Line Follower Robot Dengan PICO: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sebelum anda mampu mencipta robot yang dapat mengakhiri peradaban seperti yang kita ketahui, dan mampu mengakhiri umat manusia. Mula-mula anda mesti dapat membuat robot mudah, yang boleh mengikuti garis yang dilukis di atas tanah, dan di sinilah anda akan mengambil langkah pertama untuk mengakhiri kita semua>. <

Pertama sekali, robot garis berikut adalah robot yang mampu mengikuti garis di atas tanah, dan garis ini biasanya adalah garis hitam yang dilukis pada latar belakang putih atau sebaliknya; dan itu kerana lebih mudah bagi robot untuk mengetahui perbezaan antara warna yang sangat berbeza, seperti hitam dan putih. Tempat robot berubah sudut bergantung pada warna yang dibacanya.

Bekalan

1. PICO

2. Casis robot Two-Wheel Drive, yang mempunyai perkara berikut:

   • Casis akrilik
   • 2 motor DC dengan roda dan pengekod
   • Roda kastor dengan penyekat logam
   • Pemegang bateri 4 saluran
   • Beberapa skru dan mur
   • Suis hidup / mati
3. Modul pemandu motor L298N
4. Sensor penjejak 2 baris
5. Bateri 7.4v

Langkah 1: Menyiapkan Motor DC

Anda boleh menggunakan casis "2WD" pacuan dua roda untuk menjadikan projek ini lebih mudah, kerana dapat menjimatkan masa dan usaha ketika hendak membina casis anda sendiri. Memberi anda lebih banyak masa untuk memberi tumpuan kepada elektronik projek.

Mari mulakan dengan motor DC, kerana anda akan menggunakan motor untuk mengawal kelajuan pergerakan dan arah robot anda, bergantung pada bacaan sensor. Perkara pertama yang perlu dilakukan adalah dengan mula mengawal kelajuan motor, yang berkadar langsung dengan voltan input, yang bermaksud bahawa anda harus meningkatkan voltan untuk meningkatkan kelajuan dan sebaliknya.

Teknik "Pulse Width Modulation" PWM sangat sesuai untuk pekerjaan, kerana ia membolehkan anda menyesuaikan dan menyesuaikan nilai rata-rata yang akan digunakan pada peranti elektronik (motor) anda. Dan ia berfungsi dengan menggunakan isyarat digital "TINGGI" dan "RENDAH" untuk membuat nilai analog, dengan bergantian antara 2 isyarat pada kadar yang sangat pantas. Di mana voltan "analog" bergantung pada peratusan antara isyarat HIGH ke digital LOW digital yang terdapat dalam tempoh PWM.

Harap maklum bahawa kami tidak dapat menghubungkan PICO secara langsung ke motor, kerana motor memerlukan minimum 90mA yang tidak dapat dikendalikan oleh pin PICO, dan itulah sebabnya kami menggunakan modul pemandu motor L298N, yang memberi kami kemampuan untuk mengirim arus yang cukup pada motor dan ubah kekutubannya.

Sekarang, mari kita pasangkan wayar ke setiap terminal motor, ikuti langkah berikut:

1. Fius sedikit pateri di terminal motor
2. Letakkan hujung wayar di atas terminal motor dan panaskan dengan besi pematerian sehingga pateri di terminal mencair dan bersambung dengan wayar, kemudian lepaskan besi pematerian dan biarkan sambungan menjadi sejuk.
3. Ulangi langkah sebelumnya dengan baki terminal kedua-dua motor.

Langkah 2: Menggunakan Modul Pemandu Motor L298N

Motor pemandu motor L298N memiliki kemampuan untuk meningkatkan isyarat yang berasal dari PICO, dan untuk mengubah polaritas arus yang melaluinya. Membolehkan anda mengawal kelajuan dan arah motor anda berputar.

