روبوت مطاردة الحريق: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

في هذا المشروع ، سنقوم بإنشاء روبوت إطفاء يطارد اللهب ويطفئه عن طريق نفخ الهواء عليه من مروحة.

بعد الانتهاء من هذا المشروع ، ستعرف كيفية استخدام مستشعرات اللهب مع PICO ، وكيفية قراءة قيمة إخراجها وكيفية التصرف على أساسها ، وكيفية استخدام مستشعرات Darlington مع محركات التيار المستمر وكيفية التحكم فيها. هذا بالطبع جنبًا إلى جنب مع روبوت إطفاء رائع جدًا.

اللوازم

• بيكو
• مستشعر اللهب
• محرك DC صغير
• مروحة صغيرة
• L298N سائق محرك جسر H
• PCA9685 برنامج تشغيل PWM 12 بت 16 قناة
• طقم هيكل روبوت 2WD
• لوح توصيل صغير
• أسلاك العبور
• البراغي والصواميل

الخطوة 1: توصيل مستشعر اللهب بـ PICO

لنبدأ بالجزء الأكثر أهمية في روبوت مكافحة الحرائق الخاص بنا ، وهو القدرة على اكتشاف الحرائق عند حدوثها. لهذا السبب سنبدأ بالمكونات المسؤولة عن اكتشاف الحريق ، ولكن قبل أن نفعل ذلك ، دعنا نقوم بتجميع مجموعة هيكل الروبوت 2WD ، حيث سنقوم ببناء الروبوت الخاص بنا بناءً عليه.

سنستخدم 3 مستشعرات لهب في هذا المشروع وسنعمل على جعل الروبوت يتحرك بشكل مستقل باستخدام قراءاته ، وسنضع هذه المستشعرات في الجانب الأوسط والأيسر والأيمن من هيكل الروبوت. وسيتم وضعهم بهذه الطريقة ليكون لديهم القدرة على تحديد مصدر اللهب بدقة وإخماده.

قبل أن نبدأ في استخدام مستشعرات اللهب ، دعنا نتحدث عن كيفية عملها: تتكون وحدات مستشعر اللهب بشكل أساسي من مصابيح LED لمستقبل الأشعة تحت الحمراء التي يمكنها اكتشاف ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من اللهب ، وإرسال البيانات إما كمدخل رقمي أو تناظري ، في موقعنا في هذه الحالة سنستخدم مستشعر اللهب الذي يرسل إخراجًا رقميًا.

مخارج وحدة استشعار اللهب:

• VCC: موجب 5 فولت ، متصل بدبوس VCC الخاص بـ PICO.
• GND: دبوس سالب ، متصل بدبوس GND الخاص بـ PICO.
• D0: دبوس الإخراج الرقمي ، المتصل بالرقم الرقمي المطلوب على PICO.

دعنا الآن نربطه بـ PICO الخاص بنا لاختبار منطقنا في الأسلاك والكود ، للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح. يعد توصيل مستشعرات اللهب أمرًا سهلاً للغاية ، ما عليك سوى توصيل VCC و GND للمستشعرات بـ VCC و GND لـ PICO على التوالي ، ثم قم بتوصيل دبابيس الإخراج على النحو التالي:

• D0 (مستشعر اللهب الأيمن) → A0 (PICO)
• D0 (مستشعر اللهب الأوسط) → A1 (بيكو)
• D0 (مستشعر اللهب الأيسر) → A2 (PICO)

الخطوة الثانية: تشفير PICO بأجهزة استشعار اللهب

الآن بعد أن وصلنا مستشعرات اللهب الخاصة بنا إلى PICO ، فلنبدأ في الترميز حتى نعرف أي مستشعر لهب له شعلة أمامه ، وأي مستشعر له شعلة أمامه.

منطق الكود:

• قم بتعيين دبابيس PICO's A0 و A2 و A3 كدبابيس INPUT
• اقرأ كل قيمة إخراج لجهاز الاستشعار
• اطبع قيمة إخراج كل مستشعر على الشاشة التسلسلية ، حتى نتمكن من تشخيص ما إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح أم لا.

