Ρομπότ καταδίωξης φωτιάς: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το έργο, θα δημιουργήσουμε ένα πυροσβεστικό ρομπότ που κυνηγά μια φλόγα και την σβήνει φυσώντας αέρα από έναν ανεμιστήρα.

Αφού τελειώσετε με αυτό το έργο, θα ξέρετε πώς να χρησιμοποιείτε αισθητήρες φλόγας με PICO, πώς να διαβάζετε την τιμή εξόδου τους και πώς να ενεργείτε σε αυτό και πώς να χρησιμοποιείτε αισθητήρες Darlington με κινητήρες DC και πώς να τους ελέγχετε. Αυτό φυσικά μαζί με ένα πολύ δροσερό πυροσβεστικό ρομπότ.

Προμήθειες

• PICO
• Αισθητήρας φλόγας
• Μικρός κινητήρας DC
• Μικρή προπέλα
• L298N H-Bridge οδηγός κινητήρα
• PCA9685 Πρόγραμμα οδήγησης PWM 12 καναλιών 16 καναλιών
• Κιτ σασί ρομπότ 2WD
• Μίνι σανίδα ψωμιού
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Βίδες και παξιμάδια

Βήμα 1: Σύνδεση του αισθητήρα φλόγας στο PICO

Ας ξεκινήσουμε με το πιο σημαντικό μέρος του πυροσβεστικού μας ρομπότ, που είναι η δυνατότητα ανίχνευσης πυρκαγιών όταν συμβαίνουν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο θα ξεκινήσουμε με τα εξαρτήματα που είναι υπεύθυνα για τον εντοπισμό της φωτιάς, αλλά πριν το κάνουμε, ας συναρμολογήσουμε το κιτ πλαισίου ρομπότ 2WD, καθώς θα κατασκευάσουμε το ρομπότ μας με βάση αυτό.

Θα χρησιμοποιήσουμε 3 αισθητήρες φλόγας σε αυτό το έργο και θα κάνουμε το ρομπότ να κινείται ανεξάρτητα χρησιμοποιώντας τις ενδείξεις τους, θα τους τοποθετήσουμε στη μέση, αριστερή και δεξιά πλευρά του σασί του ρομπότ. Και θα τοποθετηθούν με τέτοιο τρόπο ώστε να έχουν τη δυνατότητα να εντοπίσουν με ακρίβεια την πηγή της φλόγας και να την σβήσουν.

Πριν αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε τους αισθητήρες φλόγας, ας μιλήσουμε για το πώς λειτουργούν: οι μονάδες αισθητήρων φλόγας είναι κατασκευασμένες κυρίως από LED υπέρυθρων δέκτη που μπορούν να ανιχνεύσουν το υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από τις φλόγες και να στείλουν τα δεδομένα είτε ως ψηφιακή είτε ως αναλογική είσοδος. Σε περίπτωση που χρησιμοποιούμε αισθητήρα φλόγας που στέλνει ψηφιακή έξοδο.

Ακροδέκτες μονάδας αισθητήρα φλόγας:

• VCC: θετικό 5 βολτ, συνδεδεμένο με τον πείρο VCC του PICO.
• GND: αρνητικός πείρος, συνδεδεμένος με τον πείρο GND του PICO.
• D0: η ψηφιακή ακίδα εξόδου, συνδεδεμένη με το ψηφιακό PICO που θέλετε.

Ας το συνδέσουμε τώρα με το PICO μας για να δοκιμάσουμε τη λογική καλωδίωσης και κώδικα, για να βεβαιωθούμε ότι όλα λειτουργούν σωστά. Η σύνδεση των αισθητήρων φλόγας είναι πολύ εύκολη, απλώς συνδέστε το VCC και το GND των αισθητήρων στο VCC και το GND του PICO αντίστοιχα και, στη συνέχεια, συνδέστε τις ακίδες εξόδου ως εξής:

• D0 (δεξιός αισθητήρας φλόγας) → A0 (PICO)
• D0 (αισθητήρας μεσαίας φλόγας) → A1 (PICO)
• D0 (αριστερός αισθητήρας φλόγας) → A2 (PICO)

Βήμα 2: Κωδικοποίηση PICO με τους αισθητήρες φλόγας

Τώρα που έχουμε τους αισθητήρες φλόγας μας συνδεδεμένους με το PICO, ας ξεκινήσουμε την κωδικοποίηση ώστε να γνωρίζουμε ποιος αισθητήρας φλόγας έχει φλόγα μπροστά και ποιος όχι.

Λογική κώδικα:

• Ορίστε τις καρφίτσες PICO A0, A2 και A3 ως ακίδες εισόδου
• Διαβάστε κάθε τιμή εξόδου αισθητήρα
• Εκτυπώστε κάθε τιμή εξόδου αισθητήρα στη σειριακή οθόνη, έτσι ώστε να μπορούμε να διαγνώσουμε αν όλα λειτουργούν σωστά ή όχι.

