التحكم في ذراع الروبوت باستخدام TLV493D وعصا التحكم و Arduino: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

وحدة تحكم بديلة للروبوت الخاص بك مع مستشعر TLV493D ، مستشعر مغناطيسي مع 3 درجات من الحرية (x ، y ، z) مع هذه يمكنك التحكم في مشاريعك الجديدة من خلال اتصالات I2C على وحدات التحكم الدقيقة واللوحة الإلكترونية التي يستخدمها Bast Pro Mini M0 مع متحكم SAMD21 على Arduino IDE.

الهدف هو أن يكون لديك عصا تحكم بديلة للتحكم في مشاريعك ، وفي هذه الحالة ، ذراع روبوت مع حرية 3 درجات. لقد استخدمت MeArm Robot Arm ، وهو مشروع مفتوح المصدر ويمكنك تسهيله ويمكنك العثور عليه هنا. يمكنك إنشاء ذراع التحكم الخاص بك أو أي تطبيق آخر بهذه المعرفة التي يسعدني مشاركتها معك.

تحتوي جميع المكونات الإلكترونية على روابط للحصول عليها من المتجر ، وملفات للطابعة ثلاثية الأبعاد ، ورمز Arduino IDE.

يمكن أن يكون TLV493D عبارة عن عصا تحكم. يوفر المستشعر المغناطيسي ثلاثي الأبعاد TLV493D-A1B6 استشعارًا دقيقًا ثلاثي الأبعاد مع استهلاك منخفض للغاية للطاقة في حزمة صغيرة مكونة من 6 أسنان. من خلال اكتشاف المجال المغناطيسي في اتجاه x و y و z ، يقوم المستشعر بقياس الحركات ثلاثية الأبعاد والخطية والدورانية بشكل موثوق.

تشمل التطبيقات عصا التحكم ، وعناصر التحكم (السلع البيضاء ، والمقابض متعددة الوظائف) ، أو عدادات الكهرباء (مكافحة العبث) ، وأي تطبيق آخر يتطلب قياسات زاوية دقيقة أو استهلاك منخفض للطاقة. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام مستشعر درجة الحرارة المدمج في فحوصات المعقولية. الميزات الرئيسية هي الاستشعار المغناطيسي ثلاثي الأبعاد مع استهلاك منخفض جدًا للطاقة أثناء العمليات.

يحتوي المستشعر على مخرجات رقمية عبر واجهة I2C القياسية القائمة على سلكين تصل إلى 1 ميجابايت / ثانية ودقة بيانات 12 بت لكل اتجاه ، اتجاه القياس (قياس المجال الخطي Bx و By و Bz حتى + -130mT). TLV493D-A1B6 3DMagnetic هو كسر خارجي مستقل.

يمكنك توصيله بسهولة بأي متحكم دقيق من اختيارك وهو متوافق مع Arduino IDE وله مستوى منطق 3.3V. في هذا المشروع ، نستخدم الاختراق الإلكتروني للقطط ولوحة التطوير التي سأشرحها لاحقًا.

electroniccats.com/store/tlv493d-croquette…

تتمثل ميزة استخدام مستشعر TLV493D في أنه يتم استخدام كبلين فقط مع I2C لتلقي المعلومات ، لذلك فهو خيار جيد جدًا عندما يكون لدينا عدد قليل جدًا من المسامير المتوفرة على البطاقة ، أيضًا بفضل مزايا I2C يمكننا توصيل المزيد مجسات. يمكنك العثور على مستودع هذا المشروع هنا. بالنسبة لهذا المشروع ، سنستخدم عصا تحكم يمكنك طباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد أو طباعتها في أقرب متجر طباعة ثلاثية الأبعاد.

يتم إلحاق ملفات. STL في نهاية المشروع. تجميعها بسيط للغاية ، يمكنك رؤيتها في الفيديو

بناء الروبوت الخاص بك في هذه الحالة ، أقوم ببناء الروبوت Mearm v1 بحيث يمكنك العثور على هذا المشروع على صفحة المؤلف هنا

هذا روبوت سهل الصنع والتحكم لأنه يحتوي على محركات مؤازرة بجهد 5 فولت. يمكنك بناء أو استخدام أي روبوت من اختيارك ، سيركز هذا المشروع على التحكم باستخدام مستشعر TLV493D.

اللوازم:

• x1 Bast Pro Mini M0 اشترِ في
• x1 كروكيت TLV493D شراء في
• x1 Kit MeArm v1.0
• × 20 كابلات دوبونت
• X1 Protoboard
• x2 زر انضغاطي
• × 1 المغناطيس بقطر 5 مم × سمك 1 مم

الخطوة 1: توصيل المستشعر بـ Bast Pro Mini M0

للتحكم في ذراع الروبوت ، يتم استخدام لوحة تطوير Electronic Cats ، وهي Bast Pro Mini M0 مع متحكم SAMD21E ARM Cortex-M0.

تعمل هذه الشريحة بتردد 48 ميجا هرتز مع ذاكرة برمجة 256 كيلو بايت و 32 كيلو بايت SRAM وتعمل بجهد كهربائي من 1.6 فولت إلى 3.6 فولت. بفضل مواصفاته يمكننا استخدامه للاستهلاك المنخفض مع الأداء الجيد وأيضًا برمجته باستخدام CircuitPython أو بعض اللغات الأخرى التي تسمح بالميكروكونترولر.

electroniccats.com/store/bast-pro-mini-m0/

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن هذه البطاقة ، فسأترك لك رابط المستودع الخاص بها.

github.com/ElectronicCats/Bast-Pro-Mini-M0…

من أجل التحكم في حركة المحركات المؤازرة ، يتم استخدام المستشعر المغناطيسي TLV493D والذي سيرسل الإشارة لوضع المحرك المؤازر إلى الدرجات المقابلة.