يرجى ملاحظة أن أجهزة الاستشعار لدينا ، لديها قراءة منخفضة "0" عندما تشعر بالحريق ، وقراءة عالية "1" عندما لا تشعر بالحريق.

لاختبار الكود الخاص بك ، افتح جهاز العرض التسلسلي الخاص بك وانظر كيف يتغير عندما يكون لديك حريق أمامه ، مقارنة بوقت حدوثه. تحتوي الصور المرفقة على قراءات تشير إلى عدم وجود لهب على الإطلاق ، وقراءات لهب واحد أمام المستشعر الأوسط.

الخطوة الثالثة: توصيل المروحة

لجعل روبوت مكافحة الحرائق فعالاً ، يجب أن يكون لديه القدرة على مكافحة الحريق ، ولهذا سنقوم بإنشاء مروحة نوجهها نحو النار ونطفئها بها. وسنقوم بإنشاء هذه المروحة باستخدام محرك DC صغير مع مروحة مثبتة عليه.

لذا ، لنبدأ بتوصيل محركات التيار المستمر. تتميز محركات التيار المستمر بسحب تيار عالٍ ، وبالتالي لا يمكننا توصيلها مباشرةً بـ PICO الخاص بنا ، حيث يمكنها فقط توفير 40 مللي أمبير لكل دبوس GPIO ، بينما يحتاج المحرك إلى 100 مللي أمبير. هذا هو السبب في أننا يجب أن نستخدم الترانزستور لتوصيله ، وسنستخدم الترانزستور TIP122 ، حيث يمكننا استخدامه لرفع التيار الذي يوفره PICO لدينا إلى الكمية التي يحتاجها المحرك.

سنقوم بإضافة محرك DC وبطارية "PLACE HOLDER" خارجية ، لتزويد المحرك بالطاقة اللازمة دون الإضرار بـ PICO.

يجب توصيل محرك التيار المستمر على النحو التالي:

• دبوس القاعدة (TIP122) → D0 (PICO)
• دبوس المجمع (TIP122) → محرك التيار المستمر "لا تحتوي محركات التيار المستمر على أقطاب ، لذلك لا يهم أيها يؤدي"
• دبوس الباعث (TIP122) → GND
• الرصاص الفارغ لمحرك التيار المستمر ← موجب (السلك الأحمر) للبطارية الخارجية

لا تنس توصيل GND للبطارية بـ GND الخاص بـ PICO ، كما لو كانت غير متصلة ، فلن تعمل الدائرة على الإطلاق

منطق كود المروحة: الكود بسيط للغاية ، سنقوم فقط بتعديل الكود الذي لدينا بالفعل لتشغيل المروحة عندما تكون قراءة المستشعر الأوسط عالية ، وإيقاف تشغيل المروحة عندما تكون قراءة المستشعر الأوسط منخفضة.

الخطوة 4: توصيل Robot Car Motors

الآن بعد أن أصبح الروبوت الخاص بنا قادرًا على اكتشاف الحرائق ، ويمكنه إخمادها بمروحة عندما تكون النار أمامها مباشرة. حان الوقت لمنح الروبوت القدرة على الحركة ووضعه بنفسه مباشرة أمام النار حتى يتمكن من إخماده. نحن نستخدم بالفعل مجموعة هيكل الروبوت 2WD ، والتي تأتي مع 2 موجه للتيار المستمر الذي سنستخدمه.

لتكون قادرة على السيطرة على سرعة تشغيل المحرك DC والاتجاه الذي تحتاج إلى استخدام برنامج تشغيل محرك L298N H-الجسر، الذي هو وحدة سائق السيارات التي لديها القدرة على التحكم في سرعة تشغيل المحرك والتوجيه، مع القدرة على تغذية المحركات من مصدر طاقة خارجي.

