روبوت تابع الخط مع PICO: 5 خطوات (بالصور)

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

قبل أن تكون قادرًا على إنشاء روبوت يمكنه إنهاء الحضارة كما نعرفها ، ويكون قادرًا على إنهاء الجنس البشري. يجب أولاً أن تكون قادرًا على إنشاء الروبوتات البسيطة ، تلك التي يمكنها اتباع خط مرسوم على الأرض ، وهنا ستأخذ خطوتك الأولى نحو إنهاءنا جميعًا>. <

بادئ ذي بدء ، يعتبر الخط الذي يتبع الروبوت روبوتًا قادرًا على تتبع خط على الأرض ، وعادة ما يكون هذا الخط خطًا أسود مرسومًا على خلفية بيضاء أو العكس ؛ وذلك لأنه يسهل على الروبوت التمييز بين الألوان شديدة التباين ، مثل الأسود والأبيض. حيث يغير الروبوت زاويته حسب اللون الذي يقرأه.

اللوازم

1. بيكو

2. هيكل روبوت ثنائي الدفع ، ويتكون من:

   • شاسيه أكريليك
   • عدد 2 موتور تيار مباشر مع عجلات ومشفرات
   • عجلة دوارة مع مواجهات معدنية
   • حامل بطارية 4 قنوات
   • بعض البراغي والصواميل
   • مفتاح تشغيل / إيقاف
3. وحدة سائق المحرك L298N
4. 2 مستشعرات تعقب الخط
5. بطارية 7.4 فولت

الخطوة 1: تجهيز DC Motors

يمكنك استخدام شاسيه الدفع الثنائي "2WD" لتسهيل هذا المشروع ، حيث يوفر الوقت والجهد عندما يتعلق الأمر ببناء الهيكل الخاص بك. مما يمنحك مزيدًا من الوقت للتركيز على إلكترونيات المشروع.

لنبدأ بمحركات التيار المستمر ، حيث ستستخدم المحركات للتحكم في سرعة واتجاه روبوتك ، اعتمادًا على قراءات أجهزة الاستشعار. أول شيء يجب فعله هو البدء في التحكم في سرعة المحرك ، والتي تتناسب طرديًا مع جهد الدخل ، مما يعني أنه يتعين عليك زيادة الجهد لزيادة السرعة والعكس صحيح.

تعد تقنية "تعديل العرض النبضي" PWM مثالية للوظيفة ، حيث تتيح لك ضبط وتخصيص متوسط القيمة التي تذهب إلى جهازك الإلكتروني (المحرك). ويعمل باستخدام الإشارات الرقمية "HIGH" و "LOW" لإنشاء قيم تناظرية ، بالتناوب بين الإشارتين بمعدل سريع للغاية. حيث يعتمد الجهد "التناظري" على النسبة المئوية بين الإشارات الرقمية عالية إلى الإشارات الرقمية المنخفضة الموجودة خلال فترة PWM.

يرجى ملاحظة أنه لا يمكننا توصيل PICO مباشرة بالمحرك ، حيث يحتاج المحرك إلى 90 مللي أمبير على الأقل والتي لا يمكن التعامل معها بواسطة دبابيس PICO ، ولهذا السبب نستخدم وحدة تشغيل المحرك L298N ، والتي تمنحنا القدرة على الإرسال معًا. تيار كاف للمحركات وتغيير قطبية.

الآن ، دعنا نلحم سلكًا لكل طرف من أطراف المحرك ، باتباع الخطوات التالية:

1. صهر كمية قليلة من اللحام على طرف المحرك
2. ضع طرف السلك فوق طرف المحرك وقم بتسخينه باستخدام مكواة اللحام حتى يذوب اللحام الموجود على الطرف ويتصل بالسلك ، ثم قم بإزالة مكواة اللحام واترك الاتصال يبرد.
3. كرر الخطوات السابقة مع المحطات المتبقية لكلا المحركين.

الخطوة الثانية: استخدام وحدة تشغيل المحرك L298N

يتمتع محرك محرك L298N بالقدرة على تعزيز الإشارة القادمة من PICO ، وتغيير قطبية التيار المار خلالها. مما يتيح لك التحكم في السرعة والاتجاه اللذين تدور بهما محركاتك.

