Απλός ακόλουθος γραμμής χρησιμοποιώντας το Arduino: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ρομπότ ακολούθησης γραμμής Arduino

Σε αυτό το σεμινάριο, θα συζητήσουμε τη λειτουργία μιας γραμμής Arduino που ακολουθεί το ρομπότ, το οποίο θα ακολουθήσει μια μαύρη γραμμή σε λευκό φόντο και θα κάνει τη σωστή στροφή κάθε φορά που φτάνει στις καμπύλες στη διαδρομή του.

Στοιχεία ακόλουθων γραμμής Arduino

1. Arduino
2. Αισθητήρας IR (αισθητήρας συστοιχίας ή 2 μεμονωμένοι αισθητήρες)
3. DC Motor
4. Μπαταρία LIPO
5. Robot Chasis
6. Arduino IDE

Arduino

Όλοι ίσως γνωρίζετε το Arduino. η οποία είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και ταχέως εξελισσόμενη ηλεκτρονική πλατφόρμα με τόσους πίνακες και λογισμικό μικροελεγκτών. Για το ρομπότ που ακολουθεί τη σειρά μας, θα χρησιμοποιήσω το Arduino UNO που είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος πίνακας.

Το Arduino Nano είναι η καλύτερη επιλογή για να ξεκινήσετε με τα ηλεκτρονικά και την κωδικοποίηση, αν αυτή είναι η πρώτη σας εμπειρία με το Arduino Platform. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε Arduino Board για αυτό το έργο.

Αισθητήρας IR

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το ρομπότ που ακολουθεί θα ακολουθεί μια μαύρη γραμμή σε λευκό φόντο. Χρειαζόμαστε λοιπόν κάτι που θα «δει» τη γραμμή και θα πει στον ακόλουθο της γραμμής να ακολουθήσει τη γραμμή ή να γυρίσει αν φεύγει από τη γραμμή. Για το σκοπό αυτό, θα χρησιμοποιούμε έναν αισθητήρα IR (υπέρυθρο).

Βήμα 1: Ξεκινώντας με το PCB

Λήψη του PCB από το JLCPCB

Το EasyEDA είναι ένα πιο εύκολο αλλά ισχυρό online εργαλείο σχεδιασμού PCB, το οποίο επιτρέπει σε μηχανικούς ηλεκτρονικών, χάκερ, εκπαιδευτικούς, χομπίστες, κατασκευαστές και λάτρεις να σχεδιάσουν και να μοιραστούν τα σχήματα των έργων τους καθώς και τη διάταξη PCB. Αυτό είναι ένα εργαλείο σχεδίασης ενσωματωμένο κατάλογο εξαρτημάτων LCSC και υπηρεσία PCLC JLCPCB που βοηθά τους χρήστες να εξοικονομήσουν χρόνο για να μετατρέψουν τις ιδέες τους σε πραγματικά προϊόντα.

Με απλά λόγια, η διάταξη PCB μοιάζει με χάρτη. Ένας χάρτης που συνδέει όλα τα στοιχεία μεταξύ τους χρησιμοποιώντας αγώγιμα κομμάτια. Είναι αυτό το σχέδιο που αποτυπώνουμε σε έναν χαλκό επενδεδυμένο πίνακα που στη συνέχεια αναπτύσσεται σε PCB. Η τεχνολογία Surface Mount είναι η τεχνική της συναρμολόγησης PCB με την τοποθέτηση των εξαρτημάτων στην επιφάνεια της σανίδας. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή μέθοδο τοποθέτησης των εξαρτημάτων μέσω οπών και συγκόλλησης τους στην άλλη πλευρά, στο SMT, τα εξαρτήματα τοποθετούνται πάνω από τον πίνακα και τα καλώδια συγκολλούνται στην ίδια πλευρά.