Pin Keluar L298N

1. Terminal pertama motor DC A
2. Terminal kedua motor DC A
3. Pelompat pengatur 5v onboard. Keluarkan pelompat ini jika anda menyambungkan voltan bekalan motor lebih daripada 12v, untuk tidak menguatkan pengatur voltan.
4. Voltan bekalan motor masuk. Maksimum adalah 35v, dan jangan lupa untuk mengeluarkan pengatur voltan jika anda menggunakan lebih dari 12v.
5. GND
6. Output 5v. Output ini berasal dari pengatur voltan jika masih tersambung, dan ini memberi anda keupayaan untuk menghidupkan PICO anda dari sumber yang sama dengan motor.
7. Motor DC A membolehkan pelompat. Sekiranya pelompat ini disambungkan, motor akan berjalan pada kelajuan penuh sama ada ke hadapan atau ke belakang. Tetapi, jika anda ingin mengawal kelajuan, lepaskan pelompat dan sambungkan pin PWM sebagai gantinya.
8. Di1, ia membantu mengawal kekutuban arus, dan dengan itu, arah putaran untuk motor A.
9. In2, ia membantu mengawal kekutuban arus, dan dengan itu, arah putaran untuk motor A.

10. In3, ia membantu mengawal kekutuban arus, dan dengan itu, arah putaran untuk motor B.

11. Di4, ia membantu mengawal kekutuban arus, dan dengan itu, arah putaran untuk motor B.
12. Motor DC B mengaktifkan pelompat. Sekiranya pelompat ini disambungkan, motor akan berjalan dengan kelajuan penuh sama ada ke hadapan atau ke belakang. Tetapi, jika anda ingin mengawal kelajuan, lepaskan pelompat dan sambungkan pin PWM sebagai gantinya.

Terminal pertama motor DC B

Terminal kedua motor DC B

Jumlah pin yang dimiliki motor pemandu L298N menjadikannya sukar untuk digunakan. Tetapi, sebenarnya agak mudah, dan mari kita buktikan dengan contoh yang berfungsi, di mana kita menggunakannya untuk mengawal arah putaran kedua-dua motor kita.

Sambungkan PICO ke pemandu motor seperti berikut "anda akan dapati rajah di atas":

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

Arah motor dikawal dengan menghantar nilai logik TINGGI dan RENDAH antara setiap pasangan pin pemandu In1 / 2 dan In3 / 4. Contohnya, jika anda menghantar TINGGI ke In1 dan RENDAH ke In2 ia menyebabkan motor berputar dalam satu arah dan menghantar RENDAH ke In1 dan TINGGI ke In2 memutarkan motor ke arah yang bertentangan. Tetapi, jika anda menghantar isyarat TINGGI atau RENDAH yang sama pada kedua In1 dan In2, motor akan berhenti.

Jangan lupa untuk menghubungkan GND PICO dengan GND bateri, dan jangan lepaskan jumper Aktifkan A dan Aktifkan B.

Anda juga akan dapati kod contoh ini di atas.

Langkah 3: Menambah PWM ke Modul Pemacu L298N

Kita sekarang dapat mengawal arah putaran motor kita. Tetapi, kita masih tidak dapat mengawal kelajuannya, kerana kita mempunyai sumber voltan tetap yang memberi mereka kekuatan maksimum yang dapat mereka ambil. Dan untuk melakukannya, anda memerlukan dua pin PWM untuk mengawal kedua-dua motor anda. Sayangnya, PICO hanya mempunyai 1 output PWM, yang perlu kita kembangkan dengan menggunakan modul PCA9685 OWM, dan modul yang luar biasa ini dapat mengembangkan PWM anda dari 1 hingga 16!

