Fire Chasing Robot: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

V tomto projektu vytvoříme hasicího robota, který pronásleduje plamen a zhasne jej foukáním vzduchu z ventilátoru.

Až budete s tímto projektem hotovi, budete vědět, jak používat plamenové senzory s PICO, jak číst jejich výstupní hodnotu a jak podle toho jednat a jak používat Darlingtonovy senzory se stejnosměrnými motory a jak je ovládat. To samozřejmě spolu s velmi skvělým hasičským robotem.

Zásoby

• PICO
• Senzor plamene
• Malý stejnosměrný motor
• Malá vrtule
• Ovladač motoru L-298N H-bridge
• PCA9685 12bitový 16kanálový ovladač PWM
• Sada podvozku robota 2WD
• Mini prkénko
• Propojovací vodiče
• Šrouby a matice

Krok 1: Připojení snímače plamene k PICO

Začněme nejdůležitější částí našeho hasicího robota, kterou je schopnost detekovat požáry, když k nim dojde. Proto začneme komponenty, které jsou zodpovědné za detekci požáru, ale než to uděláme, sestavme si naši soupravu podvozku robota 2WD, protože na jejím základě postavíme svého robota.

V tomto projektu použijeme 3 senzory plamene a necháme robota pohybovat se nezávisle pomocí jejich naměřených hodnot, umístíme tyto senzory na střední, levou a pravou stranu podvozku robota. A budou umístěny tak, aby měly schopnost přesně určit zdroj plamene a uhasit ho.

Než začneme používat snímače plamene, pojďme si promluvit o tom, jak fungují: Moduly snímačů plamene jsou vyrobeny převážně z LED diod infračerveného přijímače, které dokážou detekovat infračervené světlo vyzařované plameny a odesílat data jako digitální nebo analogový vstup v našem v případě, že použijeme snímač plamene, který odesílá digitální výstup.

Výstupy modulu modulu snímače plamene:

• VCC: kladných 5 voltů, spojených s pinem VCC PICO.
• GND: záporný pin, spojený s pinem GND PICO.
• D0: pin digitálního výstupu, spojený s požadovaným digitálem na PICO.

Pojďme to nyní připojit k našemu PICO, abychom otestovali naši kabeláž a logiku kódu, abychom se ujistili, že vše funguje správně. Připojení snímačů plamene je velmi snadné, stačí připojit VCC a GND senzorů k VCC, respektive GND PICO a poté připojit výstupní kolíky následujícím způsobem:

• D0 (pravý snímač plamene) → A0 (PICO)
• D0 (snímač středního plamene) → A1 (PICO)
• D0 (levý snímač plamene) → A2 (PICO)

Krok 2: Kódování PICO pomocí snímačů plamene

Nyní, když máme naše snímače plamene připojené k PICO, začněme kódovat, abychom věděli, který snímač plamene má před sebou plamen a který ne.

Logika kódu:

• Nastavte piny A0, A2 a A3 PICO jako VSTUPNÍ piny
• Odečtěte každou výstupní hodnotu senzoru
• Vytiskněte každou výstupní hodnotu senzoru na sériovém monitoru, abychom mohli diagnostikovat, zda vše funguje správně nebo ne.

Naše senzory mají nízkou hodnotu „0“, když cítí oheň, a vysokou hodnotu „1“, když necítí oheň.

Chcete -li otestovat svůj kód, otevřete sériový monitor a podívejte se, jak se mění, když máte před sebou oheň, ve srovnání s tím, kdy to dělá. Připojené obrázky mají hodnoty, že vůbec nemají plamen, a hodnoty jednoho plamene před středním senzorem.

Krok 3: Připojení ventilátoru

Aby byl hasičský robot účinný, musí mít schopnost bojovat s ohněm, a proto vytvoříme fanouška, na který zaměříme oheň a pomocí kterého ho uhasíme. A tento ventilátor vytvoříme pomocí malého stejnosměrného motoru s nainstalovanou vrtulí.

Začněme tedy připojením našich stejnosměrných motorů. Stejnosměrné motory mají vysoký odběr proudu, takže je nemůžeme přímo připojit k našemu PICO, protože může nabídnout pouze 40 mA na GPIO pin, zatímco motor potřebuje 100 mA. To je důvod, proč musíme použít tranzistor k jeho připojení a budeme používat tranzistor TIP122, protože jej můžeme použít ke zvýšení proudu poskytovaného naším PICO na množství potřebné motorem.

Přidáme náš stejnosměrný motor a externí baterii „PLACE HOLDER“, abychom zajistili motoru potřebný výkon bez poškození našeho PICO.