Βήμα 2: Το κύκλωμα

Για να ξεκινήσετε, μεταβείτε πρώτα στον ιστότοπο EasyEDA και δημιουργήστε έναν δωρεάν λογαριασμό. Μεταβείτε στο "Editor" και δημιουργήστε ένα νέο έργο. Προς το παρόν, το JLCPCB διαθέτει 689 Βασικά εξαρτήματα και 30k+ Extended εξαρτήματα στη διάθεσή σας. Δείτε την πλήρη λίστα των εξαρτημάτων εδώ. Βεβαιωθείτε ότι έχετε προσθέσει τα στοιχεία αυτής της λίστας, ενώ σχεδιάζετε τα σχήματα στο EasyEDA. Μπορείτε ακόμη να αναζητήσετε τα εξαρτήματα και να ελέγξετε τη διαθεσιμότητά του.

Τώρα μπορείτε να ολοκληρώσετε τη διάταξή σας χρησιμοποιώντας ενσωματωμένα εργαλεία στο EasyEDA. Τώρα μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο Gerber και να το χρησιμοποιήσετε για την κατασκευή του PCB σας από το JLCPCB.

Το Gerber File περιέχει πληροφορίες σχετικά με το PCB σας, όπως πληροφορίες διάταξης PCB, πληροφορίες επιπέδου, πληροφορίες αποστάσεων, κομμάτια για να αναφέρουμε μερικά. Το αρχείο BOM ή το Υλικό του Περιεχομένου περιέχει τη λίστα με όλα τα στοιχεία στη Διάταξη. CPL (Component Placement List / Pick & Place File (PNP)), χρησιμοποιείται από αυτοματοποιημένες μηχανές συναρμολόγησης SMT για να καθορίσει πού πρέπει να βρίσκεται κάθε τμήμα στον πίνακα.

Βήμα 3: Παραγγελία του PCB

Μεταβείτε στον ιστότοπο JLCPCB και κάντε κλικ στο "Παράθεση τώρα" και ανεβάστε το αρχείο Gerber. Μόλις μεταφορτωθεί το αρχείο Gerber, θα σας εμφανίσει μια προεπισκόπηση της πλακέτας κυκλώματος. Βεβαιωθείτε ότι αυτή είναι η διάταξη PCB της πλακέτας που θέλετε. Κάτω από την προεπισκόπηση του PCB, θα δείτε τόσες πολλές επιλογές, όπως Ποσότητα PCB, Υφή, Πάχος, Χρώμα κ.λπ. Επιλέξτε όλα όσα είναι απαραίτητα για εσάς.

Κάντε κλικ στο "Συγκεντρώστε τις πλακέτες PCB σας".

Τώρα, θα πρέπει να ανεβάσετε το αρχείο BOM και CPL που κατεβάσαμε νωρίτερα. Επιλέξτε όλα τα στοιχεία που θέλετε να συναρμολογηθεί το JLCPCB στο PCB σας. Απλώς κάντε κλικ στο πλαίσιο επιβεβαίωσης για να επιλέξετε τα στοιχεία.

Σε αυτή τη σελίδα, μπορείτε να ελέγξετε την παραγγελία σας. Μπορείτε να ελέγξετε τη διάταξη, να δείτε όλα τα εξαρτήματα και εάν υπάρχει κάποιο πρόβλημα, μπορείτε να κάνετε κλικ στο "Επιστροφή" για να επεξεργαστείτε την παραγγελία σας.

Μόλις ολοκληρωθούν όλα, κάντε κλικ στο "Αποθήκευση στο καλάθι". Στην επόμενη σελίδα, μπορείτε να επιλέξετε μια επιλογή αποστολής και πληρωμής και να ελέγξετε με ασφάλεια. Μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε Paypal είτε Πιστωτική/Χρεωστική Κάρτα για να πληρώσετε.

Το PCB θα κατασκευαστεί και θα αποσταλεί εντός ημερών και θα παραδοθεί στο κατώφλι σας εντός της αναφερόμενης χρονικής περιόδου.

