Robot za sledenje liniji s PICO: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Preden boste sposobni ustvariti robota, ki bo lahko končal civilizacijo, kakršno poznamo, in bo sposoben končati človeško raso. Najprej morate biti sposobni ustvariti preproste robote, tiste, ki lahko sledijo liniji, potegnjeni na tleh, in tukaj boste naredili prvi korak k temu, da nas vse končate>. <

Najprej je črta, ki sledi robotu, robot, ki lahko sledi črti na tleh, običajno pa je črna črta, potegnjena na belem ozadju ali obratno; in to zato, ker robot lažje ugotovi razliko med zelo kontrastnimi barvami, kot sta črna in bela. Kjer robot spreminja svoj kot glede na barvo, ki jo bere.

Zaloge

1. PICO

2. Robotsko ohišje z dvokolesnim pogonom, ki ima naslednje:

   • Akrilno ohišje
   • 2 enosmerna motorja s kolesi in dajalniki
   • Kolesa z kolesci
   • 4 -kanalni nosilec baterije
   • Nekaj vijakov in matic
   • Stikalo za vklop/izklop
3. L298N pogonski modul motorja
4. 2 Senzorja sledilnika linij
5. 7,4V baterija

1. korak: Priprava enosmernih motorjev

Za olajšanje tega projekta lahko uporabite podvozje "2WD" z dvokolesnim pogonom, saj prihrani čas in trud pri gradnji lastnega podvozja. To vam daje več časa, da se osredotočite na elektroniko projekta.

Začnimo z enosmernimi motorji, saj boste z motorji nadzorovali hitrost in smer gibanja vašega robota, odvisno od odčitkov senzorjev. Najprej morate začeti nadzorovati hitrost motorja, ki je neposredno sorazmerna z vhodno napetostjo, kar pomeni, da morate povečati napetost, da povečate hitrost in obratno.

Tehnika PWM "Pulse Width Modulation" je idealna za delo, saj vam omogoča prilagajanje in prilagajanje povprečne vrednosti, ki gre vaši elektronski napravi (motorju). Deluje z uporabo digitalnih signalov "HIGH" in "LOW" za ustvarjanje analognih vrednosti, pri čemer se dva signala izmenjujeta zelo hitro. Kjer je "analogna" napetost odvisna od odstotka med digitalnimi signali HIGH do digital LOW, prisotnimi v času PWM.

Upoštevajte, da PICO ne moremo povezati neposredno z motorjem, saj motor potrebuje najmanj 90 mA, ki jih krmilniki PICO ne morejo obvladati, zato uporabljamo gonilniški modul motorja L298N, ki nam omogoča pošiljanje tako dovolj toka za motorje in spremeni njegovo polarnost.

Sedaj pa spajimo žico na vsak od terminalov motorja po naslednjih korakih:

1. Zavarujte majhno količino spajkanja na sponki motorja
2. Konico žice postavite nad sponko motorja in jo segrevajte s spajkalnikom, dokler se spajka na spoju ne stopi in poveže z žico, nato odstranite spajkalnik in pustite, da se povezava ohladi.
3. Ponovite prejšnje korake s preostalimi sponkami obeh motorjev.

2. korak: Uporaba modula gonilnika motorja L298N

Motor gonilnika motorja L298N lahko poveča signal, ki prihaja iz PICO, in spremeni polarnost toka, ki teče skozi njega. Omogoča vam nadzor hitrosti in smeri vrtenja motorjev.

L298N Pin izhodi

1. Prvi priključek DC motorja A.
2. Drugi priključek enosmernega motorja A.
3. Vgrajeni mostiček regulatorja 5V. Odstranite ta mostiček, če priključujete napajalno napetost motorja več kot 12v, da regulator napetosti ne trdi.
4. Napajalna napetost motorja. Največja vrednost je 35v. Če uporabljate več kot 12v, ne pozabite odstraniti regulatorja napetosti.
5. GND
6. 5v izhod. Ta izhod prihaja iz regulatorja napetosti, če je še vedno priključen, in vam omogoča, da napajate svoj PICO iz istega vira kot motor.
7. Mostič za enosmerni motor A omogoči. Če je ta mostiček priključen, bo motor deloval s polno hitrostjo naprej ali nazaj. Če pa želite nadzorovati hitrost, preprosto odstranite mostiček in namesto tega priključite pin PWM.
8. In1 pomaga pri nadzoru polarnosti toka in s tem smeri vrtenja motorja A.
9. In2 pomaga pri nadzoru trenutne polarnosti in s tem smeri vrtenja motorja A.

10. V3 pomaga pri nadzoru polarnosti toka in s tem smeri vrtenja motorja B.

11. In4 pomaga pri nadzoru polarnosti toka in s tem smeri vrtenja motorja B.
12. Enosmerni motor B omogoči mostiček. Če je priključen mostiček, bo motor deloval s polno hitrostjo naprej ali nazaj. Če pa želite nadzorovati hitrost, preprosto odstranite mostiček in namesto tega priključite pin PWM.

Prvi priključek DC motorja B

Drugi priključek DC motorja B

Število zatičev, ki jih ima gonilniški motor L298N, otežuje uporabo. Je pa v resnici precej enostavno in to dokazujmo s primerom delovanja, kjer ga uporabljamo za nadzor smeri vrtenja obeh motorjev.

