Robot de urmărire a liniei cu PICO: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Înainte de a fi capabil să creați un robot care poate pune capăt civilizației așa cum o cunoaștem noi și este capabil să pună capăt rasei umane. Mai întâi trebuie să reușiți să creați roboți simpli, cei care pot urma o linie trasată pe sol și iată unde veți face primul pas spre a ne încheia cu toți>. <

În primul rând, un robot care urmărește linia este un robot capabil să urmeze o linie de pe sol, iar această linie este de obicei o linie neagră trasată pe un fundal alb sau viceversa; și asta pentru că este mai ușor pentru robot să facă diferența dintre culorile foarte contrastante, cum ar fi alb-negru. Unde robotul își schimbă unghiul în funcție de culoarea pe care o citește.

Provizii

1. PICO

2. Șasiu robot cu două roți, care are următoarele:

   • Șasiu acrilic
   • 2 motoare de curent continuu cu roți și codificatoare
   • Roată rotativă cu separatoare metalice
   • Suport baterie cu 4 canale
   • Câteva șuruburi și piulițe
   • Comutator pornire / oprire
3. Modulul driverului motorului L298N
4. 2 senzori de urmărire a liniei
5. Baterie de 7.4v

Pasul 1: Pregătirea motoarelor de curent continuu

Puteți utiliza șasiul „2WD” cu două roți pentru a ușura acest proiect, deoarece economisește timp și efort atunci când vine vorba de construirea propriului șasiu. Oferindu-vă mai mult timp pentru a vă concentra asupra electronicii proiectului.

Să începem cu motoarele de curent continuu, deoarece veți folosi motoarele pentru a controla viteza de mișcare și direcția robotului dvs., în funcție de citirile senzorilor. Primul lucru de făcut este să începeți să controlați viteza motoarelor, care este direct proporțională cu tensiunea de intrare, ceea ce înseamnă că trebuie să creșteți tensiunea pentru a crește viteza și invers.

Tehnica PWM „Modularea lățimii impulsurilor” este ideală pentru lucrare, deoarece vă permite să reglați și să personalizați valoarea medie care se aplică dispozitivului dvs. electronic (motor). Și funcționează utilizând semnalele digitale „HIGH” și „LOW” pentru a crea valori analogice, prin alternarea celor 2 semnale la o rată foarte rapidă. În cazul în care tensiunea „analogică” depinde de procentul dintre semnalele digitale ÎNALTE la LOW digitale prezente în timpul unei perioade PWM.

Vă rugăm să rețineți că nu putem conecta PICO direct la motor, deoarece motorul are nevoie de minimum 90mA, care nu poate fi manipulat de pinii PICO, și de aceea folosim modulul driverului motorului L298N, care ne oferă posibilitatea de a trimite ambele suficient curent la motoare și schimbarea polarității acestuia.

Acum, să lipim un fir la fiecare dintre terminalele motorului, urmând acești pași:

1. Fuzionați o cantitate mică de lipit pe terminalul motorului
2. Puneți vârful firului deasupra terminalului motorului și încălziți-l cu fierul de lipit până când lipirea de pe terminal se topește și se conectează cu firul, apoi scoateți fierul de lipit și lăsați conexiunea să se răcească.
3. Repetați pașii anteriori cu bornele rămase ale ambelor motoare.

Pasul 2: Utilizarea modulului driverului de motor L298N

Motorul motorului L298N are capacitatea de a amplifica semnalul provenit de la PICO și de a modifica polaritatea curentului care trece prin el. Vă permite să controlați atât viteza, cât și direcția la care se rotesc motoarele.

Pinuri L298N

1. Primul terminal al motorului DC A.
2. Al doilea terminal al motorului DC A.
3. Jumper regulator la bord 5v. Scoateți acest jumper dacă conectați o tensiune de alimentare a motorului mai mare de 12v, pentru a nu dura regulatorul de tensiune.
4. Tensiunea de alimentare a motorului. Maximul este de 35v și nu uitați să scoateți regulatorul de tensiune dacă utilizați mai mult de 12v.
5. GND
6. Iesire 5V. Această ieșire provine de la regulatorul de tensiune dacă este încă conectat și vă oferă posibilitatea de a alimenta PICO de la aceeași sursă ca și motorul.
7. Motorul DC A permite jumperul. Dacă acest jumper este conectat, motorul va funcționa la viteză maximă, fie înainte, fie înapoi. Dar, dacă doriți să controlați viteza, scoateți jumperul și conectați un pin PWM.
8. În 1, ajută la controlul polarității curentului și, astfel, la direcția de rotație pentru motorul A.
9. In2, ajută la controlul polarității curentului și, astfel, la direcția de rotație a motorului A.

10. În 3, ajută la controlul polarității curentului și, astfel, la direcția de rotație a motorului B.

11. In4, ajută la controlul polarității curentului și, astfel, la direcția de rotație a motorului B.
12. Motorul DC B permite jumperul. Dacă acest jumper este conectat, motorul va funcționa la viteză maximă fie înainte, fie înapoi. Dar, dacă doriți să controlați viteza, scoateți jumperul și conectați un pin PWM.

Primul terminal al motorului CC B

Al doilea terminal al motorului DC B

Numărul de pini pe care îl are motorul driverului L298N face să pară dificil de utilizat. Dar, de fapt, este destul de ușor și să dovedim acest lucru cu un exemplu funcțional, în care îl folosim pentru a controla direcția de rotație a ambelor motoare.

