PF založený na LF a vyhýbající se robot: 16 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Úvod

V tomto návodu se naučíte dělat robota sledujícího a vyhýbajícího se světlu. Moje inspirace pochází od robotů napodobujících běžné lidské chování, například jen tak bez důvodu nevejdete do zdi. Váš mozek komunikuje s vašimi svaly/ orgány a okamžitě vás zastaví. Váš mozek funguje velmi podobně jako základní mikrořadič, který přijímá vstupy a zpracovává je na výstupy, v tomto případě se váš mozek při informacích spoléhá na vaše oči. Současně je přijatelné chodit do zdi, když je člověk slepý. Váš mozek nepřijímá žádné vstupy z vašich očí a nevidí zeď. Tento robot bude na konci nejen kompletní stavbou, ale také skvělým zážitkem z učení o základních elektronických součástech, kutilství a konstrukčních dovednostech, díky kterým něco vytvoříte, a vím, že vás to bude bavit. Vím, že existuje mnohem jednodušší a konvenčnější metody, kde nemusíte stavět obvody sami a používat základní moduly k dosažení stejného výsledku, ale já jsem použil odlišnější přístup, kromě toho, pokud jste DIY oříšek jako já a hledáte naučte se něco nového, je to pro vás ideální projekt! Tento robot bude sledovat světlo a když se tykadlo dotkne zdi, couvne a otočí se, takže to jsou základní funkce tohoto robota. Doufám, že se vám projekt líbí!

Krok 1: Seznam materiálů

Elektronika

Rezistory

· 10K odpor, ¼ watt (x20)

· 2,2K odpor, ¼ watt (x10)

· 4,7K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· 1K odpor, ¼ watt (x10)

· 220 ohmový odpor, ¼ watt (x4)

· 22K odpor ¼ watt (x10)

Kondenzátory

· 10pf keramika (x5)

· 2200uf elektrolytických, 25V (x2)

· 10nf keramika (x4)

Polovodiče

· Výkonový tranzistor BD 139 NPN (x4)

· Výkonový tranzistor BD 140 PNP (x4)

· BC 327 PNP tranzistor (x4)

· Regulátory napětí LM350 (x2)

· 741 operačních zesilovačů (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Mikrokontrolér PIC16F628A (x1)

· LED 5 mm (dle vašeho výběru barvy) (x3)

Hardware

· Desky z překližkové desky

· Distanční matice 5 mm x 60 mm (x4)

· Šroub 5 mm x 20 mm (x8)

· Převodové motory 12V 500mA (x2)

· 60 mm pěnová kolečka (x2)

· Ženské vřesové (propojovací) konektory (x50)

· 12V, 7,2 Ah baterie akumulátoru brány (lze použít volitelnou, menší baterii, ale ujistěte se, že je 12V).

· 2mm drát (10m)

· Piny konektoru vřesu (propojka) (x50)

· 3mm smršťovací bužírka (2m)

Krok 2: Budování obvodů

Budování obvodů je poměrně jednoduché, je to skvělá zkušenost pro ty, kteří to nikdy předtím neudělali, a dobrá praxe pro ty, kteří to udělali. Vždy můžete vyzkoušet jinou metodu, ale já dávám přednost použití Veroboardu, protože je to snazší s tratěmi procházejícími pro pájení. Doporučuji před stavbou skutečného obvodu vytvořit model na desce chleba a navrhnout rozvržení Veroboard pro váš obvod na papíře, teď to zní jako hodně práce, ale vyplatí se to při stavbě obvodů (zejména pro referenční body).

Stavba H-mostů

H-Bridge je obvod, který je zodpovědný za řízení vašich motorů a který přijímá signál z mikrořadiče a buď zastaví nebo obrátí motory (jedná se o upravený H-Bridge s 4011, který funguje jako ochranný obvod a přidává další ovládací prvky). Níže jsou obrázky schématu zapojení, rozložení desky Vera a konečný obvod (nezapomeňte postavit 2 H-můstky, jeden pro každý motor).

Krok 3: Budování obvodů LDR

Obvody LDR fungují jako oči pro robota, který snímá přítomnost světla a vysílá napěťový signál do mikrořadiče PIC, aby se zesílil napěťový signál pro PIC. Použil jsem operační zesilovač 741. Nezapomeňte postavit 2 obvody, jeden pro každé oko robota.

Krok 4: Budování podpůrného obvodu PIC

Toto je obvod, který je mozkem robota.

Krok 5: Budování obvodů pro regulaci napětí

Hlavní napájecí napětí přicházející do robota bude 12V, to znamená, že na obvodech H-Bridge musí být regulátor napětí, protože pracují na 9V a na obvodech PIC a LDR, které oba pracují na 5V. Napětí musí být také stabilní, aby nedošlo k poškození součástek, tyto obvody budou napětí regulovat, nezapomeňte postavit 2 obvody. (Všechny obrázky jsou níže). Poté, co dokončíte obvody, nastavte je na správné napětí otáčením VR a měřením pomocí multimetru. Pamatujte, že obvody LDR a PIC potřebují +5V. A H-Bridges potřebují +9V.