Stejnosměrný motor by měl být připojen následovně:

• Základní kolík (TIP122) → D0 (PICO)
• Sběratelský kolík (TIP122) → Kabel stejnosměrného motoru „Stejnosměrné motory nemají polaritu, takže nezáleží na tom, které vedení“
• Vysílač (TIP122) → GND
• Prázdný vodič stejnosměrného motoru → Kladný (červený vodič) externí baterie

Nezapomeňte propojit GND baterie s GND PICO, jako by nebyl připojen, obvod nebude fungovat vůbec

Logika kódu ventilátoru: kód je velmi jednoduchý, pouze upravíme kód, který již musíme zapnout ventilátor, když je hodnota středního snímače vysoká, a ventilátor vypnout, když je hodnota prostředního snímače nízká.

Krok 4: Připojení robotických automobilových motorů

Nyní, když náš robot dokáže detekovat požáry a dokáže je uhasit ventilátorem, když je oheň přímo před ním. Je na čase dát robotu možnost pohybovat se a postavit se přímo před oheň, aby ho mohl uhasit. Již používáme naši soupravu podvozku robota 2WD, která je dodávána se dvěma DC převodovkami, které budeme používat.

Abyste mohli řídit rychlost a směr chodu stejnosměrného motoru, musíte použít ovladač motoru L298N H-bridge, což je modul ovladače motoru, který má schopnost řídit rychlost a směr chodu motoru se schopností napájet motory z externího zdroje energie.

Ovladač motoru L298N potřebuje 4 digitální vstupy pro ovládání směru otáčení motorů a 2 vstupy PWM pro řízení rychlosti otáčení motorů. Ale bohužel PICO má pouze jeden výstupní PWM pin, který nemůže ovládat jak směr, tak rychlost otáčení motoru. Zde používáme rozšiřující modul pinů PCA9685 PWM ke zvýšení PWM PICO tak, aby vyhovoval našim potřebám.

Zapojení je nyní trochu složitější, protože připojujeme 2 nové motory spolu se 2 moduly k jejich ovládání. To však nebude problém, pokud budete postupovat podle uvedených schémat a kroků:

Začněme modulem PCA9685 PWM:

• Vcc (PCA9685) → Vcc (PICO)
• GND (PCA9685) → GND
• SDA ((PCA9685) → D2 (PICO)
• SCL (PCA9685) → D3 (PICO)

Nyní připojme modul ovladače motoru L298N:

Začněme připojením ke zdroji energie:

• +12 (modul L298N) → kladný červený vodič (baterie)
• GND (modul L298N) → GND

Řízení směru otáčení motorů:

• In1 (modul L298N) → PWM 0 pin (PCA9685)
• In2 (modul L298N) → PWM 1 pin (PCA9685)
• In3 (modul L298N) → 2kolíkový PWM (PCA9685)
• In4 (modul L298N) → PWM 3 pin (PCA9685)

Chcete -li ovládat rychlost otáčení motoru:

• enableA (modul L298N) → PWM 4 pin (PCA9685)
• enableB (modul L298N) → PWM 5 pin (PCA9685)

Ovladač motoru L298N může produkovat regulovaných +5 voltů, které použijeme k napájení našeho PICO:

+5 (modul L298N) → Vin (PICO)

Nepřipojujte tento pin, pokud je PICO napájen přes USB

Nyní, když máme vše připojeno, naprogramujeme robota tak, aby se pohyboval přímo proti plameni a zapnul ventilátor.

Krok 5: Dokončení kódu

Nyní, když máme vše správně připojeno, je čas to kódovat, aby to také fungovalo. A toto jsou věci, kterých chceme, aby náš kód dosáhl:

Pokud pocítí oheň přímo vpřed (prostřední senzor vnímá oheň), pak se robot pohybuje přímo k němu, dokud nedosáhne nastavené vzdálenosti a nezapne ventilátor

Pokud pocítí oheň na pravé straně robota (pravý senzor snímá oheň), pak se robot otáčí, dokud není oheň přímo před robotem (prostřední senzor), pak se pohybuje směrem k němu, dokud nedosáhne nastavené vzdálenosti a zapne ventilátor

Pokud ucítí oheň na levé straně robota, udělá to samé jako výše. Ale otočí se doleva místo doprava.

A pokud vůbec necítí požár, všechny senzory vydají VYSOKOU hodnotu a zastaví robota.

Krok 6: Jste hotovi

V tomto projektu jsme se naučili číst výstup senzoru a podle toho jednat, jak používat Darlingtonův tranzistor se stejnosměrnými motory a jak ovládat stejnosměrné motory. A všechny naše znalosti jsme použili k vytvoření hasičského robota jako aplikace. Což je docela cool x)

Neváhejte se zeptat na jakékoli otázky, které můžete mít v komentářích nebo na našich webových stránkách mellbell.cc. A jako vždy pokračujte v tvorbě:)