باستخدام مستشعر واحد ، يمكننا تحريك محركين مؤازرين ، في هذا المثال ، سنستخدم فقط مستشعرًا واحدًا وزر ضغط للتحكم في القابض.

اقتراح آخر يمكنك تقديمه هو إضافة مستشعر TLV493D آخر وتحريك محرك سيرفو الثالث والمقبض. إذا قمت بذلك ، اترك تجربتك في التعليقات وأنا أدعوك لمشاركة المشروع.

تُظهر الصورة الدائرة المسلحة على لوح حماية.

• المحرك المؤازر الأول مخصص للقابض ويتصل بالدبوس 2
• المحرك المؤازر الثاني مخصص لقاعدة الروبوت ويتصل بالدبوس 3
• المحرك المؤازر الثالث خاص بكتف الروبوت ويتصل بالدبوس 4
• المحرك المؤازر الرابع مخصص لكوع الروبوت ويتصل بالدبوس 5
• زر الضغط الأول هو إيقاف أي حركة للروبوت والاتصال بالدبوس 8 في سحب لأسفل بمقاومة 2.2 كيلو أوم.
• زر الضغط الثاني مخصص لحركة الفتح والإغلاق للمقبض ومتصل بالدبوس 9 في المنسدلة بمقاومة 2.2 كيلو أوم.

في صورة الدائرة ، لا يظهر مستشعر TLV493D لأنه لم تتم إضافته إلى الفريتز ولكن تمت إضافة موصل ذي 4 سنون لمحاكاة موصلات VCC و GND و SCL و SDA. في الصورة ، يتم وضعها بنفس الترتيب.

• يتصل الدبوس الأول بـ 3.3 فولت على السبورة
• يتصل الدبوس الثاني بـ GND
• يتصل دبوس SCL الثالث بالدبوس A5 على اللوحة
• يتصل دبوس SDA الرابع بدبوس A4 الخاص باللوحة

بفضل ميزة شريحة SAMD21 ، يمكننا استخدام أي من المسامير الرقمية الخاصة بها كمخرجات PWM ، والتي ستخدمنا في إرسال عرض النبضة الصحيح لتحريك المحرك المؤازر.

جزء آخر مهم من المعلومات التي يجب مراعاتها هو مصدر الطاقة الخارجي للمحركات المؤازرة ، في الدائرة يمكنك رؤية موصل قابس يتصل بـ 5 فولت عند مصدر 2 أمبير ، لتجنب التحميل الزائد على اللوحة وإتلافها.

لا تنس أيضًا الانضمام إلى إشارة GND المشتركة للبطاقة والمصدر الخارجي ، وإلا فستواجه مشاكل في التحكم في محركات المؤازرة نظرًا لعدم وجود نفس المرجع.

الخطوة 2: ترميز Arduino IDE إلى Bast Pro Mini M0

أول شيء سيكون تثبيت بطاقة Bast Pro Mini M0 في Arduino IDE ، يمكن العثور على الخطوات في مستودع Electronic Cats وهي مهمة لتشغيلها.

github.com/ElectronicCats/Arduino_Boards_I…

عندما تكون جاهزًا لـ Arduino IDE ، من الضروري تثبيت المكتبة الرسمية لمستشعر TLV493D ، أدخل https://github.com/Infineon/TLV493D-A1B6-3DMagnet… وانتقل إلى الإصدارات.

في الجزء الأول من الكود ، تم الإعلان عن المكتبات المستخدمة ، في هذه الحالة ، Servo.h للمحركات المؤازرة و TLV493D.h للمستشعر.

عند استخدام مكتبة Servo.h ، من المهم الإعلان عن عدد المحركات المؤازرة ، على الرغم من أن الروبوت لديه 4 محركات في هذا الوقت ، يتم استخدام 3 منها فقط.

يتم تحديد المسامير لأزرار الضغط التي ستوقف أي حركة للروبوت وفتح وإغلاق القابض. تم الإعلان عن بعض المتغيرات العالمية التي ستعمل على معرفة حالة القابض وما إذا كانت هناك حركة.

في الجزء الثاني من الكود ، سنعرض في الشاشة التسلسلية قيمة الدرجة التي توجد بها المحركات. نقطة أخرى مهمة هي تحديد حد الدرجات في المحركات المؤازرة الخاصة بك ، لهذا الغرض ، يتم استخدام وظيفة الخريطة () التي تحول قيمة حركات مستشعر TLV493D إلى نطاق من 0 إلى 180 درجة للمحرك المؤازر.

بالنسبة للجزء الأخير من الكود ، تم وضع الشروط لتنشيط حركة المحركات المؤازرة باستخدام زر الضغط ومعرفة الحالة التي يكون فيها القابض لحركته التالية عند الضغط على زر الضغط الثاني. كما ترى في الصور السابقة ، ليس من الصعب تنفيذ وفهم الكود ، في نهاية المشروع يمكنك العثور على الكود.

هل تتعلم استخدام Circuit Python؟

إذا كنت مهتمًا بتعلم كيفية استخدام IDE هذا ، فيمكنك العثور على بطاقة Bast Pro Mini M0 في الرابط التالي لتنزيل أداة تحميل التشغيل والبدء في برمجتها باستخدام Python.

الخطوة 3: قطع ثلاثية الأبعاد

إذا كنت مهتمًا بعمل المشروع ، فيمكنك تنزيل القطع بتنسيق.stl وطباعتها. ستجد ملفات القاعدة والعصا الدوارة.