Pinout PCA9685:

1. VCC → Ini adalah kekuatan logik anda, dengan maksimum 3-5v.
2. GND → Pin negatif mesti disambungkan ke GND untuk menyelesaikan litar.
3. V + → Pin ini mengagihkan tenaga yang berasal dari sumber kuasa luaran, terutamanya digunakan dengan motor yang memerlukan arus yang banyak dan memerlukan sumber kuasa luaran.
4. SCL → Pin jam bersiri, yang anda sambungkan ke SCL PICO.
5. SDA → Pin data bersiri, yang anda sambungkan ke SDA PICO.
6. OE → Output enabled pin, pin ini aktif adalah LOW, yang bermaksud bahawa ketika pin RENDAH, semua output diaktifkan, dan ketika TINGGI semua output dilumpuhkan. Ini adalah pin pilihan, dengan lalai ditarik RENDAH.

Modul PCA9685 PWM mempunyai 16 output PWM, dengan masing-masing mempunyai isyarat V +, GND, dan PWM sendiri yang boleh anda kendalikan secara bebas daripada yang lain. Setiap PWM dapat menangani arus 25mA, jadi berhati-hatilah.

Sekarang datang bahagian di mana kita menggunakan modul PCA9685 untuk mengawal kelajuan dan arah motor kita, dan ini adalah bagaimana kita menghubungkan PICO ke modul PCA9685 dan L298N:

PICO ke PCA9685:

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

PCA9685 hingga L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), untuk mengawal arah motor A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), untuk mengawal arah motor A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), untuk mengawal arah motor B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), untuk mengawal arah motor B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), untuk menghantar isyarat PWM yang mengawal kelajuan motor A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), untuk menghantar isyarat PWM yang mengawal kelajuan motor B.

Anda akan menemui kod untuk semua bahagian ini yang dilampirkan di atas.

Langkah 4: Menggunakan Sensor Line Tracker

Penjejak garis cukup mudah. Sensor ini mempunyai kemampuan untuk membezakan antara dua permukaan, bergantung pada kontras di antara mereka, seperti pada hitam dan putih.

Sensor tracker garis mempunyai dua bahagian utama, LED IR dan photodiode. Ia dapat mengetahui warna dengan memancarkan cahaya IR dari LED dan membaca pantulan yang kembali ke fotodioda, kemudian fotodioda menghasilkan nilai voltan bergantung pada cahaya yang dipantulkan (nilai TINGGI untuk permukaan "berkilat" cahaya, dan nilai RENDAH untuk permukaan gelap).

Pinout penjejak garis:

1. A0: ini adalah pin output analog, dan kami menggunakannya jika kami mahu bacaan input analog (0-1023)
2. D0: Ini adalah pin output digital, dan kami menggunakannya jika kami mahukan bacaan input digital (0-1)
3. GND: Ini adalah pin ground, dan kami menghubungkannya ke pin GND PICO
4. VCC: Ini adalah pin kuasa, dan kami menghubungkannya ke pin VCC PICO (5v)
5. Potensiometer: Ini digunakan untuk mengawal kepekaan sensor.

Mari kita uji sensor penjejak garis dengan program sederhana yang menyalakan LED jika mengesan garis hitam, dan matikan LED jika mengesan permukaan putih semasa mencetak bacaan sensor pada Monitor Serial.

Anda akan menemui kod ujian ini yang dilampirkan di atas.

Langkah 5: Menggabungkan Semuanya

Perkara terakhir yang perlu kita lakukan adalah menyatukan semuanya. Seperti yang telah kami uji semuanya secara berasingan dan semuanya berfungsi seperti yang diharapkan.

Kami akan terus menghubungkan modul PICO, PCA9685 dan L298N sebagaimana adanya. Kemudian, kami menambahkan sensor pengikut baris ke persediaan kami yang ada, dan ia adalah seperti berikut:

1. VCC (semua sensor penjejakan garis) → VCC (PICO)
2. GND (semua sensor penjejakan garis) → GND (PICO)
3. D0 (Sensor penjejak garis kanan) → A0 (PICO)
4. D0 (Sensor penjejak garis tengah) → A1 (PICO)
5. D0 (Sensor penjejak kiri) → A2 (PICO)

Ini adalah kod terakhir yang akan mengawal kereta anda dan menyuruhnya mengikuti garis, garis hitam pada latar belakang putih dalam kes kami.