PIC Βασισμένο LF και αποφυγή ρομπότ: 16 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Εισαγωγή

Σε αυτό το διδακτικό θα μάθετε να κάνετε ένα ελαφρύ ρομπότ που ακολουθεί και αποφεύγει. Η έμπνευσή μου προέρχεται από ρομπότ που μιμούνται κοινή ανθρώπινη συμπεριφορά, για παράδειγμα δεν θα μπείτε απλά σε έναν τοίχο χωρίς λόγο. Ο εγκέφαλός σας επικοινωνεί με τους μυς/ όργανά σας και αμέσως θα σας σταματήσει. Ο εγκέφαλός σας λειτουργεί πολύ παρόμοια με έναν βασικό μικροελεγκτή που λαμβάνει εισόδους και τις επεξεργάζεται σε εξόδους, σε αυτήν την περίπτωση ο εγκέφαλός σας βασίζεται στα μάτια σας για πληροφορίες. Ταυτόχρονα είναι αποδεκτό να μπαίνεις σε έναν τοίχο όταν είσαι τυφλός. Ο εγκέφαλός σας δεν λαμβάνει εισροές από τα μάτια σας και δεν μπορεί να δει τον τοίχο. Αυτό το ρομπότ δεν θα είναι μόνο μια ολοκληρωμένη κατασκευή στο τέλος, αλλά μια δροσερή εμπειρία εκμάθησης για βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, DIY και δεξιότητες σχεδιασμού για να δημιουργήσετε κάτι, και ξέρω ότι θα το απολαύσετε. Γνωρίζω ότι υπάρχουν πολύ πιο εύκολες και συμβατικές μέθοδοι όπου δεν χρειάζεται να φτιάξετε μόνοι σας κυκλώματα και να χρησιμοποιήσετε βασικές ενότητες για να επιτύχετε το ίδιο αποτέλεσμα, αλλά έκανα μια πιο διαφορετική προσέγγιση, εκτός από το αν είστε DIY καρύδι όπως εγώ και ψάχνετε μάθετε κάτι νέο αυτό είναι το τέλειο έργο για εσάς! Αυτό το ρομπότ θα ακολουθήσει το φως και όταν ένας χαλαρός αγγίξει τον τοίχο θα αντιστραφεί και θα γυρίσει, οπότε αυτές είναι οι βασικές λειτουργίες για αυτό το ρομπότ. Ελπίζω να με απολαύσετε το έργο!

Βήμα 1: Λίστα υλικών

Τα ηλεκτρονικά

Αντιστάσεις

· Αντίσταση 10K, ¼ watt (x20)

· Αντίσταση 2,2K, ¼ watt (x10)

· 4,7K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Αντίσταση 1K, ¼ watt (x10)

· Αντίσταση 220 ohm, ¼ watt (x4)

· Αντίσταση 22K ¼ watt (x10)

Πυκνωτές

· 10pf κεραμικό (x5)

· 2200uf ηλεκτρολυτικό, 25V (x2)

· 10nf κεραμικό (x4)

Ημιαγωγοί

· BD 139 NPN τρανζίστορ ισχύος (x4)

· Τρανζίστορ ισχύος BD 140 PNP (x4)

· BC 327 τρανζίστορ PNP (x4)

· Ρυθμιστές τάσης LM350 (x2)

· 741 op-amp (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Μικροελεγκτής PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (χρώμα της επιλογής σας) (x3)

Σκεύη, εξαρτήματα

· Φύλλα από χαρτόνι από κόντρα πλακέ

· Παξιμάδι αποστάτη 5mm x 60mm (x4)

· Βίδα 5mm x 20mm (x8)

· Κινητήρες 12V 500mA (x2)

· Τροχοί αφρού 60mm (x2)

· Συνδετήρες θηλυκής ερείκης (άλτης) (x50)

· Μπαταρία μοτέρ 12V, 7,2Ah Gate (προαιρετική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μικρότερη μπαταρία, αλλά βεβαιωθείτε ότι είναι 12V).