Conectați PICO la driverul motorului după cum urmează "veți găsi diagrama de mai sus":

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

Direcția motorului este controlată prin trimiterea unei valori logice HIGH și LOW între fiecare cuplu In1 / 2 și In3 / 4 pini driver. De exemplu, dacă trimiteți HIGH la In1 și LOW la In2, motorul se rotește într-o singură direcție, iar trimiterea LOW la In1 și HIGH la In2 rotește motorul în direcția opusă. Dar, dacă trimiteți aceleași semnale HIGH sau LOW în același timp atât la In1, cât și la In2, motoarele se vor opri.

Nu uitați să conectați GND-ul PICO la GND-ul bateriei și nu eliminați jumperii Enable A și Enable B.

Veți găsi, de asemenea, codul acestui exemplu mai sus.

Pasul 3: Adăugarea PWM la modulul de driver L298N

Acum putem controla direcția de rotație a motoarelor noastre. Dar, încă nu le putem controla viteza, deoarece avem o sursă de tensiune constantă care le oferă puterea maximă pe care o pot lua. Și pentru a face acest lucru, aveți nevoie de doi pini PWM pentru a vă controla ambele motoare. Din păcate, PICO are doar 1 ieșire PWM, pe care trebuie să o extindem utilizând modulul PCA9685 OWM, iar acest modul uimitor vă poate extinde PWM de la 1 la 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → Aceasta este puterea logică, cu maxim 3-5v.
2. GND → Pinul negativ trebuie conectat la GND pentru a finaliza circuitul.
3. V + → Acest pin distribuie energia provenită de la o sursă de alimentare externă, este utilizată în primul rând cu motoare care au nevoie de cantități mari de curent și au nevoie de o sursă de alimentare externă.
4. SCL → Pin ceas serial, pe care îl conectați la SCL de la PICO.
5. SDA → Pin de date seriale, pe care îl conectați la SDA din PICO.
6. OE → Pin activare ieșire, acest pin activ este LOW, ceea ce înseamnă că atunci când pinul este LOW, toate ieșirile sunt activate, iar când este HIGH toate ieșirile sunt dezactivate. Acesta este un pin opțional, cu valoarea implicită fiind trasă LOW.

Modulul PCA9685 PWM are 16 ieșiri PWM, fiecare având propriul său semnal V +, GND și PWM pe care îl puteți controla independent de celelalte. Fiecare PWM poate gestiona 25mA de curent, deci fiți atenți.

Acum vine partea în care folosim modulul PCA9685 pentru a controla viteza și direcția motoarelor noastre, și așa conectăm PICO la modulele PCA9685 și L298N:

PICO la PCA9685:

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

PCA9685 la L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), pentru a controla direcția motorului A.
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), pentru a controla direcția motorului A.
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), pentru a controla direcția motorului B.
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), pentru a controla direcția motorului B.
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), pentru trimiterea semnalului PWM care controlează viteza motorului A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), pentru trimiterea semnalului PWM care controlează viteza motorului B.

Veți găsi codul pentru toate aceste părți atașat mai sus.

Pasul 4: Utilizarea senzorului Line Tracker

Linia de urmărire este destul de simplă. Acest senzor are capacitatea de a distinge două suprafețe, în funcție de contrastul dintre ele, ca în alb și negru.

Senzorul de urmărire a liniei are două părți principale, LED-ul IR și fotodioda. Poate spune culorile emițând lumină IR de la LED și citind reflexiile care revin la fotodiodă, apoi fotodioda emite o valoare de tensiune în funcție de lumina reflectată (valoare ÎNALTĂ pentru o suprafață luminoasă "strălucitoare" și o valoare LOW pentru o suprafață întunecată).

Pinout-urile liniei de urmărire:

1. A0: acesta este pinul de ieșire analogică și îl folosim dacă dorim o citire de intrare analogică (0-1023)
2. D0: Acesta este pinul de ieșire digitală și îl folosim dacă dorim o citire de intrare digitală (0-1)
3. GND: Acesta este pinul de la sol și îl conectăm la pinul GND al lui PICO
4. VCC: Acesta este pinul de alimentare și îl conectăm la pinul VCC al PICO (5v)
5. Potențiometru: Acesta este utilizat pentru a controla sensibilitatea senzorului.

Să testăm senzorul de urmărire a liniei cu un program simplu care pornește un LED dacă detectează o linie neagră și oprim LED-ul dacă detectează o suprafață albă în timp ce tipărește citirea senzorului pe monitorul serial.

Codul acestui test îl veți găsi atașat mai sus.

Pasul 5: Puneți totul împreună

Ultimul lucru pe care trebuie să-l facem este să punem totul împreună. Așa cum le-am testat pe toate în mod individual și toate funcționează conform așteptărilor.

Vom menține PICO, modulele PCA9685 și L298N conectate așa cum sunt. Apoi, adăugăm senzorii urmăritorilor de linie la configurarea noastră existentă și este după cum urmează:

1. VCC (toți senzorii de urmărire a liniei) → VCC (PICO)
2. GND (toți senzorii de urmărire a liniei) → GND (PICO)
3. D0 (Senzor linie dreaptă) → A0 (PICO)
4. D0 (senzor de urmărire a liniei centrale) → A1 (PICO)
5. D0 (Senzor linie stânga) → A2 (PICO)

Acesta este codul final care vă va controla mașina și îi va spune să urmeze o linie, linie neagră pe un fundal alb în cazul nostru.