DIY Linefollower PCB: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτό το διδακτικό, θα σας δείξω πώς σχεδίασα και δημιούργησα το πρώτο μου PCB παρακάτω γραμμής.

Ο Linefollower θα πρέπει να ταξιδέψει γύρω από το parcour πάνω με ταχύτητα περίπου 0,7 m/s.

Για το έργο, επέλεξα το ATMEGA 32u4 AU ως χειριστήριο λόγω της απλότητας και της ευκολίας προγραμματισμού του. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για να ακολουθήσουν τη γραμμή είναι 6 οπτικοί αισθητήρες τύπου QRE1113GR. Αυτοί είναι αναλογικοί αισθητήρες. Επειδή χρησιμοποιούμε το όνομα ATMEGA, περιοριζόμαστε σε 6 αισθητήρες, επειδή αυτό το τσιπ έχει μόνο 6 αναλογικές θύρες.

Οι κινητήρες μας είναι μεταλλικοί κινητήρες 6V DC κινητήρες. Αυτά είναι μικροσκοπικά μοτέρ, αλλά είναι αρκετά ισχυρά για αυτή τη χρήση. Αυτοί οι κινητήρες θα τροφοδοτούνται από ένα H-Bridge, το DRV8833PWP, χρησιμοποιώντας PWM.

Αυτή είναι η καρδιά του Linefollower μας. Άλλες λεπτομέρειες θα εξηγηθούν παρακάτω.

Βήμα 1: Σχεδιάζοντας το Σχέδιο

Για να σχεδιάσω το σχέδιο και το PCB, χρησιμοποίησα το EAGLE. Αυτό είναι δωρεάν λογισμικό της Autodesk. Είναι λίγο μαθησιακή καμπύλη η χρήση αυτού του προγράμματος. Αλλά είναι καλό λογισμικό και είναι ΔΩΡΕΑΝ:)

Ξεκίνησα με την εισαγωγή του ATMEGA. Είναι σημαντικό να ελέγξετε το φύλλο δεδομένων αυτού του τσιπ. Πολλά εξαρτήματα που απαιτούνται για τη χρήση αυτού του τσιπ περιγράφονται στο φύλλο δεδομένων. Μετά την εισαγωγή όλων των απαιτούμενων εξαρτημάτων, άρχισα να εισάγω τη γέφυρα Η και τους αισθητήρες. Και πάλι, είναι σημαντικό να ελέγξετε αυτά τα φύλλα δεδομένων για να μάθετε πώς να τα συνδέσετε σε ποιες ακίδες του ATMEGA και ποια εξαρτήματα (αντιστάσεις, πυκνωτές …) χρειάζονται.

Πρόσθεσα το αρχείο με όλα τα συστατικά που χρησιμοποιήθηκαν.

Βήμα 2: Σχεδιασμός του PCB

Το PCB μου είναι διπλής όψης. Αυτό διευκολύνει την τοποθέτηση μιας μεγάλης ποικιλίας εξαρτημάτων σε ένα μικρό αποτύπωμα.

Και πάλι, ο σχεδιασμός αυτού δεν είναι εύκολο, χρειάζεται χρόνος για να μάθετε να χρησιμοποιείτε αυτό το λογισμικό, αλλά υπάρχουν πολλά εκπαιδευτικά βίντεο στο youtube που θα σας βοηθήσουν να προχωρήσετε.

Βεβαιωθείτε ότι κάθε ακίδα του ελεγκτή ή του στοιχείου είναι συνδεδεμένη με κάτι και ότι κάθε διαδρομή έχει το απαιτούμενο πλάτος.

Βήμα 3: Παραγγελία του PCB

Με τα τελειωμένα σχέδια, είστε έτοιμοι να παραγγείλετε!

Πρώτα θα πρέπει να εξάγετε τα σχέδια ως αρχεία gerber.

Παρήγγειλα τα PCB μου στο JLCPCB.com, το οποίο μπορώ να συστήσω ανεπιφύλακτα. Δίκαιες τιμές, γρήγορη αποστολή και πίνακες καλής ποιότητας.

Βήμα 4: Συγκόλληση του PCB σας

Αφού λάβετε τα PCB, μπορείτε να αρχίσετε να κολλάτε όλα τα εξαρτήματα σε αυτό.

Συνιστάται ιδιαίτερα η καλή ροή, ένας σταθμός συγκόλλησης με ρύθμιση θερμοκρασίας και ένας κάτοχος PCB.

Υπάρχουν καλά βίντεο στο youtube σχετικά με τον τρόπο συγκόλλησης εξαρτημάτων SMD (ο Louis Rossman είναι ήρωας σε αυτό).

Βήμα 5: Αναβοσβήνει το πρόγραμμα εκκίνησης

Αφού το PCB συγκολληθεί με επιτυχία, ήρθε η ώρα να αναβοσβήσετε το bootloader στο ATMEGA σας.

Ακολουθήστε αυτόν τον σύνδεσμο για να σας βοηθήσουμε σε αυτό:

Βήμα 6: Προγραμματισμός του ακόλουθου γραμμής

Αφού αναβοσβήσετε το πρόγραμμα εκκίνησης, θα έχετε πρόσβαση στο ακόλουθο πρόγραμμα γραμμής στο Arduino IDE.

Έγραψα το παρακάτω πρόγραμμα για τους ακόλουθους γραμμών.

Χρησιμοποιεί έναν ελεγκτή PID για να μπορεί να ακολουθεί τη γραμμή όσο το δυνατόν καλύτερα.

Βήμα 7: Διαμόρφωση του ελεγκτή PID

Για να διαμορφώσετε τον ελεγκτή PID, υπάρχουν μερικές τιμές για να ρυθμίσετε.

Kp: αυτή είναι η ενίσχυση, αυτή ρυθμίζει την ταχύτητα με την οποία ο ακόλουθος γραμμής αντιδρά σε ένα σφάλμα. Για να διαμορφώσετε τον ελεγκτή PID, συνιστάται να πλησιάσετε όσο το δυνατόν περισσότερο σε ένα σταθερό σύστημα, διαμορφώνοντας μόνο την τιμή Kp.

Ki: Αυτό ενσωματώνει το σφάλμα και έτσι, θα διορθώσει το σφάλμα αρκετά βάναυσο. Μετά τη διαμόρφωση του Kp, το Ki μπορεί να διαμορφωθεί, το Kp θα πρέπει να μειωθεί σε κανονικές συνθήκες για να είναι σε θέση να έχει ένα σταθερό σύστημα με την προσθήκη του Ki.

Kd: Αυτό διαφοροποιεί τα σφάλματα. Εάν ο ακόλουθος γραμμών ταλαντεύεται, το Kd θα πρέπει να αυξηθεί μέχρι να σταματήσει να ταλαντώνεται.