· Σύρμα 2mm (10m)

· Καρφίτσες σύνδεσης αρσενικού heather (jumper) (x50)

· Σωλήνες θερμοσυρρίκνωσης 3mm (2m)

Βήμα 2: Δημιουργία κυκλωμάτων

Η οικοδόμηση των κυκλωμάτων είναι αρκετά απλή, αυτή είναι μια εξαιρετική εμπειρία εκμάθησης για εκείνους που δεν το έκαναν ποτέ πριν και καλή πρακτική για όσους έχουν. Μπορείτε πάντα να δοκιμάσετε μια διαφορετική μέθοδο, αλλά προτιμώ τη χρήση του Veroboard επειδή είναι πιο εύκολο με τα κομμάτια να περνούν για συγκόλληση. Σας συνιστώ πριν φτιάξετε το πραγματικό κύκλωμα να φτιάξετε ένα μοντέλο στον πίνακα ψωμιού και να σχεδιάσετε τη διάταξη Veroboard για το κύκλωμά σας σε χαρτί, αυτό ακούγεται σαν πολλή δουλειά τώρα, αλλά θα αποδώσει όταν κατασκευάζετε τα κυκλώματά σας (ειδικά για τα σημεία αναφοράς).

Κτίριο H-Bridges

Το H-Bridge είναι ένα κύκλωμα που είναι υπεύθυνο για την οδήγηση των κινητήρων σας, το οποίο λαμβάνει σήμα από τον μικροελεγκτή και είτε σταματά είτε αντιστρέφει τους κινητήρες (πρόκειται για τροποποιημένη γέφυρα H με το 4011 που λειτουργεί ως κύκλωμα προστασίας και προσθέτει περισσότερα χαρακτηριστικά ελέγχου). Παρακάτω είναι εικόνες του διαγράμματος κυκλώματος, της διάταξης της πλακέτας Vera και του τελικού κυκλώματος (Θυμηθείτε να φτιάξετε 2 H-Bridges, μία για κάθε κινητήρα).

Βήμα 3: Δημιουργία κυκλωμάτων LDR

Τα κυκλώματα LDR λειτουργούν ως μάτια στο ρομπότ που αισθάνεται την παρουσία φωτός και στέλνει σήμα τάσης στον μικροελεγκτή PIC, προκειμένου να ενισχυθεί το σήμα τάσης για το PIC, χρησιμοποίησα 741 λειτουργικό ενισχυτή. Θυμηθείτε να φτιάξετε 2 κυκλώματα, ένα για κάθε μάτι του ρομπότ.

Βήμα 4: Δημιουργία κυκλώματος υποστήριξης PIC

Αυτό είναι το κύκλωμα που είναι ο εγκέφαλος του ρομπότ.

Βήμα 5: Κυκλώματα ρύθμισης τάσης κτιρίου

Η κύρια παροχή τάσης που μπαίνει στο ρομπότ θα είναι 12V, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει ρυθμιστής τάσης στα κυκλώματα H-Bridge επειδή λειτουργούν σε 9V και στα κυκλώματα PIC και LDR που και τα δύο λειτουργούν σε 5V. Η τάση πρέπει επίσης να είναι σταθερή για να μην καταστραφούν τα εξαρτήματα, αυτά τα κυκλώματα θα ρυθμίσουν την τάση, θυμηθείτε να φτιάξετε 2 κυκλώματα. (Όλες οι εικόνες είναι παρακάτω). Αφού ολοκληρώσετε τα κυκλώματα, ρυθμίστε τα στη σωστή τάση, περιστρέφοντας το VR και μετρώντας χρησιμοποιώντας πολύμετρο. Θυμηθείτε ότι τα κυκλώματα LDR και PIC χρειάζονται +5V. Και οι H-Bridges χρειάζονται +9V.