Βήμα 4: Συναρμολόγηση του ρομπότ

Τώρα ας αρχίσουμε να κατασκευάζουμε το Robot του Arduino Line Follower. Εδώ πρόκειται να κατασκευάσουμε ένα ρομπότ 4 τροχών, με 2 DC Motors συνδεδεμένα εκατέρωθεν (εμπρός) και δύο ομοίους τροχούς στην πίσω πλευρά. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, θα χρησιμοποιήσουμε τον πίνακα Arduino UNO για να λάβουμε είσοδο από τους αισθητήρες, να τους επεξεργαστούμε και να στείλουμε σήματα στο IC του οδηγού κινητήρα L293D για να οδηγήσουμε τον κινητήρα DC του Line Follow Robot Arduino.

Παρακάτω μπορείτε να εντοπίσετε το διάγραμμα του L293D IC. Όπως μπορείτε να δείτε έχει δύο ακίδες για την εισαγωγή τάσης. Ένα από αυτά είναι για την τροφοδοσία του εσωτερικού κυκλώματος του IC και το άλλο για την οδήγηση του κινητήρα.

Καρφίτσα 8 - Οδήγηση των κινητήρων - 4.5 V έως 33 V Pin 16 - Λειτουργία του IC - 5V Εάν τυχαίνει να αντιστρέψετε αυτή τη σύνδεση κατά λάθος, μπορεί να καείτε από το τσιπ. Αυτό το IC έχει δύο κυκλώματα H Bridge και έτσι μπορεί να ελέγχει δύο κινητήρες ξεχωριστά ταυτόχρονα. Η μία πλευρά αυτού του IC ελέγχει τον έναν κινητήρα και η άλλη πλευρά ελέγχει τον δεύτερο κινητήρα. Για να λειτουργήσει ο κινητήρας, ο πείρος Enable αυτής της πλευράς πρέπει να είναι Υψηλός.

Οι ακίδες ενεργοποίησης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα χρησιμοποιώντας PWM (Pulse Width Modulation). Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το L293D και τη λειτουργία του H-Bridge, ακολουθήστε τον παρακάτω σύνδεσμο. Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε τη λειτουργία ενός οδηγού κινητήρα H Bridge Έτσι έχουμε δύο τροχούς.

Πώς πηγαίνει αυτός ο ακόλουθος γραμμής μπροστά, πίσω, αριστερά ή δεξιά;

Η λογική είναι πολύ απλή. Όταν και οι δύο κινητήρες περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση (ρολόι ή αντίθετο ρολόι), ο ακόλουθος γραμμής arduino θα προχωρήσει προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Εάν και οι δύο κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση, η γραμμή που ακολουθεί το ρομπότ θα στρίψει αριστερά ή δεξιά.

Θα λάβετε το πλήρες διάγραμμα σύνδεσης εδώ -> Ολοκληρωμένο σεμινάριο παρακολούθησης γραμμών

Βήμα 5: Μεταφόρτωση κώδικα και πρώτη εκτέλεση

Ο κώδικας είναι πραγματικά εύκολο να κατανοηθεί και αν έχετε ερωτήσεις σχετικά με τους κωδικούς, μη διστάσετε να τον ρωτήσετε στα σχόλια ή στην κοινότητά μας. Θα λάβετε τον πλήρη κωδικό από εδώ.

Ανεβάστε τον κωδικό, ενεργοποιήστε και τοποθετήστε το Arduino Line Follower Robot σε μαύρη γραμμή και δείτε το ρομπότ σε δράση.

Είχε πλάκα? Στο επόμενο κεφάλαιο, θα σας δείξω πώς να συμπεριλάβετε τον αλγόριθμο PID στο Arduino Line Follower για να κάνετε το ρομπότ μας πιο ομαλό και γρήγορο ελέγχοντας την ταχύτητα του κινητήρα. Εγγραφείτε στο RootSaid για πιο φοβερά έργα.