PICO povežite z gonilnikom motorja, kot sledi "boste našli zgornji diagram":

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

Smer motorja nadzorujete tako, da med vsakim parima pogonskih zatičev In1/2 in In3/4 pošljete VISOKO in NIZKO logično vrednost. Če na primer pošljete HIGH na In1 in LOW na In2, se motor vrti v eno smer, pošiljanje LOW na In1 in HIGH na In2 pa motor obrača v nasprotno smer. Če pa hkrati pošljete iste signale VISOKO ali NIZKO na oba v In1 in In2, se motorji ustavijo.

Ne pozabite povezati PICO -jevega GND -a z GND -jem baterije in ne odstranite mostičkov Enable A in Enable B.

Kodo tega primera boste našli tudi zgoraj.

3. korak: Dodajanje PWM v gonilniški modul L298N

Zdaj lahko nadzorujemo smer vrtenja naših motorjev. Vendar še vedno ne moremo nadzorovati njihovih hitrosti, saj imamo stalen vir napetosti, ki jim daje največjo moč. Če želite to narediti, potrebujete dva zatiča PWM za krmiljenje obeh motorjev. Na žalost imaš PICO samo 1 izhod PWM, ki ga moramo razširiti z uporabo modula PCA9685 OWM, in ta neverjeten modul lahko poveča tvoj PWM z 1 na 16!

Odklopi PCA9685:

1. VCC → To je vaša logična moč z največ 3-5 V max.
2. GND → Za dokončanje vezja mora biti negativni zatič priključen na GND.
3. V+ → Ta pin razporeja moč, ki prihaja iz zunanjega vira napajanja, uporablja se predvsem pri motorjih, ki potrebujejo velike količine toka in potrebujejo zunanji vir napajanja.
4. SCL → Zatič za serijsko uro, ki ga priključite na SCL PICO.
5. SDA → Zaporedni podatkovni pin, ki ga povežete s SDA PICO.
6. OE → Zatič za omogočanje izhoda je aktiven ta zatič LOW, kar pomeni, da ko je nožica NIZKA, so vsi izhodi omogočeni, ko pa je VISOKA, so vsi izhodi onemogočeni. To je izbirni zatič, privzeto pa povlečete LOW.

PWM modul PCA9685 ima 16 PWM izhodov, od katerih ima vsak svoj signal V+, GND in PWM, ki ga lahko upravljate neodvisno od drugih. Vsak PWM lahko prenese 25 mA toka, zato bodite previdni.

Zdaj sledi del, kjer z modulom PCA9685 nadzorujemo hitrost in smer naših motorjev, in tako povežemo PICO z moduloma PCA9685 in L298N:

PICO v PCA9685:

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

PCA9685 do L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), za nadzor smeri motorja A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), za nadzor smeri motorja A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), za nadzor smeri motorja B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), za nadzor smeri motorja B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), za pošiljanje signala PWM, ki nadzoruje hitrost motorja A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), za pošiljanje signala PWM, ki nadzoruje hitrost motorja B.

Kodo za vse te dele boste našli v prilogi zgoraj.

4. korak: Uporaba senzorja za sledenje liniji

Sledilnik linij je precej preprost. Ta senzor lahko razlikuje dve površini, odvisno od kontrasta med njima, kot je v črno -beli barvi.

Senzor sledilnika linij ima dva glavna dela, IR LED in fotodiodo. Barve lahko prepozna tako, da oddaja IR svetlobo iz LED in bere odseve, ki se vrnejo na fotodiodo, nato pa fotodioda odda napetostno vrednost, odvisno od odbite svetlobe (VELIKA vrednost za svetlo "sijočo" površino in NIZKA vrednost za temno površino).

Izvlečki sledilnika vrstic:

1. A0: to je analogni izhodni pin in ga uporabljamo, če želimo odčitavanje analognega vhoda (0-1023)
2. D0: To je izhod za digitalni izhod in ga uporabljamo, če želimo odčitavanje digitalnega vhoda (0-1)
3. GND: To je ozemljitveni zatič in ga povežemo s PICO -jevim zatičem GND
4. VCC: To je napajalni zatič in ga povežemo s PICO -jevim VCC zatičem (5v)
5. Potenciometer: Uporablja se za nadzor občutljivosti senzorja.

Preizkusimo senzor za sledenje linij s preprostim programom, ki vklopi LED, če zazna črno črto, in ugasnemo LED, če zazna belo površino, medtem ko natisne odčitke senzorja na serijskem monitorju.

Kodo tega testa boste našli v prilogi zgoraj.

5. korak: Vse združite

Zadnja stvar, ki jo moramo narediti, je, da vse sestavimo skupaj. Ker smo jih preizkusili posamično in vsi delujejo po pričakovanjih.

PICO, module PCA9685 in L298N bomo ohranili povezane, kot so. Nato v obstoječo nastavitev dodamo senzorje sledilcev linij, in sicer takole:

1. VCC (vsi senzorji za sledenje liniji) → VCC (PICO)
2. GND (vsi senzorji za sledenje liniji) → GND (PICO)
3. D0 (senzor za sledenje desni črti) → A0 (PICO)
4. D0 (senzor za sledenje sredinske črte) → A1 (PICO)
5. D0 (Senzor sledilnika leve črte) → A2 (PICO)

To je zadnja koda, ki bo nadzorovala vaš avto in mu povedala, naj v našem primeru sledi črti, črni črti na belem ozadju.