Line Follower Robot Na May PICO: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Bago ka may kakayahang lumikha ng isang robot na maaaring wakasan ang sibilisasyon tulad ng alam natin, at kayang wakasan ang lahi ng tao. Dapat mo munang lumikha ng mga simpleng robot, ang mga maaaring sumunod sa isang linya na iginuhit sa lupa, at dito mo gagawin ang iyong unang hakbang patungo sa pagtatapos sa amin lahat>. <

Una sa lahat, ang isang sumusunod na linya ng robot ay isang robot na may kakayahang sundin ang isang linya sa lupa, at ang linya na ito ay karaniwang isang itim na linya na iginuhit sa isang puting background o biswal na kabaligtaran; at iyon ay dahil mas madali para sa robot na sabihin ang pagkakaiba sa pagitan ng lubos na magkakaibang mga kulay, tulad ng itim at puti. Kung saan binabago ng robot ang anggulo nito depende sa kulay na binabasa nito.

Mga gamit

1. PICO

2. Two-Wheel Drive robot chassis, na may mga sumusunod:

   • Mga chassis ng acrylic
   • 2 DC motor na may gulong at encoder
   • Caster wheel na may mga metal standoff
   • 4 na may hawak ng baterya ng channel
   • Ang ilang mga turnilyo at mani
   • On / off switch
3. L298N module ng driver ng motor
4. 2 Mga sensor ng tracker ng linya
5. 7.4v na baterya

Hakbang 1: Paghahanda ng DC Motors

Maaari mong gamitin ang two-wheel-drive na "2WD" chassis upang gawing mas madali ang proyektong ito, dahil nakakatipid ito ng oras at pagsisikap pagdating sa pagbuo ng iyong sariling chassis. Pagbibigay sa iyo ng mas maraming oras upang mag-focus sa electronics ng proyekto.

Magsimula tayo sa mga motor na DC, dahil gagamitin mo ang mga motor upang makontrol ang bilis ng paggalaw at direksyon ng iyong robot, depende sa mga pagbasa ng mga sensor. Ang unang bagay na dapat gawin ay upang simulang kontrolin ang bilis ng motor, na direktang proporsyonal sa input boltahe, nangangahulugang dapat mong dagdagan ang boltahe upang madagdagan ang bilis at kabaligtaran.

Ang pamamaraan ng "Pulse Width Modulation" na PWM ay perpekto para sa trabaho, dahil pinapayagan kang ayusin at ipasadya ang average na halagang pupunta sa iyong electronics device (motor). At gumagana ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga digital na signal na "TAAS" at "LOW" upang lumikha ng mga halagang analog, sa pamamagitan ng paghalili sa pagitan ng 2 signal sa isang napakabilis na rate. Kung saan ang "analog" na boltahe ay nakasalalay sa porsyento sa pagitan ng digital HIGH sa digital LOW signal na naroroon sa panahon ng PWM.

Mangyaring tandaan na hindi namin makakonekta nang direkta ang PICO sa motor, dahil ang motor ay nangangailangan ng isang minimum na 90mA na hindi mahawakan ng mga pin ng PICO, at iyon ang dahilan kung bakit ginagamit namin ang L298N motor driver module, na nagbibigay sa amin ng kakayahang pareho magpadala sapat na kasalukuyang sa mga motor at baguhin ang polarity nito.

Ngayon, maghinang tayo ng isang kawad sa bawat terminal ng motor, sundin ang mga hakbang na ito:

1. I-fuse ang isang maliit na halaga ng panghinang sa terminal ng motor
2. Ilagay ang wire tip sa itaas ng terminal ng motor at painitin ito gamit ang soldering iron hanggang sa ang solder sa terminal ay natunaw at kumonekta sa wire, pagkatapos ay alisin ang soldering iron at hayaang lumamig ang koneksyon.
3. Ulitin ang mga nakaraang hakbang sa natitirang mga terminal ng parehong mga motor.

Hakbang 2: Paggamit ng L298N Motor Driver Module

Ang L298N motor driver motor ay may kakayahang mapalakas ang signal na nagmumula sa PICO, at upang mabago ang polarity ng kasalukuyang dumadaan dito. Pinapayagan kang kontrolin ang parehong bilis at direksyon na paikutin ng iyong mga motor.