L298N دبوس Outs

1. أول محطة طرفية لمحرك التيار المستمر (أ)
2. المحطة الثانية لمحرك DC A
3. وصلة منظم 5 فولت على متن الطائرة. قم بإزالة هذا الطائر إذا كنت تقوم بتوصيل جهد إمداد المحرك بأكثر من 12 فولت ، حتى لا يصعب تنظيم الجهد.
4. جهد إمداد المحرك بالداخل. الحد الأقصى هو 35 فولت ، ولا تنس إزالة منظم الجهد إذا كنت تستخدم أكثر من 12 فولت.
5. GND
6. 5 فولت الإخراج. يأتي هذا الإخراج من منظم الجهد إذا كان لا يزال متصلاً ، ويمنحك القدرة على تشغيل PICO من نفس مصدر المحرك.
7. محرك DC A تمكين العبور. إذا تم توصيل هذا الطائر ، فسيعمل المحرك بأقصى سرعة إما للأمام أو للخلف. ولكن ، إذا كنت تريد التحكم في السرعة ، فما عليك سوى إزالة العبور وتوصيل دبوس PWM بدلاً من ذلك.
8. في 1 ، يساعد في التحكم في قطبية التيار ، وبالتالي ، اتجاه الدوران للمحرك أ.
9. في 2 ، يساعد في التحكم في قطبية التيار ، وبالتالي ، اتجاه الدوران للمحرك أ.
10. في 3 ، يساعد في التحكم في قطبية التيار ، وبالتالي ، اتجاه الدوران للمحرك B.

11. في 4 ، يساعد في التحكم في قطبية التيار ، وبالتالي ، اتجاه الدوران للمحرك B.

12. محرك DC B يتيح العبور. إذا تم توصيل هذا الطائر ، فسيعمل المحرك بأقصى سرعة إما للأمام أو للخلف. ولكن ، إذا كنت تريد التحكم في السرعة ، فما عليك سوى إزالة العبور وتوصيل دبوس PWM بدلاً من ذلك.

المحطة الأولى لمحرك DC ب

المحطة الثانية لمحرك DC B

عدد المسامير التي يمتلكها محرك السائق L298N يجعل من الصعب استخدامها. ولكنه في الواقع سهل للغاية ، ودعنا نثبت ذلك بمثال فعال ، حيث نستخدمه للتحكم في اتجاه دوران كلا محركينا.

قم بتوصيل PICO بسائق المحرك على النحو التالي "ستجد الرسم البياني أعلاه":

• في 1 → D0
• In2 → D1
• In3 → D2
• In4 → D3

يتم التحكم في اتجاه المحرك عن طريق إرسال قيمة منطقية عالية ومنخفضة بين كل زوج من دبابيس السائق In1 / 2 و In3 / 4. على سبيل المثال ، إذا قمت بإرسال HIGH إلى In1 ومن LOW إلى In2 ، فإنه يتسبب في دوران المحرك في اتجاه واحد وإرسال LOW إلى In1 و HIGH إلى In2 لتدوير المحرك في الاتجاه المعاكس. ولكن ، إذا قمت بإرسال نفس الإشارات HIGH أو LOW في نفس الوقت إلى كل من In1 و In2 ، فسوف تتوقف المحركات.

لا تنس توصيل GND الخاص بـ PICO مع GND الخاص بالبطارية ، ولا تقم بإزالة وصلات Enable A و Enable B.

ستجد أيضًا رمز هذا المثال أعلاه.

الخطوة 3: إضافة PWM إلى L298N Driver Module

يمكننا الآن التحكم في اتجاه دوران محركاتنا. لكننا ما زلنا غير قادرين على التحكم في سرعاتهم ، حيث لدينا مصدر جهد ثابت يمنحهم أقصى طاقة يمكنهم تحملها. وللقيام بذلك ، تحتاج إلى دبابيس PWM للتحكم في كلا المحركين. لسوء الحظ ، تمتلك PICO ناتجًا واحدًا فقط من PWM ، والذي نحتاج إلى توسيعه باستخدام وحدة PCA9685 OWM ، ويمكن لهذه الوحدة المذهلة توسيع PWM من 1 إلى 16!

PCA9685 Pinouts:

1. VCC → هذه هي قوتك المنطقية ، بحد أقصى 3-5 فولت.
2. GND → يجب توصيل الدبوس السالب بـ GND لإكمال الدائرة.
3. V + → يوزع هذا الدبوس الطاقة القادمة من مصدر طاقة خارجي ، ويستخدم بشكل أساسي مع المحركات التي تحتاج إلى كميات كبيرة من التيار وتحتاج إلى مصدر طاقة خارجي.
4. SCL → دبوس الساعة التسلسلي ، الذي تقوم بتوصيله بـ SCL الخاص بـ PICO.
5. SDA → Serial data pin ، الذي تقوم بتوصيله بـ SDA لـ PICO.
6. OE → Output تمكين دبوس ، يكون هذا الدبوس نشطًا منخفضًا ، مما يعني أنه عندما يكون الدبوس منخفضًا ، يتم تمكين جميع المخرجات ، وعندما تكون عالية ، يتم تعطيل جميع المخرجات. هذا دبوس اختياري ، حيث يتم سحب المفتاح الافتراضي إلى مستوى منخفض.