Krok 6: Přidání pinů do obvodu

Nyní, když jste vytvořili své obvody, je čas pájet na kolících záhlaví. Další metodou je pájení drátu přímo na desku, ale zjistil jsem, že přerušení drátu je pak běžnější. Chcete -li určit, kde pájet piny, podívejte se na rozvržení Veroboard každého obvodu, v klíčích pod návrhem obvodu najdete symboly pro kolíky záhlaví a pak se jen podívejte na svůj návrh obvodu, spočítejte své otvory na desce a postupujte podle rozložení a pak už jen pájet pin. (Symbol, který musíte hledat, bude uveden na obrázku). Nezapomeňte vybrat správné rozložení pro správný obvod.

Krok 7: Prolomení stop Veroboardu

Vaše obvody jsou téměř hotové; nejdůležitější věcí, kterou teď musíte udělat, je prolomit koleje na Veroboardu. Opět postupujte podle stejného principu pomocí klíčů na každém okruhu k určení, kde prolomit koleje, ujistěte se, že prolomíte koleje celou cestu, použil jsem řemeslný (hobby) nůž. (Bude poskytnut obrázek klíče a příklad konce stopy).

Krok 8: Kódování PIC

Nyní, když jste dokončili své obvody, můžete začít dělat hlavní část robota, kódování PIC, kódování PIC je přímočaré, kód byl napsán v MPLab X, zdrojový kód a soubor firmwaru (.hex) je k dispozici v zipový balíček. Chcete -li nahrát firmware do řadiče PIC, můžete použít jakýkoli dostupný programátor.

Krok 9: Vložení mikročipů

Nyní, když jste dokončili většinu své práce s obvody, je čas na poslední věc, vložení mikročipů. Je to docela snadný úkol, ale stále je to ošemetné, většina vašich mikročipů se při nákupu v obchodě dodává v podivných houbičkách, možná se divíte, proč, ale čipy jsou citlivé na statickou elektřinu, což znamená, že se jich nemůžete dotknout rukama, pokud nosí statický pásek. To zahrnuje 4011 a PIC, takže buďte opatrní a nedotýkejte se kolíků těchto mikročipů, jinak je poškodíte. (Ujistěte se, že vkládáte čip na správnou stranu, bude uveden příklad).

Krok 10: Testování obvodů

Vaše obvody jsou nyní kompletní; je čas je vyzkoušet! K testování obvodů budete potřebovat multimetr (multimetr je zařízení, které měří rozdíly v napětí, proudu a odporu), moderní multimetr má naštěstí ještě několik funkcí. Nejprve musíte provést základní vizuální kontrolu obvodu a zkontrolovat případné praskliny, přerušení vodičů a odpojení. Poté, co vás to potěší, je důležité zkontrolovat například všechny polarity v obvodu: vaše tranzistory by měly být správným směrem a vaše mikročipy by měly být vloženy správně. Poté je čas zkontrolovat spodní stranu desky s plošnými spoji, vizuálně zkontrolovat případné zkraty mezi kolejemi a pak se jen ujistit, že vezmete řemeslný nůž a pro jistotu ho jednoduše nařezáte mezi kovové dráhy desky. Poslední věcí, na kterou je třeba dávat pozor, jsou vaše přestávky, proveďte vizuální kontrolu každé přestávky ve vašem okruhu, abyste se ujistili, že je trať prolomena celou cestu. Pro správnou kontrolu je třeba upravit nastavení multimetrů na kontinuitu (níže bude uveden obrázek) a umístit jeden svod na jednu stranu Brockenovy stopy a druhý vývod na druhou stranu, pokud váš multimetr zapípá, přestávka je vadná a musíte to udělat znovu. Doporučuji testovat každý okruh jednotlivě, aby nedošlo k záměně. (Před dalším krokem opravte všechny své chyby). Nezapomeňte spustit obvody se správnou regulací napětí:

· H-můstky: 9V

· LDR + PIC: 5V

Krok 11: Sestavení těla robota

Nyní, když je vaše obvodová práce hotová, je čas udělat si kutilství, nyní budeme montovat horní část robota. Horní část se v podstatě skládá ze všech obvodů a senzorů. Nejprve musíte do desky z překližky vyvrtat otvory pro distanční matice a šrouby, v každém rohu vyvrtejte jeden centimetr ze strany (není důležité, kde se rozhodnete otvory vyvrtat, pokud je vaše struktura stabilní a odpovídá do otvorů vyvrtaných na spodní desce). Nyní je třeba provést další vrtání ….. pokud se rozhodnete namontovat desku na distanční matice, musíte pro ně vyvrtat motyky (viz průměr matice a podle toho zvolit vrták), musíte také vyvrtat otvory do obvodu, buďte při tom opatrní, abyste nepoškodili desku a podle rozložení desky s plošnými spoji vyberte, kde chcete, aby byly otvory (aby nedošlo k poškození kolejí). Další jednodušší metodou je prostě přilepit desky na překližku (při tom se snažte držet mého rozložení, H-Bridges namontovaných vzadu atd.)