Βήμα 6: Προσθήκη καρφιτσών στο κύκλωμα

Τώρα που δημιουργήσατε τα κυκλώματά σας, ήρθε η ώρα να κολλήσετε στις καρφίτσες κεφαλίδας. Μια άλλη μέθοδος είναι η συγκόλληση σύρματος απευθείας στον πίνακα, αλλά διαπιστώνω ότι τα σπασίματα των συρμάτων είναι πιο συνηθισμένα τότε. Για να καθορίσετε πού να κολλήσετε τις καρφίτσες στη διάταξη Veroboard κάθε κυκλώματος, στα πλήκτρα κάτω από το σχέδιο κυκλώματος θα βρείτε τα σύμβολα για τις ακίδες κεφαλίδας και, στη συνέχεια, απλώς κοιτάξτε το σχέδιο του κυκλώματός σας, μετρήστε τις τρύπες σας στον πίνακα για να ακολουθήσετε διάταξη και στη συνέχεια συγκολλήστε την καρφίτσα. (Το σύμβολο που πρέπει να αναζητήσετε θα εμφανιστεί σε μια εικόνα). Θυμηθείτε να επιλέξετε τη σωστή διάταξη για το σωστό κύκλωμα.

Βήμα 7: Breaking Tracks of Veroboard

Τα κυκλώματά σας έχουν σχεδόν τελειώσει. το πιο σημαντικό πράγμα που απομένει να κάνετε τώρα είναι να σπάσετε τα κομμάτια στο Veroboard. Ακολουθήστε ξανά την ίδια αρχή χρησιμοποιώντας τα πλήκτρα σε κάθε κύκλωμα για να καθορίσετε πού θα σπάσετε τα κομμάτια, βεβαιωθείτε ότι έχετε σπάσει τα κομμάτια μέχρι το τέλος, χρησιμοποίησα ένα μαχαίρι χειροτεχνίας (χόμπι). (Θα παρέχεται μια εικόνα του κλειδιού και ένα παράδειγμα διακοπής κομματιού).

Βήμα 8: Κωδικοποίηση του PIC

Τώρα που ολοκληρώσατε τα κυκλώματά σας, μπορείτε να αρχίσετε να κάνετε το κύριο μέρος του ρομπότ, κωδικοποιώντας το PIC, κωδικοποιώντας το PIC, ο κωδικός γράφτηκε στο MPLab X, ο πηγαίος κώδικας και το αρχείο υλικολογισμικού (.hex) παρέχονται σε το πακέτο zip. Για να αναβοσβήνει το υλικολογισμικό στον ελεγκτή PIC, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε διαθέσιμο προγραμματιστή.

Βήμα 9: Εισαγωγή μικροτσίπ

Τώρα που ολοκληρώσατε το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας σας με κυκλώματα, ήρθε η ώρα για το τελευταίο πράγμα, εισάγοντας τα μικροτσίπ. Αυτό είναι ένα αρκετά εύκολο έργο, αλλά είναι ακόμα δύσκολο, τα περισσότερα μικροτσίπ σας έρχονται με περίεργα σφουγγάρια όταν τα αγοράζετε από το κατάστημα, ίσως αναρωτηθείτε γιατί, αλλά τα τσιπ είναι στατικά ευαίσθητα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορείτε να τα αγγίξετε με τα χέρια σας, εκτός εάν φορούν στατική μπάντα. Αυτό περιλαμβάνει τα 4011 και το PIC, οπότε προσέξτε και μην αγγίζετε τις καρφίτσες αυτών των μικροτσίπ αλλιώς θα τις καταστρέψετε. (Βεβαιωθείτε ότι εισάγετε το τσιπ στη σωστή πλευρά, θα δοθεί ένα παράδειγμα).