Λάβετε υπόψη ότι οι αισθητήρες μας έχουν χαμηλή ένδειξη "0" όταν αισθάνονται φωτιά και υψηλή ένδειξη "1" όταν δεν αισθάνονται φωτιά.

Για να δοκιμάσετε τον κωδικό σας, ανοίξτε τη σειριακή οθόνη σας και δείτε πώς αλλάζει όταν έχετε φωτιά μπροστά του, σε σύγκριση με την εποχή που αλλάζει. Οι συνημμένες εικόνες έχουν τις ενδείξεις ότι δεν έχουν καθόλου φλόγα και τις ενδείξεις μιας μεμονωμένης φλόγας μπροστά από τον μεσαίο αισθητήρα.

Βήμα 3: Σύνδεση του ανεμιστήρα

Για να καταστεί αποτελεσματικό ένα πυροσβεστικό ρομπότ πρέπει να έχει την ικανότητα να καταπολεμά τη φωτιά και για αυτό θα δημιουργήσουμε έναν ανεμιστήρα που στοχεύουμε στη φωτιά και τον σβήνουμε. Και πρόκειται να δημιουργήσουμε αυτόν τον ανεμιστήρα χρησιμοποιώντας έναν μικρό κινητήρα DC με προπέλα εγκατεστημένη πάνω του.

Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε συνδέοντας τους κινητήρες DC μας. Οι κινητήρες DC έχουν υψηλή ισχύ ρεύματος, επομένως δεν μπορούμε να τους συνδέσουμε απευθείας με το PICO μας, καθώς μπορεί να προσφέρει μόνο 40 mA ανά καρφίτσα GPIO, ενώ ο κινητήρας χρειάζεται 100 mA. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα τρανζίστορ για να το συνδέσουμε και θα χρησιμοποιήσουμε το TIP122 Transistor, καθώς μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για να αυξήσουμε το ρεύμα που παρέχει ο PICO μας στο ποσό που χρειάζεται ο κινητήρας.

Θα προσθέσουμε τον κινητήρα DC και μια εξωτερική μπαταρία "PLACE HOLDER", για να παρέχουμε στον κινητήρα την απαιτούμενη ισχύ χωρίς να βλάψουμε το PICO μας.

Ο κινητήρας DC πρέπει να συνδεθεί ως εξής:

• Πείρος βάσης (TIP122) → D0 (PICO)
• Πείρος συλλέκτη (TIP122) lead Καλώδιο κινητήρα DC "Οι κινητήρες DC δεν έχουν πολικότητες, οπότε δεν έχει σημασία ποιος αγωγός"
• Καρφίτσα εκπομπής (TIP122) → GND
• Άδειο καλώδιο του κινητήρα DC → Θετικό (κόκκινο σύρμα) της εξωτερικής μπαταρίας

Μην ξεχάσετε να συνδέσετε το GND της μπαταρίας με το GND του PICO, καθώς αν δεν είναι συνδεδεμένο, το κύκλωμα δεν θα λειτουργήσει καθόλου

Η λογική κώδικα του ανεμιστήρα: ο κώδικας είναι πολύ απλός, απλώς θα τροποποιήσουμε τον κώδικα που έχουμε ήδη για να ενεργοποιήσουμε τον ανεμιστήρα όταν η μέτρηση του μεσαίου αισθητήρα είναι υψηλή και να απενεργοποιήσουμε τον ανεμιστήρα όταν η μέτρηση του μεσαίου αισθητήρα είναι χαμηλή.

Βήμα 4: Σύνδεση των Robot Car Motors

Τώρα που το ρομπότ μας μπορεί να εντοπίσει φωτιές και να τις σβήσει με έναν ανεμιστήρα όταν η φωτιά βρίσκεται ακριβώς μπροστά του. Isρθε η ώρα να δώσετε στο ρομπότ τη δυνατότητα να κινείται και να τοποθετείται μόνο του ακριβώς μπροστά στη φωτιά, ώστε να μπορεί να το σβήσει. Χρησιμοποιούμε ήδη το κιτ πλαισίου ρομπότ 2WD, το οποίο έρχεται με 2 γρανάζια DC που πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε.

Για να μπορέσετε να ελέγξετε την ταχύτητα και την κατεύθυνση λειτουργίας του μοτέρ DC, πρέπει να χρησιμοποιήσετε το L298N H-bridge μοτέρ οδήγησης, το οποίο είναι μια μονάδα οδηγού κινητήρα που έχει τη δυνατότητα να ελέγχει την ταχύτητα και την κατεύθυνση λειτουργίας του κινητήρα, με δυνατότητα τροφοδοσίας των κινητήρων από εξωτερική πηγή ενέργειας.

