Line Follower Robot With PICO: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Før du er i stand til å lage en robot som kan stoppe sivilisasjonen slik vi kjenner den, og som er i stand til å avslutte menneskeheten. Du må først kunne lage de enkle robotene, de som kan følge en linje trukket på bakken, og her vil du ta ditt første skritt mot å avslutte oss alle>. <

Først og fremst er en linje som følger en robot en robot som er i stand til å følge en linje på bakken, og denne linjen er vanligvis en svart linje trukket på en hvit bakgrunn eller omvendt; og det er fordi det er lettere for roboten å se forskjell på farger med svært kontrast, som svart og hvitt. Hvor roboten endrer vinkelen avhengig av fargen den leser.

Rekvisita

1. PICO

2. Tohjulsdrevet robotchassis, som har følgende:

   • Akryl chassis
   • 2 likestrømsmotorer med hjul og kodere
   • Hjul med metallavstand
   • 4 -kanals batteriholder
   • Noen skruer og muttere
   • På / av bryter
3. L298N motor driver modul
4. 2 Line tracker sensorer
5. 7,4v batteri

Trinn 1: Klargjøring av likestrømsmotorene

Du kan bruke det tohjulsdrevne "2WD" -chassiset for å gjøre dette prosjektet enklere, da det sparer tid og krefter når det gjelder å bygge ditt eget chassis. Gir deg mer tid til å fokusere på elektronikken til prosjektet.

La oss starte med likestrømsmotorene, ettersom du skal bruke motorene til å kontrollere bevegelseshastigheten og retningen til roboten din, avhengig av sensorens avlesninger. Det første du må gjøre er å begynne å kontrollere motorenes hastighet, som er direkte proporsjonal med inngangsspenningen, noe som betyr at du må øke spenningen for å øke hastigheten og omvendt.

PWM "Pulse Width Modulation" -teknikken er ideell for jobben, ettersom den lar deg justere og tilpasse gjennomsnittsverdien som går til din elektroniske enhet (motor). Og det fungerer ved å bruke de digitale signalene "HIGH" og "LOW" for å lage analoge verdier, ved å veksle mellom de 2 signalene med en veldig rask hastighet. Hvor den "analoge" spenningen avhenger av prosentandelen mellom de digitale HIGH til digitale LOW -signalene som er tilstede i løpet av en PWM -periode.

Vær oppmerksom på at vi ikke kan koble PICO direkte til motoren, ettersom motoren trenger minst 90mA som ikke kan håndteres av PICOs pins, og det er derfor vi bruker L298N -motordrivermodulen, som gir oss muligheten til både å sende nok strøm til motorene og endre polariteten.

La oss nå lodde en ledning til hver av motorens terminaler, ved å følge disse trinnene:

1. Sikre en liten mengde loddetinn på motorens terminal
2. Sett ledningsspissen over motorterminalen og varm den med loddejernet til loddetinnet på terminalen smelter og kobles til ledningen, fjern deretter loddejernet og la forbindelsen avkjøles.
3. Gjenta de foregående trinnene med de resterende terminalene på begge motorene.

Trinn 2: Bruke L298N -motordrivermodulen

Motordrivermotoren L298N har muligheten til å øke signalet som kommer fra PICO, og til å endre polariteten til strømmen som passerer gjennom den. Lar deg kontrollere både hastigheten og retningen som motorene dine roterer med.

L298N Pin Outs

1. DC -motor A sin første terminal
2. DC -motor A sin andre terminal
3. Innebygd 5v regulatorhopper. Fjern denne jumperen hvis du kobler til motorspenning på mer enn 12v, for ikke å gjøre spenningsregulatoren hard.
4. Motorspenning i. Maksimum er 35v, og ikke glem å fjerne spenningsregulatoren hvis du bruker mer enn 12v.
5. GND
6. 5v utgang. Denne utgangen kommer fra spenningsregulatoren hvis den fremdeles er tilkoblet, og den gir deg muligheten til å drive PICO -en fra samme kilde som motoren.
7. Likestrømsmotor A aktiver jumper. Hvis denne jumperen er tilkoblet, vil motoren kjøre i full hastighet enten forover eller bakover. Men hvis du vil kontrollere hastigheten, er det bare å fjerne jumperen og koble til en PWM -pinne i stedet.
8. I1, hjelper det med å kontrollere strømens polaritet, og dermed rotasjonsretningen for motor A.
9. I2 hjelper det med å kontrollere strømmen til polariteten, og dermed rotasjonsretningen for motor A.

10. I3 hjelper det med å kontrollere strømens polaritet, og dermed rotasjonsretningen for motor B.

11. I4, hjelper det med å kontrollere strømens polaritet, og dermed rotasjonsretningen for motor B.
12. DC -motor B aktiverer jumper. Hvis denne jumperen er tilkoblet, vil motoren kjøre i full hastighet enten forover eller bakover. Men hvis du vil kontrollere hastigheten, er det bare å fjerne jumperen og koble til en PWM -pinne i stedet.

DC -motor Bs første terminal

DC -motor Bs andre terminal

Antall pinner som L298N -drivermotoren har, gjør at den virker vanskelig å bruke. Men det er faktisk ganske enkelt, og la oss bevise det med et fungerende eksempel, hvor vi bruker det til å kontrollere rotasjonsretningen til begge motorene våre.

