Line Follower Robot s PICO: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Než budete schopni vytvořit robota, který dokáže ukončit civilizaci, jak ji známe, a dokáže ukončit lidskou rasu. Nejprve musíte být schopni vytvořit jednoduché roboty, ty, které mohou sledovat čáru nakreslenou na zemi, a zde uděláte svůj první krok k ukončení nás všech>. <

Za prvé, robot sledující čáru je robot, který je schopen sledovat čáru na zemi, a tato čára je obvykle černá čára nakreslená na bílém pozadí nebo naopak; a to proto, že pro robota je snazší rozeznat rozdíl mezi vysoce kontrastními barvami, jako je černá a bílá. Tam, kde robot mění svůj úhel v závislosti na barvě, kterou čte.

Zásoby

1. PICO

2. Robotický podvozek pohonu dvou kol, který má následující:

   • Akrylový podvozek
   • 2 stejnosměrné motory s koly a kodéry
   • Kolečko s kovovými podpěrami
   • 4kanálový držák baterie
   • Několik šroubů a matic
   • Vypínač
3. Modul ovladače motoru L298N
4. 2 senzory sledovače tratí
5. 7,4V baterie

Krok 1: Příprava stejnosměrných motorů

K usnadnění tohoto projektu můžete použít podvozek „2WD“s pohonem dvou kol, protože ušetří čas a úsilí při stavbě vlastního podvozku. Získáte tak více času na soustředění se na elektroniku projektu.

Začněme stejnosměrnými motory, protože pomocí motorů budete řídit rychlost pohybu a směr vašeho robota v závislosti na odečtech senzorů. První věcí, kterou musíte udělat, je začít řídit otáčky motorů, které jsou přímo úměrné vstupnímu napětí, což znamená, že ke zvýšení otáček musíte zvýšit napětí a naopak.

Technika PWM „Pulse Width Modulation“je pro tuto práci ideální, protože vám umožňuje upravit a přizpůsobit průměrnou hodnotu, která jde do vašeho elektronického zařízení (motoru). A funguje to tak, že pomocí digitálních signálů „VYSOKÝ“a „NÍZKÝ“vytváří analogové hodnoty střídáním těchto dvou signálů velmi rychlým tempem. Kde „analogové“napětí závisí na procentuálním podílu mezi digitálními VYSOKÝMI až DIGITÁLNÍMI NÍZKÝMI signály přítomnými během období PWM.

Vezměte prosím na vědomí, že nemůžeme připojit PICO přímo k motoru, protože motor potřebuje minimálně 90 mA, který nelze zpracovat piny PICO, a proto používáme modul ovladače motoru L298N, který nám dává možnost jak odesílat dostatečný proud do motorů a změnit jeho polaritu.

Nyní připájíme vodič ke každému ze svorek motoru podle těchto kroků:

1. Pojistka malého množství pájky na svorce motoru
2. Umístěte hrot drátu nad svorku motoru a zahřívejte páječkou, dokud se pájka na svorce nerozpustí a nepřipojí se k drátu, poté páječku vyjměte a nechejte spoj vychladnout.
3. Opakujte předchozí kroky se zbývajícími svorkami obou motorů.

Krok 2: Použití modulu ovladače motoru L298N

Motor ovladače motoru L298N má schopnost zesílit signál přicházející z PICO a měnit polaritu proudu, který jím prochází. Umožní vám ovládat rychlost i směr otáčení vašich motorů.

Výstupy L298N

1. První svorka stejnosměrného motoru A.
2. Druhý terminál stejnosměrného motoru A.
3. Palubní propojka 5v regulátoru. Pokud připojujete napájecí napětí motoru vyšší než 12 V, odstraňte tuto propojku, aby nedošlo k poškození regulátoru napětí.
4. Napájecí napětí motoru. Maximum je 35 V a nezapomeňte odstranit regulátor napětí, pokud používáte více než 12 V.
5. GND
6. Výstup 5v. Tento výstup pochází z regulátoru napětí, pokud je stále připojen, a dává vám možnost napájet PICO ze stejného zdroje jako motor.
7. DC motor A propojka povolení. Pokud je tato propojka připojena, motor poběží plnou rychlostí vpřed nebo vzad. Pokud však chcete ovládat rychlost, stačí odstranit propojku a místo toho připojit pin PWM.
8. In1, pomáhá s řízením polarity proudu, a tím i směru otáčení motoru A.
9. In2 pomáhá s řízením polarity proudu, a tím i směru otáčení motoru A.

10. In3 pomáhá s řízením polarity proudu, a tím i směru otáčení motoru B.

11. In4 pomáhá při řízení polarity proudu, a tím i směru otáčení motoru B.
12. DC motor B povolit propojku. Pokud je tato propojka připojena, motor poběží plnou rychlostí vpřed nebo vzad. Pokud však chcete ovládat rychlost, stačí odstranit propojku a místo toho připojit pin PWM.

První svorka stejnosměrného motoru B

Druhý terminál stejnosměrného motoru B

Vzhledem k počtu kolíků, které má motor ovladače L298N, je použití obtížné. Ale ve skutečnosti je to docela snadné a ukažme to na fungujícím příkladu, kde jej používáme k ovládání směru otáčení obou našich motorů.