Βήμα 10: Δοκιμή κυκλωμάτων

Τα κυκλώματά σας έχουν πλέον ολοκληρωθεί. ήρθε η ώρα να τα δοκιμάσουμε! Για να δοκιμάσετε τα κυκλώματά σας θα χρειαστείτε ένα πολύμετρο (ένα πολύμετρο είναι μια συσκευή που μετρά τις διαφορές τάσης, ρεύματος και αντίστασης), ευτυχώς το σύγχρονο πολύμετρο έχει μερικές ακόμη λειτουργίες. Πρώτα απ 'όλα πρέπει να κάνετε μια βασική οπτική επιθεώρηση του κυκλώματος, ελέγχοντας τυχόν ρωγμές, σπασίματα καλωδίων και αποσυνδέσεις. Αφού είστε ευχαριστημένοι με αυτό, είναι σημαντικό να ελέγξετε όλες τις πολικότητες στο κύκλωμα, για παράδειγμα: τα τρανζίστορ σας πρέπει να είναι σωστά και τα μικροτσίπ σας να τοποθετηθούν σωστά. Μετά από αυτό, ήρθε η ώρα να ελέγξετε την κάτω πλευρά της πλακέτας κυκλώματος, να ελέγξετε οπτικά τυχόν σορτς ανάμεσα στα κομμάτια και στη συνέχεια να βεβαιωθείτε ότι έχετε πάρει ένα μαχαίρι χειροτεχνίας και το κόβετε ανάμεσα στις μεταλλικές ράγες του πίνακα για να βεβαιωθείτε. Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να προσέξετε είναι τα διαλείμματα σας, κάντε μια οπτική επιθεώρηση κάθε διαλείμματος στο κύκλωμά σας για να βεβαιωθείτε ότι η πίστα έχει σπάσει σε όλη τη διαδρομή. Για να ελέγξετε σωστά, πρέπει να προσαρμόσετε τη ρύθμιση των πολυμέτρων σας στη συνέχεια (θα εμφανιστεί μια εικόνα παρακάτω) και να βάλετε το ένα καλώδιο στη μία πλευρά της πίστας Brocken και το άλλο καλώδιο στην άλλη πλευρά, εάν το πολύμετρο σας κάνει μπιπ το διάλειμμα σας είναι ελαττωματικό και πρέπει να το ξανακάνεις. Σας συμβουλεύω να δοκιμάσετε κάθε κύκλωμα ξεχωριστά για να μην μπερδευτείτε. (Διορθώστε όλα τα σφάλματά σας πριν κάνετε το επόμενο βήμα). Θυμηθείτε να λειτουργείτε τα κυκλώματα με σωστή ρύθμιση τάσης:

· H-Bridges: 9V

· LDR + PIC: 5V

Βήμα 11: Συναρμολόγηση σώματος ρομπότ

Τώρα που ολοκληρώθηκε το κύκλωμα, ήρθε η ώρα να κάνετε κάποια DIY, τώρα θα συναρμολογήσουμε το πάνω μέρος του ρομπότ. Το πάνω μέρος αποτελείται βασικά από όλα τα κυκλώματα και τους αισθητήρες. Πρώτα απ 'όλα πρέπει να ανοίξετε τρύπες στον πίνακα από κόντρα πλακέ για τα παξιμάδια και τις βίδες, να τρυπήσετε το ένα εκατοστό από την πλευρά σε κάθε γωνία (δεν είναι πραγματικά σημαντικό πού επιλέγετε να ανοίξετε τις τρύπες σας, εφόσον η δομή σας είναι σταθερή και αντιστοιχεί στις οπές που έχουν ανοίξει στον κάτω πίνακα). Τώρα υπάρχει κάποια άλλη διάτρηση για να κάνετε ….. αν επιλέξετε να τοποθετήσετε την σανίδα σας σε παξιμάδια διαχωριστή, πρέπει να τρυπήσετε τρύπες για αυτά (δείτε τη διάμετρο του παξιμαδιού σας και επιλέξτε το τρυπάνι ανάλογα), πρέπει επίσης να ανοίξετε τρύπες στο κύκλωμα, να είστε προσεκτικοί όταν το κάνετε αυτό για να μην καταστρέψετε την πλακέτα και επιλέξτε πού θέλετε να βρίσκονται οι οπές σύμφωνα με τη διάταξη της πλακέτας σας (για να μην καταστρέψετε κομμάτια). Μια άλλη ευκολότερη μέθοδος είναι να κολλήσω τις σανίδες πάνω στο κόντρα πλακέ (όταν το κάνω προσπαθήστε να τηρήσετε τη διάταξή μου, τα H-Bridges τοποθετημένα στο πίσω μέρος κλπ.)