تحتوي وحدة PCA9685 PWM على 16 مخرجًا PWM ، ولكل منها إشارة V + و GND و PWM الخاصة بها والتي يمكنك التحكم فيها بشكل مستقل عن الآخرين. يمكن لكل PWM التعامل مع 25 مللي أمبير من التيار ، لذا كن حذرًا.

الآن يأتي الجزء الذي نستخدم فيه وحدة PCA9685 للتحكم في سرعة واتجاه محركاتنا ، وهذه هي الطريقة التي نربط بها PICO بوحدتي PCA9685 و L298N:

PICO إلى PCA9685:

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

PCA9685 إلى L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N) ، للتحكم في اتجاه المحرك A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N) ، للتحكم في اتجاه المحرك A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N) ، للتحكم في اتجاه المحرك B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N) ، للتحكم في اتجاه المحرك B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N) ، لإرسال إشارة PWM التي تتحكم في سرعة المحرك A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N) ، لإرسال إشارة PWM التي تتحكم في سرعة المحرك B.

ستجد رمز كل هذه الأجزاء مرفقًا أعلاه.

الخطوة 4: استخدام مستشعر تعقب الخط

متتبع الخط بسيط جدًا. يمتلك هذا المستشعر القدرة على التمييز بين سطحين ، اعتمادًا على التباين بينهما ، كما هو الحال في الأسود والأبيض.

يحتوي مستشعر تعقب الخط على جزأين رئيسيين ، IR LED والثنائي الضوئي. يمكنه معرفة الألوان عن طريق انبعاث ضوء الأشعة تحت الحمراء من LED وقراءة الانعكاسات التي تعود إلى الثنائي الضوئي ، ثم يقوم الثنائي الضوئي بإخراج قيمة جهد اعتمادًا على الضوء المنعكس (قيمة عالية لسطح خفيف "لامع" وقيمة منخفضة لسطح مظلم).

pinouts تعقب الخط:

1. A0: هذا هو دبوس الإخراج التمثيلي ، ونستخدمه إذا أردنا قراءة إدخال تمثيلية (0-1023)
2. D0: هذا هو دبوس الإخراج الرقمي ، ونستخدمه إذا أردنا قراءة إدخال رقمي (0-1)
3. GND: هذا هو الدبوس الأرضي ، وقمنا بتوصيله بدبوس GND الخاص بـ PICO
4. VCC: هذا هو دبوس الطاقة ، ونقوم بتوصيله بدبوس VCC الخاص بـ PICO (5 فولت)
5. مقياس الجهد: يستخدم للتحكم في حساسية المستشعر.

دعنا نختبر مستشعر تعقب الخط باستخدام برنامج بسيط يقوم بتشغيل مؤشر LED إذا اكتشف خطًا أسود ، وقم بإيقاف تشغيل مؤشر LED إذا اكتشف سطحًا أبيض أثناء طباعة قراءة المستشعر على Serial Monitor.

ستجد رمز هذا الاختبار مرفقًا أعلاه.

الخطوة 5: وضع كل شيء معًا

آخر شيء يتعين علينا القيام به هو تجميع كل شيء معًا. نظرًا لأننا اختبرناها جميعًا بشكل فردي وتعمل جميعها كما هو متوقع.

سنحتفظ بوحدات PICO و PCA9685 و L298N متصلة كما هي. بعد ذلك ، نضيف مستشعرات متابعة الخطوط إلى إعدادنا الحالي ، وهو كالتالي:

1. VCC (جميع مستشعرات تتبع الخط) → VCC (PICO)
2. GND (جميع مستشعرات تتبع الخط) → GND (PICO)
3. D0 (مستشعر تعقب الخط الأيمن) → A0 (PICO)
4. D0 (مستشعر تعقب الخط المركزي) → A1 (PICO)
5. D0 (مستشعر تعقب الخط الأيسر) → A2 (PICO)

هذا هو الرمز النهائي الذي سيتحكم في سيارتك ويطلب منها اتباع خط ، خط أسود على خلفية بيضاء في حالتنا.