Připojte PICO k ovladači motoru následovně „diagram najdete výše“:

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

Směr motoru je řízen odesláním logické hodnoty VYSOKÁ a NÍZKÁ mezi každý pár pinů ovladače In1/2 a In3/4. Pokud například pošlete HIGH na In1 a LOW na In2, způsobí to, že se motor otáčí v jednom směru a odeslání LOW na In1 a HIGH na In2 otočí motor v opačném směru. Pokud ale současně odešlete stejné signály VYSOKÝ nebo NÍZKÝ na In1 i In2, motory se zastaví.

Nezapomeňte propojit GND PICO s GND baterie a neodstraňujte propojky Enable A a Enable B.

Kód tohoto příkladu najdete také výše.

Krok 3: Přidání PWM do modulu ovladače L298N

Nyní můžeme řídit směr otáčení našich motorů. Ale stále nemůžeme ovládat jejich rychlosti, protože máme zdroj konstantního napětí, který jim dává maximální výkon, který mohou mít. A k tomu potřebujete dva PWM piny k ovládání obou vašich motorů. Bohužel máte PICO pouze 1 výstup PWM, který potřebujeme rozšířit pomocí modulu PCA9685 OWM, a tento úžasný modul může rozšířit váš PWM z 1 na 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → Toto je vaše logická síla, max. 3-5V.
2. GND → Záporný kolík musí být připojen k GND, aby se dokončil obvod.
3. V+ → Tento kolík distribuuje energii přicházející z externího zdroje energie, používá se především u motorů, které potřebují velké množství proudu a potřebují externí zdroj energie.
4. SCL → Sériový hodinový pin, který připojíte k SCL PICO.
5. SDA → Sériový datový pin, který připojíte k SDA PICO.
6. OE → Pin pro aktivaci výstupu, tento pin je aktivní LOW, což znamená, že když je pin LOW, jsou povoleny všechny výstupy a když je HIGH, jsou všechny výstupy deaktivovány. Toto je volitelný kolík, přičemž výchozí hodnota je vytažena LOW.

Modul PCA9685 PWM má 16 výstupů PWM, z nichž každý má vlastní signál V+, GND a PWM, který můžete ovládat nezávisle na ostatních. Každý PWM zvládne proud 25mA, takže buďte opatrní.

Nyní přichází část, kde používáme modul PCA9685 k řízení rychlosti a směru našich motorů, a takto připojujeme PICO k modulům PCA9685 a L298N:

PICO na PCA9685:

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

PCA9685 až L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), pro ovládání směru motoru A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), pro ovládání směru motoru A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), pro ovládání směru motoru B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), pro ovládání směru motoru B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), pro odesílání signálu PWM, který řídí otáčky motoru A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), pro odesílání signálu PWM, který řídí otáčky motoru B.

Kód všech těchto částí najdete připojený výše.

Krok 4: Použití senzoru Line Tracker

Sledovač linek je docela přímočarý. Tento snímač má schopnost rozlišovat mezi dvěma povrchy, v závislosti na kontrastu mezi nimi, jako v černé a bílé.

Senzor sledovače linek má dvě hlavní části, IR LED a fotodiodu. Může rozeznat barvy vyzařováním infračerveného světla z LED a čtením odrazů, které se vracejí zpět do fotodiody, poté fotodioda vydá hodnotu napětí v závislosti na odraženém světle (VYSOKÁ hodnota pro světlý „lesklý“povrch a NÍZKÁ hodnota pro tmavý povrch).

Pinouty sledovače linek:

1. A0: toto je analogový výstupní kolík a používáme jej, pokud chceme čtení analogového vstupu (0-1023)
2. D0: Toto je pin digitálního výstupu a používáme ho, pokud chceme čtení digitálního vstupu (0-1)
3. GND: Toto je zemnící kolík a připojujeme jej ke kolíku GND PICO
4. VCC: Toto je napájecí kolík a připojujeme jej ke kolíku VCC PICO (5v)
5. Potenciometr: Slouží k ovládání citlivosti senzoru.

Vyzkoušejte snímač sledovače řádků pomocí jednoduchého programu, který rozsvítí LED, pokud detekuje černou čáru, a vypne LED, pokud detekuje bílý povrch při tisku odečtu snímače na sériovém monitoru.

Kód k tomuto testu najdete přiložený výše.

Krok 5: Dát vše dohromady

Poslední věc, kterou musíme udělat, je dát vše dohromady. Jelikož jsme je všechny testovali jednotlivě a všechny fungují podle očekávání.

Moduly PICO, PCA9685 a L298N ponecháme připojené tak, jak jsou. Poté do stávajícího nastavení přidáme senzory sledovače řádků a je to následující:

1. VCC (všechny snímače sledování linky) → VCC (PICO)
2. GND (všechny senzory sledování linky) → GND (PICO)
3. D0 (snímač sledovače vpravo) → A0 (PICO)
4. D0 (snímač sledovače středové čáry) → A1 (PICO)
5. D0 (snímač sledovače levé linie) → A2 (PICO)

Toto je konečný kód, který bude ovládat vaše auto a řekne mu, aby sledoval čáru, v našem případě černou čáru na bílém pozadí.