Jak zrobić Line Follower za pomocą Arduino: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

By miniProjectsminiProjectsObserwuj Więcej autora:

Informacje: Zajrzyj na mój kanał YouTube, gdzie znajdują się podobne projekty. Więcej o miniprojektach »

Jeśli zaczynasz pracę z robotyką, jeden z pierwszych projektów dla początkujących zawiera następcę linii. Jest to specjalny samochodzik z możliwością poruszania się po linii, która zwykle jest koloru czarnego i kontrastuje z tłem.

Zacznijmy.

Krok 1: Wideo

Załączony obszerny film. Proszę spójrz.

Krok 2: Główne bloki

Możemy podzielić wyznacznika linii na cztery główne bloki. Czujniki fotodiody IR, sterownik silnika, arduino nano/kod i podwozie samochodu zabawkowego wraz z plastikowymi kołami i silnikami 6V DC. Spójrzmy na te bloki jeden po drugim.

Krok 3: Moduł fotodiody IR (część 1 z 3)

Zadaniem czujnika fotodiody IR w śledzącym linię jest wykrycie, czy pod spodem znajduje się czarna linia. Światło podczerwone emitowane przez diodę IR odbija się od powierzchni znajdującej się pod spodem, aby zostać przechwycone przez fotodiodę. Prąd płynący przez fotodiodę jest proporcjonalny do otrzymywanych fotonów, a fizyka mówi, że czarny kolor pochłania promieniowanie podczerwone, dlatego jeśli mamy czarną linię pod fotodiodą, otrzymuje ona mniej fotonów, co skutkuje mniejszym prądem w porównaniu do tego, gdyby pod nią miał powierzchnię odbijającą, taką jak biała.

Przekształcimy ten sygnał prądowy na sygnał napięciowy, który arduino może odczytać za pomocą digitalRead w następnym kroku.

Krok 4: Moduł fotodiody IR (część 2 z 3)

Prąd fotodiody jest przepuszczany przez rezystor 10 kΩ, aby wytworzyć proporcjonalny spadek napięcia, nazwijmy go Vphoto. Jeśli pod spodem znajduje się biała powierzchnia, prąd fotodiody wzrasta, a co za tym idzie Vphoto, natomiast dla czarnej powierzchni oba maleją. Vphoto jest podłączony do nieodwracającego terminala opamp LM741. W tej konfiguracji, jeśli napięcie na zacisku nieodwracającym (+) jest większe niż napięcie na zacisku odwracającym (-), wyjście opamp jest ustawione na WYSOKI i NISKI na odwrót. Ostrożnie ustawiamy napięcie na bolcu odwracającym, aby było pomiędzy odczytem napięcia dla kolorów białych i czarnych za pomocą potencjometru. W ten sposób wyjście tego obwodu jest wysokie dla koloru białego i niskie dla koloru czarnego, co jest idealne do odczytu dla arduino.

Załączone obrazy oznaczyłem w kolejności powyższego opisu dla lepszego zrozumienia.

Krok 5: Moduł fotodiody IR (część 3 z 3)

Tylko jeden czujnik fotodiody IR nie wystarczy do stworzenia śledzenia linii, ponieważ nie będziemy znać kierunku wyjścia, aby skompensować użycie silników. Dlatego użyłem modułu czujnika zawierającego 6 obwodów fotodiod IR pokazanych na załączonym obrazku. 6 fotodiod IR jest umieszczonych jako 3 klastry w parze po 2. Jeśli klaster centralny pokazuje kolor czarny, a pozostałe dwa to kolor biały, możemy iść dalej. Jeśli lewy klaster jest czarny, musimy obrócić wyznawcę w lewo, aby utrzymać wyznawcę na ścieżce. To samo dotyczy prawego klastra.

Krok 6: Sterownik silnika

Do poruszania popychacza używam dwóch silników 6V DC, które są sterowane za pomocą sterownika silnika L293D. Jeśli silnik jest podłączony w sposób pokazany na załączonym obrazku nr 4, ustawienie włączenia i pinu 1A na wysoki oraz pinu 2A na niski powoduje ruch silnika w jednym kierunku. Aby przesunąć go w innym kierunku należy zamienić stan pinów 2A i 1A. Nie będziemy potrzebować dwukierunkowego momentu, ponieważ obserwujący zawsze poruszają się do przodu. Aby skręcić w lewo wyłączamy lewy silnik, podczas gdy prawy silnik pracuje i na odwrót.

Krok 7: Arduino Nano i kod

5V arduino nano działające z częstotliwością 16 MHz decyduje o tym, czy zwolennik musi skręcić w prawo, czy w lewo. Decyzje podejmowane są na podstawie odczytu matrycy czujników fotodiod IR. Załączony kod arduino reguluje ruch followera. Poniższy akapit przedstawia widok z góry kodu arduino.

Początkowo deklarujemy 6 pinów czujnika i 4 piny silnika. W konfiguracji ustawiamy piny silnika na wyjście, ponieważ domyślnym trybem jest wejście. W pętli najpierw odczytujemy wszystkie piny czujnika, po czym następuje łańcuch instrukcji if-else, które decydują o ruchu obserwatora. Niektóre stwierdzenia pomagają mu iść naprzód. Niektóre stwierdzenia pomagają mu się zatrzymać, a inne pozwalają mu iść w lewo lub w prawo.

Przejrzyj kod i daj mi znać, jeśli napotkasz jakieś problemy.

Krok 8: Schemat i ZAKOŃCZENIE

Ostatecznie wszystko zostało poskładane według załączonego schematu za pomocą kilku przewodów i płytki stykowej. Więc masz to, linia za samochodzikiem.

Dziękuje za przeczytanie.

Mam nadzieję, że w komentarzach zobaczysz obraz swojego obserwatora linii.