L298N Pin Outs

1. Ang unang terminal ng DC motor A
2. Ang pangalawang terminal ng DC motor A
3. Onboard 5v regulator jumper. Alisin ang jumper na ito kung kumokonekta ka sa boltahe ng suplay ng motor na higit sa 12v, upang hindi matigas ang regulator ng boltahe.
4. Boltahe ng suplay ng motor. Ang maximum ay 35v, at huwag kalimutang alisin ang voltage regulator kung gumagamit ka ng higit sa 12v.
5. GND
6. 5v output. Ang output na ito ay nagmumula sa voltage regulator kung konektado pa rin ito, at binibigyan ka nito ng kakayahang paandarin ang iyong PICO mula sa parehong mapagkukunan ng motor.
7. DC motor A paganahin ang lumulukso. Kung ang jumper na ito ay konektado, ang motor ay tatakbo sa buong bilis alinman sa pasulong o paatras. Ngunit, kung nais mong kontrolin ang bilis, alisin lamang ang jumper at ikonekta sa halip ang isang PWM pin.
8. In1, makakatulong ito sa pagkontrol sa polarity ng kasalukuyang, at sa gayon, ang direksyon ng pag-ikot para sa motor A.
9. In2, makakatulong ito sa pagkontrol sa polarity ng kasalukuyang, at sa gayon, ang direksyon ng pag-ikot para sa motor A.

10. In3, makakatulong ito sa pagkontrol sa polarity ng kasalukuyang, at sa gayon, ang direksyon ng pag-ikot para sa motor B.

11. In4, makakatulong ito sa pagkontrol sa polarity ng kasalukuyang, at sa gayon, ang direksyon ng pag-ikot para sa motor B.
12. Ang DC motor B ay nagbibigay-daan sa lumulukso. Kung ang jumper na ito ay konektado, ang motor ay tatakbo sa buong bilis alinman sa pasulong o paatras. Ngunit, kung nais mong kontrolin ang bilis, alisin lamang ang jumper at ikonekta sa halip ang isang PWM pin.

Ang unang terminal ng DC motor B

Ang pangalawang terminal ng DC motor B

Ang bilang ng mga pin na mayroon ang L298N driver motor na tila ginagawang mahirap gamitin. Ngunit, ito ay talagang medyo madali, at patunayan natin ito sa isang gumaganang halimbawa, kung saan ginagamit namin ito upang makontrol ang direksyon ng pag-ikot ng aming parehong mga motor.

Ikonekta ang PICO sa driver ng motor tulad ng sumusunod "makikita mo ang diagram sa itaas":

• Sa1 → D0
• Sa2 → D1
• Sa3 → D2
• Sa4 → D3

Ang direksyon ng motor ay kinokontrol ng pagpapadala ng isang mataas at mababang halaga ng lohika sa pagitan ng bawat pares na In1 / 2 at In3 / 4 na mga driver ng driver. Halimbawa Ngunit, kung magpapadala ka ng parehong mga HATAAS o Mababang signal nang sabay sa parehong In1 at In2, titigil ang mga motor.

Huwag kalimutan na ikonekta ang GND ng PICO sa GND ng baterya, at huwag alisin ang Paganahin ang A at Paganahin ang mga B jumper.

Mahahanap mo rin ang code ng halimbawang ito sa itaas.

Hakbang 3: Pagdaragdag ng PWM sa L298N Driver Module

Maaari naming makontrol ang direksyon ng pag-ikot ng aming mga motor. Ngunit, hindi pa rin namin makontrol ang kanilang mga bilis, dahil mayroon kaming isang pare-pareho na mapagkukunan ng boltahe na nagbibigay sa kanila ng maximum na lakas na maaari nilang kunin. At upang gawin iyon, kailangan mo ng dalawang mga PWM na pin upang makontrol ang pareho ng iyong mga motor. Sa kasamaang palad ikaw, ang PICO ay may 1 PWM output lamang, na kailangan naming palawakin sa pamamagitan ng paggamit ng module ng PCA9685 OWM, at ang kamangha-manghang modyul na ito ay maaaring mapalawak ang iyong PWM mula 1 hanggang 16!

Mga Pinout ng PCA9685:

1. VCC → Ito ang iyong lakas sa lohika, na may 3-5v max.
2. GND → Ang negatibong pin ay dapat na konektado sa GND upang makumpleto ang circuit.
3. V + → Ang pin na ito ay namamahagi ng lakas na nagmumula sa isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente, pangunahing ginagamit ito sa mga motor na nangangailangan ng malalaking halaga ng kasalukuyang at nangangailangan ng isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente.
4. SCL → Serial na orasan na pin, na ikinonekta mo sa SCL ng PICO.
5. SDA → Serial data pin, na ikinonekta mo sa SDA ng PICO.
6. OE → Paganahin ang pin na pin, aktibo ang pin na ito ay mababa, ibig sabihin na kapag ang pin ay LOW, ang lahat ng mga output ay pinagana, at kapag NAPAKATAON ang lahat ng mga output ay hindi pinagana. Ito ay isang opsyonal na pin, na ang default ay hinihila ng LOW.