Ο οδηγός κινητήρα L298N χρειάζεται 4 ψηφιακές εισόδους για τον έλεγχο της κατεύθυνσης περιστροφής των κινητήρων και 2 εισόδους PWM για τον έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής των κινητήρων. Δυστυχώς, το PICO έχει μόνο έναν πείρο εξόδου PWM που δεν μπορεί να ελέγξει τόσο την κατεύθυνση όσο και την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα. Εδώ χρησιμοποιούμε τη μονάδα επέκτασης καρφιτσών PCA9685 PWM για να αυξήσουμε το PWM του PICO ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες μας.

Η καλωδίωση έγινε τώρα λίγο πιο δύσκολη, καθώς συνδέουμε 2 νέους κινητήρες μαζί με 2 μονάδες για να τους ελέγξουμε. Αλλά, αυτό δεν θα είναι πρόβλημα αν ακολουθήσετε τα προβλεπόμενα σχήματα και βήματα:

Ας ξεκινήσουμε με τη μονάδα PCA9685 PWM:

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

Τώρα, ας συνδέσουμε τη μονάδα οδηγού κινητήρα L298N:

Ας ξεκινήσουμε συνδέοντάς το με την πηγή ενέργειας:

• +12 (μονάδα L298N) → Θετικό κόκκινο σύρμα (μπαταρία)
• GND (μονάδα L298N) → GND

Για να ελέγξετε την κατεύθυνση περιστροφής των κινητήρων:

• In1 (μονάδα L298N) → PWM 0 ακίδων (PCA9685)
• In2 (μονάδα L298N) → PWM 1 ακίδων (PCA9685)
• In3 (μονάδα L298N) → PWM 2 ακίδων (PCA9685)
• In4 (μονάδα L298N) → PWM 3 ακίδων (PCA9685)

Για να ελέγξετε την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα:

• enableA (μονάδα L298N) → PWM 4 ακίδων (PCA9685)
• enableB (μονάδα L298N) → PWM 5 ακίδων (PCA9685)

Ο οδηγός κινητήρα L298N μπορεί να παράγει ρυθμιζόμενα +5 βολτ, τα οποία θα χρησιμοποιήσουμε για να ενεργοποιήσουμε το PICO μας:

+5 (μονάδα L298N) → Vin (PICO)

Μην συνδέσετε αυτόν τον ακροδέκτη εάν το PICO τροφοδοτείται μέσω USB

Τώρα που τα έχουμε όλα συνδεδεμένα, θα προγραμματίσουμε το ρομπότ να κινείται μόνο του για να αντιμετωπίσει απευθείας τη φλόγα και να ενεργοποιήσει τον ανεμιστήρα.

Βήμα 5: Ολοκληρώνοντας τον κώδικα

Τώρα που τα έχουμε συνδέσει όλα σωστά, ήρθε η ώρα να τα κωδικοποιήσουμε, ώστε να λειτουργήσει επίσης. Και αυτά είναι τα πράγματα που θέλουμε να ολοκληρώσει ο κώδικας μας:

Εάν αισθανθεί φωτιά κατευθείαν (ο μεσαίος αισθητήρας αντιλαμβάνεται τη φωτιά), τότε το ρομπότ κινείται ακριβώς προς αυτό μέχρι να φτάσει στην καθορισμένη απόσταση και να ενεργοποιήσει τον ανεμιστήρα

Εάν αισθανθεί φωτιά στη δεξιά πλευρά του ρομπότ (ο δεξιός αισθητήρας αντιλαμβάνεται τη φωτιά), τότε το ρομπότ περιστρέφεται έως ότου η φωτιά είναι ακριβώς μπροστά από το ρομπότ (ο μεσαίος αισθητήρας), και στη συνέχεια κινείται προς αυτό μέχρι να φτάσει στην καθορισμένη απόσταση και ανοίγει τον ανεμιστήρα

Εάν αισθανθεί φωτιά στην αριστερή πλευρά του ρομπότ, θα κάνει το ίδιο όπως παραπάνω. Αλλά, θα στρίψει προς τα αριστερά αντί για δεξιά.

Και αν δεν αισθάνεται καθόλου φωτιά, όλοι οι αισθητήρες θα βγάλουν Υ HIGHΗΛΗ τιμή, σταματώντας το ρομπότ.

Βήμα 6: Τελείωσες

Σε αυτό το έργο, μάθαμε πώς να διαβάζουμε την έξοδο του αισθητήρα και να λαμβάνουμε μέτρα ανάλογα με αυτό, πώς να χρησιμοποιούμε το τρανζίστορ Darlington με κινητήρες DC και πώς να ελέγχουμε τους κινητήρες DC. Και χρησιμοποιήσαμε όλες τις γνώσεις μας για να δημιουργήσουμε ένα ρομπότ πυρόσβεσης ως εφαρμογή. Το οποίο είναι πολύ ωραίο x)

Μην διστάσετε να κάνετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις μπορεί να έχετε στα σχόλια ή στον ιστότοπό μας mellbell.cc. Και όπως πάντα, συνέχισε να φτιάχνεις:)