Βήμα 12: Συναρμολόγηση σώματος ρομπότ (μέρος 2)

Τώρα που έχετε συναρμολογήσει το πάνω μέρος, ήρθε η ώρα να συναρμολογήσετε το κάτω μέρος. Στο κάτω μέρος θα υπάρχουν όλοι οι ρυθμιστές τάσης, οι κινητήρες οδήγησης και οι πυκνωτές. Το πρώτο σας βήμα θα είναι η τοποθέτηση των κινητήρων στον πίνακα από κόντρα πλακέ. Προτιμώ δύο βασικούς τρόπους τοποθέτησης κινητήρων, είτε τους τοποθετείτε στη μέση του πάνελ από κόντρα πλακέ είτε στη μία πλευρά της επιλογής σας. Εάν επιλέξετε να τοποθετήσετε κινητήρες στο πλάι, πρέπει να θυμηθείτε να αγοράσετε έναν μπροστινό σφόνδυλο για να βοηθήσετε το ρομπότ να ισορροπήσει και να χειριστεί σωστά. Θυμηθείτε να κάνετε κάποιες βασικές μετρήσεις και ελέγχους πριν τοποθετήσετε σωστά τους κινητήρες σας, συνιστώ να τοποθετήσετε τον κινητήρα με φερμουάρ καλωδίου που είναι φθηνό και εύκολο να ολοκληρωθεί, πρώτα κολλήστε θερμά τον κινητήρα σας σύμφωνα με τις επιθυμητές μετρήσεις και μετά ανοίξτε δύο τρύπες στις δύο πλευρές του μοτέρ στο κόντρα πλακέ και χρησιμοποιήστε απλά μια φερμουάρ για να το κρατήσετε (θυμηθείτε να σφίξετε σωστά το φερμουάρ σας). Η τοποθέτηση ρυθμιστικών και πυκνωτών θα είναι εύκολη (αυτοσχεδιάστε με το χώρο που έχετε στο κόντρα πλακέ) και τοποθετήστε τα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο παξιμάδι αποστάτη ή ζεστή κόλλα, (προτείνω να κολλήσετε τους πυκνωτές). Τέλος, ανοίξτε τρύπες για την τοποθέτηση της επάνω σανίδας (χρησιμοποιήστε τις ίδιες μετρήσεις που κάνατε στο επάνω μέρος), προτείνω να ανοίξετε μικρότερες τρύπες και να πιέσετε προσαρμόζοντας τα παξιμάδια του αποστάτη.

Βήμα 13: Καλωδίωση

Τώρα που συγκολλήσατε, ελέγξατε και τοποθετήσατε τα κυκλώματά σας, ήρθε η ώρα να συνδέσετε το σύνολο μαζί. Τα βασικά της καλωδίωσης είναι ότι όλα τα κυκλώματα θα συνδεθούν τελικά στο PIC, το οποίο θα επεξεργαστεί και θα στείλει πληροφορίες, θυμηθείτε ότι η καλωδίωσή σας είναι πολύ σημαντική και πρέπει να βεβαιωθείτε ότι όλα είναι σωστά. Εντάξει, τώρα για το πώς να καλωδιώσετε, τώρα καταλαβαίνετε γιατί επέλεξα να ακολουθήσω τη μέθοδο του heather pin επειδή το διευκολύνει. Αν έχετε θηλυκό καλώδιο jumper, μπορείτε να συνδέσετε γρήγορα τις σανίδες μεταξύ τους, αν όχι, μπορείτε απλά να κολλήσετε κανονικό σύρμα στον πείρο του ερείκου (οι βραχυκυκλωτήρες είναι καλύτεροι γιατί αν έχετε κάνει λάθος καρφίτσες δεν χρειάζεται να ξανακολλήσετε). Στην εικόνα θα εμφανιστεί ένα διάγραμμα καλωδίωσης.

Βήμα 14: Προσάρτηση και σύνδεση συνδετήρων

Το ρομπότ σας θα χρησιμοποιήσει δύο τσιμπητές για να αισθανθεί τον τοίχο μπροστά του. Η στερέωση των αχρωμάτων είναι αρκετά απλή, βασικά οι δύο μικροδιακόπτες του λειτουργούν ως αριστερό και δεξιό φορτιστή. Κολλήστε τα ζεστά στο μπροστινό μέρος της δεύτερης σανίδας σας. Το διάγραμμα κυκλώματος των συνδέσεων θα δοθεί παρακάτω. (Θυμηθείτε να καταλάβετε τις ακίδες μικροδιακόπτη, π.χ. COM).

