2. Вторият терминал на DC мотор А
3. Вграден 5V регулаторен джъмпер. Премахнете този джъмпер, ако свързвате захранващо напрежение на двигателя над 12v, за да не затегнете регулатора на напрежението.
4. Входно напрежение на двигателя. Максимумът е 35v и не забравяйте да премахнете регулатора на напрежението, ако използвате повече от 12v.
5. GND
6. 5v изход. Този изход идва от регулатора на напрежението, ако все още е свързан, и ви дава възможност да захранвате вашия PICO от същия източник като двигателя.
7. DC мотор A за активиране на джъмпера. Ако този джъмпер е свързан, двигателят ще работи с пълна скорост напред или назад. Но ако искате да контролирате скоростта, просто премахнете джъмпера и вместо това свържете PWM щифт.
8. In1, той помага при контролиране на полярността на тока и по този начин посоката на въртене на мотор А.
9. In2, той помага при контролиране на полярността на тока и по този начин посоката на въртене на мотор А.

10. In3, той помага при контролиране на полярността на тока и по този начин посоката на въртене на мотор B.

11. In4, той помага при контролиране на полярността на тока и по този начин посоката на въртене на мотор B.
12. Двигател с постоянен ток B позволява джъмпер. Ако този джъмпер е свързан, двигателят ще работи с пълна скорост напред или назад. Но ако искате да контролирате скоростта, просто премахнете джъмпера и вместо това свържете PWM щифт.

Първият терминал на DC мотор В

Вторият терминал на DC мотор В

Броят на щифтовете, които има двигателят на водача на L298N, прави използването му трудно. Но всъщност е доста лесно и нека го докажем с един работещ пример, където го използваме за контрол на посоката на въртене на двата ни двигателя.

Свържете PICO към драйвера на двигателя, както следва „ще намерите горната диаграма“:

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

Посоката на двигателя се контролира чрез изпращане на ВИСОКА и НИСКА логическа стойност между всяка двойка щифтове за водачи In1/2 и In3/4. Например, ако изпратите HIGH към In1 и LOW до In2, това кара двигателя да се върти в една посока и изпращането LOW към In1 и HIGH към In2 завърта двигателя в обратна посока. Но ако изпращате едни и същи ВИСОКИ или НИСКИ сигнали едновременно към In1 и In2, двигателите ще спрат.

Не забравяйте да свържете GIC на PICO с GND на батерията и не премахвайте джъмперите Enable A и Enable B.

Ще намерите и кода на този пример по -горе.

Стъпка 3: Добавяне на PWM към драйверния модул L298N

Вече можем да контролираме посоката на въртене на нашите двигатели. Но все още не можем да контролираме техните скорости, тъй като имаме източник на постоянно напрежение, което им дава максималната мощност, която могат да поемат. И за да направите това, имате нужда от два PWM щифта, за да управлявате и двата си двигателя. За съжаление ти, PICO има само 1 PWM изход, който трябва да разширим с помощта на PCA9685 OWM модул и този невероятен модул може да разшири PWM от 1 на 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → Това е вашата логическа мощност, с 3-5v max.
2. GND → Отрицателният извод трябва да бъде свързан към GND, за да завърши веригата.
3. V+ → Този щифт разпределя мощността, идваща от външен източник на захранване, използва се предимно с двигатели, които се нуждаят от големи количества ток и имат нужда от външен източник на захранване.
4. SCL → Сериен пинов часовник, който свързвате към SCL на PICO.
5. SDA → Сериен извод за данни, който свързвате към SDA на PICO.
6. OE → Изход за активиране на изхода, активният този щифт е НИСКИ, което означава, че когато щифтът е НИСКИ, всички изходи са активирани, а когато е ВИСОК, всички изходи са забранени. Това е незадължителен щифт, като по подразбиране се изтегля LOW.

PCA9685 PWM модулът има 16 PWM изхода, като всеки има свой собствен V+, GND и PWM сигнал, който можете да управлявате независимо от другите. Всеки ШИМ може да обработва 25mA ток, така че бъдете внимателни.

Сега идва частта, в която използваме модула PCA9685 за контрол на скоростта и посоката на нашите двигатели и по този начин свързваме PICO към модулите PCA9685 и L298N:

PICO към PCA9685:

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

PCA9685 до L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), за да контролирате посоката на мотор A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), за да контролирате посоката на мотор A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), за да контролирате посоката на мотор B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), за да контролирате посоката на мотор B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), за изпращане на PWM сигнал, който контролира скоростта на мотор А.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), за изпращане на PWM сигнал, който контролира скоростта на мотор B.

Ще намерите кода за всички тези части, приложен по -горе.

Стъпка 4: Използване на сензор за проследяване на линия

Линията за проследяване е доста ясна. Този сензор има способността да прави разлика между две повърхности, в зависимост от контраста между тях, както в черно и бяло.

Сензорът за проследяване на линии има две основни части, IR LED и фотодиода. Той може да разпознава цветовете, като излъчва инфрачервена светлина от светодиода и отчита отраженията, които се връщат обратно към фотодиода, след което фотодиодът извежда стойност на напрежението в зависимост от отразената светлина (ВИСОКА стойност за светла „блестяща“повърхност и НИСКА стойност за тъмна повърхност).

Изводите на проследяващия ред:

1. A0: това е аналоговият изходен щифт и го използваме, ако искаме аналогов входен показател (0-1023)
2. D0: Това е изходният цифров извод и го използваме, ако искаме отчитане на цифров вход (0-1)
3. GND: Това е заземяващият щифт и го свързваме към GND щифта на PICO
4. VCC: Това е захранващият щифт и го свързваме към VCC щифта на PICO (5v)
5. Потенциометър: Използва се за контрол на чувствителността на сензора.

Нека тестваме сензора за проследяване на линии с проста програма, която включва LED, ако открие черна линия, и изключваме LED, ако открие бяла повърхност, докато отпечатва показанията на сензора на серийния монитор.

Ще намерите кода на този тест, приложен по -горе.

Стъпка 5: Съберете всичко заедно

Последното нещо, което трябва да направим, е да съберем всичко заедно. Тъй като тествахме всички те поотделно и всички те функционират според очакванията.

Ще запазим PICO, модулите PCA9685 и L298N свързани както са. След това добавяме сензорите за последователни линии към съществуващата ни настройка и тя е следната:

1. VCC (всички сензори за проследяване на линия) → VCC (PICO)
2. GND (всички сензори за проследяване на линия) → GND (PICO)
3. D0 (сензор за проследяване на дясната линия) → A0 (PICO)
4. D0 (сензор за проследяване на централна линия) → A1 (PICO)
5. D0 (сензор за проследяване на лявата линия) → A2 (PICO)

Това е последният код, който ще контролира колата ви и ще й каже да следва линия, черна линия на бял фон в нашия случай.