Krok 12: Sestavení těla robota (část 2)

Nyní, když jste sestavili horní část, je čas sestavit spodní část. Ve spodní části budou umístěny všechny regulátory napětí, hnací motory a kondenzátory. Vaším prvním krokem bude montáž motorů na překližkovou desku. Upřednostňuji dva základní způsoby montáže motorů, buď je namontujete doprostřed překližkového panelu, nebo na jednu stranu dle vlastního výběru. Pokud se rozhodnete namontovat motory na bok, musíte si pamatovat nákup předního setrvačníku, který robotovi pomůže vyvážit a správně s ním manévrovat. Před řádnou montáží motorů nezapomeňte provést některá základní měření a kontroly. Doporučuji namontovat motor pomocí stahovacích pásků na kabely, které jsou levné a snadno se dokončují, nejprve nalepte motor podle požadovaných rozměrů a poté vyvrtejte dva otvory na dvou stranách motor v překližce a držte jej pomocí zipu (nezapomeňte řádně zapnout zip). Nasazení regulátorů a kondenzátorů bude snadné (improvizujte s prostorem, který máte na překližce) a namontujte je pomocí metody distančních matic nebo horkého lepidla (doporučuji lepit kondenzátory). Nakonec vyvrtejte otvory pro montáž horní desky na (použijte stejná měření jako na horní části), doporučuji vyvrtat menší otvory a zatlačit na sebe distanční matice.

Krok 13: Zapojení

Nyní, když jste pájili, zkontrolovali a namontovali své obvody, je čas spojit celou věc dohromady. Základem zapojení je, že všechny obvody budou nakonec připojeny k PIC, který bude zpracovávat a odesílat informace. Pamatujte, že vaše zapojení je velmi důležité a musíte se ujistit, že je vše v pořádku. Dobře, teď k tomu, jak zapojit, teď chápete, proč jsem se rozhodl pro metodu vřesového čepu, protože to usnadňuje. Pokud máte propojovací kabel, můžete desky rychle spojit, pokud ne, můžete pouze připájet normální vodič na vřesový kolík (propojky jsou lepší, protože pokud jste si spletli kolíky, nemusíte je znovu pájet). Na obrázku bude schéma zapojení.

Krok 14: Připojení a připojení tykadel

Váš robot bude pomocí dvou tykadel snímat zeď před sebou. Připevnění tykadel je poměrně jednoduché, v zásadě dva mikrospínače fungující jako levé a pravé tykadlo. Horké lepidlo je na přední straně druhé desky. Schéma zapojení těchto připojení bude uvedeno níže. (Nezapomeňte zjistit piny mikrospínačů, např. COM).

Krok 15: Testování robota

Dobře, toto je vzrušující okamžik, na který jste čekali, konečně poprvé zapálit svého robota !! Nenechte se teď příliš opustit, tohle nefunguje poprvé, pokud ano, JSTE JEDEN ŠŤASTNÝ STAVEB !! Nyní nezklamte, pokud to nefunguje, nebojte se, že to určitě brzy bude. Níže jsem vytvořil seznam všech možných problémů, se kterými se můžete setkat, a způsob jejich řešení.

· Celá věc nic nedělá. Zkontrolujte obvody napájecího zdroje a připojení k napájecím kolíkům desky a zkontrolujte také problémy s polaritou.

· Motory se otáčí v opačných směrech. Vyměňte polaritu jednoho motoru, měl by to poslat opačným směrem, může to být také problém s programováním.

· Něco začne kouřit nebo máte pocit, že je něco opravdu horké. ZKRAT!! Okamžitě vypněte, aby nedošlo k poškození. Zkontrolujte všechny možné obvody včetně drátových připojení.

· Motory se točí opravdu pomalu. Zvyšte proud do robota. Nebo možný nedostatek H-Bridge.

· Robot nesnímá světlo správně. Upravte VR na obvodech LDR, může to být problém s programováním.

· Robot se chová neobvykle a dělá divné věci. Programování! Znovu zkontrolujte programovací kód.

· Robot necítí zeď. Zkontrolujte připojení na mikrospínačích.

To jsou tedy problémy, které se staly mému robotovi, pokud máte neobvyklý problém, neváhejte změnit nebo upravit mé návrhy k lepšímu, pamatujte, že se všichni učíme a nic dokonalého neexistuje.

Krok 16: Zkouška a chyba

Pokud váš robot po mnoha hodinách zkoušení, testování a testování stále nefunguje, neházejte jej o zeď ani jej neroztrhávejte a neztrácejte naději. Zkuste jít ven, jen se nadýchat čerstvého vzduchu nebo na něm jen spát, zažil jsem mnoho podobných okamžiků a víte proč? Elektronika je jeden tvrdý koníček, jedna součástka selhává- všechno selže. Při testování to nezapomeňte rozdělit na části a vždy mít otevřenou mysl ohledně designu a rozvržení. Buďte svobodní a kreativní a nikdy se nevzdávejte !!! Pokud se vám můj projekt líbil, hlasujte pro mě v soutěži Make it Move, doufám, že se vám bude líbit!