Βήμα 15: Δοκιμή ρομπότ

Εντάξει, αυτή είναι η στιγμή που περιμένατε, για να πυροδοτήσετε επιτέλους το ρομπότ σας για πρώτη φορά !! Μην απομακρύνεστε πολύ τώρα αυτό δεν λειτουργεί ποτέ την πρώτη φορά, αν το κάνετε ΕΙΣΤΕ ΕΝΑ ΤΥΧΕΡΟ ΚΤΙΡΙΟ !! Τώρα μην απογοητευτείτε αν δεν λειτουργεί, μην ανησυχείτε σίγουρα σύντομα. Παρακάτω έχω κάνει μια λίστα με όλα τα πιθανά προβλήματα που μπορεί να αντιμετωπίσετε και πώς να τα λύσετε.

· Το όλο πράγμα δεν κάνει τίποτα. Ελέγξτε τα κυκλώματα τροφοδοσίας και τις συνδέσεις με τις ακίδες τροφοδοσίας της πλακέτας, ελέγξτε επίσης για προβλήματα πολικότητας.

· Κινητήρες που στρίβουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αντικαταστήστε την πολικότητα ενός κινητήρα που θα πρέπει να το στείλει αντίστροφα, μπορεί επίσης να είναι πρόβλημα προγραμματισμού.

· Κάτι αρχίζει να καπνίζει ή νιώθετε ότι κάτι είναι πραγματικά καυτό. ΣΥΝΤΟΜΟΣ ΚΥΚΛΟΣ !! Απενεργοποιήστε αμέσως για να αποφύγετε ζημιές. Ελέγξτε όλα τα πιθανά κυκλώματα, συμπεριλαμβανομένων των συνδέσεων καλωδίων.

· Οι κινητήρες στρίβουν πραγματικά αργά. Αυξήστε το ρεύμα στο ρομπότ. Or πιθανή έλλειψη H-Bridge.

· Το ρομπότ δεν αισθάνεται σωστά το φως. Προσαρμόστε το VR σε κυκλώματα LDR, μπορεί να είναι πρόβλημα προγραμματισμού.

· Το ρομπότ συμπεριφέρεται ασυνήθιστα και κάνει περίεργα πράγματα. Προγραμματισμός! Διπλός έλεγχος κώδικα προγραμματισμού.

· Ρομπότ που δεν αισθάνεται τον τοίχο. Ελέγξτε τις συνδέσεις σε μικροδιακόπτες.

Αυτά είναι λοιπόν τα προβλήματα που συνέβησαν στο ρομπότ μου, αν έχετε ένα ασυνήθιστο πρόβλημα, μη διστάσετε να αλλάξετε ή να τροποποιήσετε τα σχέδιά μου προς το καλύτερο, θυμηθείτε ότι όλοι μαθαίνουμε και δεν υπάρχει τέλειο.

Βήμα 16: Δοκιμή και σφάλμα

Εάν μετά από πολλές ώρες προσπάθειας, ο έλεγχος και ο έλεγχος του ρομπότ σας δεν λειτουργεί, μην το πετάξετε στον τοίχο, μην το σκίσετε και χάστε την ελπίδα. Δοκιμάστε να περπατήσετε έξω βγάζοντας καθαρό αέρα ή απλά κοιμηθείτε, έχω περάσει πολλές τέτοιες στιγμές και ξέρετε γιατί; Η ηλεκτρονική είναι ένα σκληρό χόμπι, ένα στοιχείο αποτυγχάνει- όλα αποτυγχάνουν. Μην ξεχάσετε να το χωρίσετε σε ενότητες κατά τη δοκιμή και να έχετε πάντα ανοιχτό μυαλό με το σχεδιασμό και τη διάταξη. Να είστε ελεύθεροι και δημιουργικοί και να μην τα παρατάτε ποτέ !!! Αν σας άρεσε το πρότζεκτ μου, ψηφίστε με στον διαγωνισμό make it move, ελπίζω να το απολαύσετε!