Koble PICO til motordriveren som følger "du finner diagrammet ovenfor":

• I1 → D0
• I2 → D1
• I3 → D2
• I4 → D3

Motorens retning styres ved å sende en HØY og LAV logikkverdi mellom hvert par In1/2 og In3/4 driverpinner. For eksempel, hvis du sender HIGH til In1 og LOW til In2, får det motoren til å rotere i en retning og å sende LOW til In1 og HIGH til In2 roterer motoren i motsatt retning. Men hvis du sender de samme HIGH- eller LOW -signalene samtidig til både In1 og In2, stopper motorene.

Ikke glem å koble PICOs GND til batteriets GND, og ikke fjern Enable A og Enable B jumpers.

Du vil også finne koden til dette eksemplet ovenfor.

Trinn 3: Legge til PWM i L298N -drivermodulen

Vi kan nå kontrollere rotasjonsretningen til motorene våre. Men vi kan fortsatt ikke kontrollere hastighetene deres, da vi har en konstant spenningskilde som gir dem maksimal effekt de kan ta. Og for å gjøre det trenger du to PWM -pinner for å kontrollere begge motorene dine. Dessverre har PICO bare 1 PWM -utgang, som vi trenger å utvide ved å bruke PCA9685 OWM -modulen, og denne fantastiske modulen kan utvide PWM fra 1 til 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → Dette er din logiske effekt, med 3-5v maks.
2. GND → Den negative pinnen må være koblet til GND for å fullføre kretsen.
3. V+ → Denne pinnen fordeler strømmen fra en ekstern strømkilde, den brukes hovedsakelig med motorer som trenger store strømmengder og trenger en ekstern strømkilde.
4. SCL → Seriell klokkepinne, som du kobler til SCL for PICO.
5. SDA → Seriell datapinne, som du kobler til SDA til PICO.
6. OE → Utgangsaktiveringspinne, denne pinnens aktive er LAV, noe som betyr at når pinnen er LAV, er alle utgangene aktivert, og når den er HØY er alle utgangene deaktivert. Dette er en valgfri pin, med standarden som er trukket LOW.

PCA9685 PWM -modulen har 16 PWM -utganger, som hver har sitt eget V+, GND og PWM -signal som du kan kontrollere uavhengig av de andre. Hver PWM kan håndtere 25mA strøm, så vær forsiktig.

Nå kommer delen der vi bruker PCA9685 -modulen til å kontrollere hastigheten og retningen til motorene våre, og dette er hvordan vi kobler PICO til PCA9685- og L298N -modulene:

PICO til PCA9685:

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

PCA9685 til L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), for å kontrollere retningen til motor A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), for å kontrollere retningen til motor A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), for å kontrollere retningen til motor B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), for å kontrollere retningen til motor B
5. PWM 4 (PCA9685) → aktivereA (L298N), for å sende PWM -signalet som styrer motorens hastighet.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), for å sende PWM -signalet som styrer motor Bs hastighet.

Du finner koden for alle disse delene vedlagt ovenfor.

Trinn 4: Bruke linjesporingssensoren

Linjesporeren er ganske grei. Denne sensoren har evnen til å skille mellom to overflater, avhengig av kontrasten mellom dem, som i svart og hvitt.

Linjesporingssensoren har to hoveddeler, IR -LED og fotodiode. Den kan fortelle fargene ved å avgi IR -lys fra LED -en og lese refleksjonene som kommer tilbake til fotodioden, deretter sender fotodioden ut en spenningsverdi avhengig av det reflekterte lyset (HIGH -verdi for en lys "skinnende" overflate og en LAV verdi for en mørk overflate).

Linjesporerens pinouts:

1. A0: dette er den analoge utgangspinnen, og vi bruker den hvis vi vil ha en analog inngangsmåling (0-1023)
2. D0: Dette er den digitale utgangspinnen, og vi bruker den hvis vi ønsker en digital inngangsmåling (0-1)
3. GND: Dette er bakkenålen, og vi kobler den til PICOs GND -pinne
4. VCC: Dette er strømnålen, og vi kobler den til PICOs VCC -pin (5v)
5. Potensiometer: Dette brukes til å kontrollere følsomheten til sensoren.

La oss teste linjesporingssensoren med et enkelt program som slår på en LED hvis den oppdager en svart linje, og slå av LED -en hvis den oppdager en hvit overflate mens du skriver ut sensorens avlesning på Serial Monitor.

Du finner koden til denne testen vedlagt ovenfor.

Trinn 5: Sett alt sammen

Det siste vi må gjøre er å sette alt sammen. Siden vi har testet dem alle individuelt, og alle fungerer som forventet.

Vi beholder PICO, PCA9685 og L298N modulene som de er. Deretter legger vi til linjefølgersensorene i vårt eksisterende oppsett, og det er som følger:

1. VCC (alle linjesporingssensorene) → VCC (PICO)
2. GND (alle linjesporingssensorene) → GND (PICO)
3. D0 (Høyre linjesporingsensor) → A0 (PICO)
4. D0 (sensor for midtlinjesporing) → A1 (PICO)
5. D0 (venstre linjesporingsensor) → A2 (PICO)

Dette er den siste koden som vil kontrollere bilen din og be den om å følge en linje, svart linje på en hvit bakgrunn i vårt tilfelle.