يحتاج سائق المحرك L298N إلى 4 مدخلات رقمية للتحكم في اتجاه دوران المحرك ، ومدخلان PWM للتحكم في سرعة دوران المحرك. لكن لسوء الحظ ، لا تمتلك PICO سوى دبوس إخراج PWM واحد لا يمكنه التحكم في كل من اتجاه وسرعة دوران المحرك. هذا هو المكان الذي نستخدم فيه وحدة توسيع دبابيس PCA9685 PWM لزيادة PWM في PICO لتلائم احتياجاتنا.

أصبحت الأسلاك الآن أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، حيث نقوم بتوصيل محركين جديدين إلى جانب وحدتين للتحكم فيهما. ولكن ، لن تكون هذه مشكلة إذا اتبعت المخططات والخطوات المتوفرة:

لنبدأ بوحدة PCA9685 PWM:

• Vcc (PCA9685) → Vcc (PICO)
• GND (PCA9685) → GND
• SDA ((PCA9685) → D2 (بيكو)
• SCL (PCA9685) → D3 (بيكو)

الآن ، دعنا نربط وحدة تشغيل المحرك L298N:

لنبدأ بتوصيله بمصدر الطاقة لدينا:

• +12 (وحدة L298N) → سلك أحمر إيجابي (بطارية)
• GND (وحدة L298N) → GND

للتحكم في اتجاه دوران المحرك:

• In1 (وحدة L298N) → PWM 0 دبوس (PCA9685)
• In2 (وحدة L298N) → PWM 1 دبوس (PCA9685)
• In3 (وحدة L298N) → PWM 2 دبوس (PCA9685)
• In4 (وحدة L298N) → PWM 3 pin (PCA9685)

للتحكم في سرعة دوران المحرك:

• تمكين A (وحدة L298N) → PWM 4 دبوس (PCA9685)
• enableB (وحدة L298N) → PWM 5 pin (PCA9685)

يمكن لمحرك المحرك L298N إخراج +5 فولت منظم ، والذي سنستخدمه لتشغيل PICO الخاص بنا:

+5 (وحدة L298N) → فين (بيكو)

لا تقم بتوصيل هذا الدبوس إذا تم تشغيل PICO عبر USB

الآن بعد أن أصبح لدينا كل شيء متصل ، سنبرمج الروبوت ليحرك نفسه لمواجهة اللهب مباشرة وتشغيل المروحة.

الخطوة الخامسة: إنهاء الكود

الآن بعد أن أصبح لدينا كل شيء متصل بشكل صحيح ، حان الوقت لترميزه حتى يعمل بشكل جيد. وهذه هي الأشياء التي نريد أن يحققها الكود الخاص بنا:

إذا استشعر وجود نيران في الأمام مباشرة (المستشعر الأوسط يستشعر الحريق) ، فإن الروبوت يتحرك باتجاه اليمين حتى يصل إلى المسافة المحددة ويقوم بتشغيل المروحة

إذا استشعر وجود حريق في الجانب الأيمن من الروبوت (المستشعر الأيمن يستشعر الحريق) ، فيدور الروبوت حتى تصبح النار أمام الروبوت مباشرة (المستشعر الأوسط) ، ثم يتحرك نحوه حتى يصل إلى المسافة المحددة ويقوم بتشغيل المروحة

إذا استشعر وجود حريق في الجانب الأيسر من الروبوت ، فسيفعل الشيء نفسه كما هو مذكور أعلاه. لكنها ستتحول إلى اليسار بدلاً من اليمين.

وإذا لم تشعر بأي حريق على الإطلاق ، فستنتج جميع المستشعرات قيمة عالية ، مما يوقف الروبوت.

الخطوة 6: لقد انتهيت

في هذا المشروع ، تعلمنا كيفية قراءة إخراج المستشعر واتخاذ الإجراءات بناءً عليه ، وكيفية استخدام ترانزستور دارلينجتون مع محركات التيار المستمر ، وكيفية التحكم في محركات التيار المستمر. واستخدمنا كل معرفتنا لإنشاء روبوت لمكافحة الحرائق كتطبيق. وهو جميل جدا x)

من فضلك لا تتردد في طرح أي أسئلة قد تكون لديك في التعليقات أو على موقعنا mellbell.cc. وكالعادة ، استمر في صنع:)