Ang module ng PCA9685 PWM ay may 16 PWM output, na ang bawat isa ay mayroong sariling V +, GND, at PWM signal na maaari mong kontrolin nang nakapag-iisa sa iba pa. Ang bawat PWM ay maaaring hawakan ang 25mA ng kasalukuyang, kaya mag-ingat.

Dumarating ngayon ang bahagi kung saan ginagamit namin ang module ng PCA9685 upang makontrol ang bilis at direksyon ng aming mga motor, at ito ang kung paano namin ikonekta ang PICO sa mga module ng PCA9685 at L298N:

Ang PICO sa PCA9685:

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

PCA9685 hanggang L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), upang makontrol ang direksyon ng motor A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), upang makontrol ang direksyon ng motor A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), upang makontrol ang direksyon ng motor B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), upang makontrol ang direksyon ng motor B
5. PWM 4 (PCA9685) → paganahinA (L298N), para sa pagpapadala ng signal ng PWM na kumokontrol sa bilis ng motor A.
6. PWM 5 (PCA9685) → paganahin angB (L298N), para sa pagpapadala ng signal ng PWM na kumokontrol sa bilis ng motor B.

Mahahanap mo ang code para sa lahat ng mga bahaging ito na nakakabit sa itaas.

Hakbang 4: Gamit ang Line Tracker Sensor

Ang tracker ng linya ay medyo prangka. Ang sensor na ito ay may kakayahang makilala sa pagitan ng dalawang mga ibabaw, depende sa kaibahan sa pagitan nila, tulad ng sa itim at puti.

Ang sensor ng track tracker ay may dalawang pangunahing bahagi, ang IR LED at ang photodiode. Maaari nitong sabihin ang mga kulay sa pamamagitan ng pagpapalabas ng ilaw ng IR mula sa LED at basahin ang mga sumasalamin na bumalik sa photodiode, pagkatapos ay ang photodiode ay naglalabas ng isang halaga ng boltahe depende sa nakalantad na ilaw (MATAAS na halaga para sa isang ilaw na "makintab" na ibabaw, at isang LOW halaga para sa isang madilim na ibabaw).

Ang mga pinout ng tracker ng linya:

1. A0: ito ang analog output pin, at ginagamit namin ito kung nais namin ng isang pagbasa ng pag-input ng analog (0-1023)
2. D0: Ito ang digital output pin, at ginagamit namin ito kung nais namin ng isang digital input na magbasa (0-1)
3. GND: Ito ang ground pin, at ikinonekta namin ito sa GND pin ng PICO
4. VCC: Ito ang power pin, at ikinonekta namin ito sa VCC pin (5v) ng PICO
5. Potensyomiter: Ginagamit ito upang makontrol ang pagkasensitibo ng sensor.

Subukan natin ang linya ng tracker sensor na may isang simpleng programa na bubukas sa isang LED kung nakakita ito ng isang itim na linya, at patayin ang LED kung nakakita ito ng isang puting ibabaw habang piniprint ang pagbabasa ng sensor sa Serial Monitor.

Mahahanap mo ang code sa pagsubok na ito na nakakabit sa itaas.

Hakbang 5: Pagsasama-sama sa Lahat

Ang huling bagay na kailangan nating gawin ay pagsamahin ang lahat. Tulad ng nasubukan namin ang lahat ng mga ito nang paisa-isa at lahat ng mga ito ay gumagana tulad ng inaasahan.

Panatilihin namin ang mga PICO, ang mga module ng PCA9685 at L298N na konektado tulad ng mga ito. Pagkatapos, idinagdag namin ang mga sensor ng tagasunod sa linya sa aming mayroon nang pag-set up, at ito ay ang mga sumusunod:

1. VCC (lahat ng mga sensor ng pagsubaybay sa linya) → VCC (PICO)
2. GND (lahat ng mga sensor ng pagsubaybay sa linya) → GND (PICO)
3. D0 (Tamang linya ng tracker sensor) → A0 (PICO)
4. D0 (Center line tracker sensor) → A1 (PICO)
5. D0 (Left line tracker sensor) → A2 (PICO)

Ito ang pangwakas na code na makokontrol ang iyong sasakyan at sasabihin itong sundin ang isang linya, itim na linya sa isang puting background sa aming kaso.