LF oparty na PIC i unikanie robota: 16 kroków (ze zdjęciami)

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

Wstęp

W tej instrukcji nauczysz się robić lekkie podążanie i unikanie robota. Moje inspiracje czerpię z robotów imitujących zwyczajne ludzkie zachowania, np. nie wejdziesz po prostu na ścianę bez powodu. Twój mózg komunikuje się z twoimi mięśniami/narządami i natychmiast cię zatrzyma. Twój mózg działa bardzo podobnie do podstawowego mikrokontrolera odbierającego dane wejściowe i przetwarzającego je na dane wyjściowe, w tym przypadku mózg polega na twoich oczach w celu uzyskania informacji. Jednocześnie dopuszczalne jest wchodzenie w ścianę, gdy jest się niewidomym. Twój mózg nie otrzymuje sygnałów z twoich oczu i nie widzi ściany. Ten robot będzie nie tylko kompletną budową na końcu, ale także fajną nauką o podstawowych komponentach elektronicznych, majsterkowaniu i umiejętnościach projektowania, aby coś stworzyć i wiem, że ci się spodoba. Wiem, że istnieje wiele prostszych i bardziej konwencjonalnych metod, w których nie trzeba samemu budować obwodów i używać podstawowych modułów, aby osiągnąć ten sam wynik, ale zastosowałem inne podejście, poza tym, jeśli jesteś majsterkowiczem jak ja i szukasz nauczyć się czegoś nowego to idealny projekt dla Ciebie! Ten robot będzie podążał za światłem, a kiedy czujnik dotknie ściany, odwróci się i obróci, więc są to podstawowe funkcje tego robota. Mam nadzieję, że podoba Ci się mój projekt!

Krok 1: Lista materiałów

Elektronika

Rezystory

· Rezystor 10K, ¼ W (x20)

· Rezystor 2,2K, ¼ W (x10)

· 4,7K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Rezystor 1K, ¼ W (x10)

· Rezystor 220 omów, ¼ W (x4)

· Rezystor 22K ¼ W (x10)

Kondensatory

· 10szt ceramiki (x5)

· 2200uf elektrolityczny, 25V (x2)

· ceramika 10nf (x4)

Półprzewodniki

· Tranzystor mocy BD 139 NPN (x4)

· Tranzystor mocy BD 140 PNP (x4)

· Tranzystor BC 327 PNP (x4)

· Regulatory napięcia LM350 (x2)

· 741 wzmacniacz operacyjny (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Mikrokontroler PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (kolor do wyboru) (x3)

Sprzęt komputerowy

· Arkusze ze sklejki

· Nakrętka dystansowa 5mm x 60mm (x4)

· Śruba 5mm x 20mm (x8)

· Motoreduktory 12V 500mA (x2)

· Koła piankowe 60mm (x2)

· Złącza żeńskie wrzosowe (zworki) (x50)

· Akumulator silnika bramy 12 V, 7,2 Ah (opcjonalnie można użyć mniejszego akumulatora, ale upewnij się, że jest to 12 V).

· przewód 2mm (10m)

· Kołki złącza męskiego wrzosu (zworki) (x50)

· Rurki termokurczliwe 3mm (2m)

Krok 2: Budowanie obwodów

Budowanie obwodów jest dość proste, jest to wspaniałe doświadczenie edukacyjne dla tych, którzy nigdy wcześniej tego nie robili i dobra praktyka dla tych, którzy to zrobili. Zawsze możesz wypróbować inną metodę, ale wolę używać Veroboard, ponieważ łatwiej jest z ścieżkami do lutowania. Zalecam przed zbudowaniem rzeczywistego obwodu wykonanie modelu na tablicy chlebowej i zaprojektowanie układu Veroboard dla obwodu na papierze, brzmi to teraz jak dużo pracy, ale opłaci się przy budowaniu obwodów (szczególnie w przypadku punktów odniesienia).

Budowanie mostów H

H-Bridge to obwód odpowiedzialny za sterowanie silnikami, który odbiera sygnał z mikrokontrolera i zatrzymuje lub odwraca silniki (jest to zmodyfikowany mostek H z 4011, który działa jako obwód zabezpieczający i dodaje więcej funkcje kontrolne). Poniżej znajdują się obrazy schematu obwodu, układu płytki Vera i obwodu końcowego (pamiętaj o zbudowaniu 2 mostków H, po jednym dla każdego silnika).

Krok 3: Budowanie obwodów LDR

Obwody LDR działają jak oczy robota, który wyczuwa obecność światła i wysyła sygnał napięciowy do mikrokontrolera PIC, aby wzmocnić sygnał napięciowy dla PIC. Użyłem wzmacniacza operacyjnego 741. Pamiętaj, aby zbudować 2 obwody, po jednym na każde oko robota.

Krok 4: Budowanie obwodu wspierającego PIC

To jest obwód, który jest mózgiem robota.

Krok 5: Budowanie obwodów regulacji napięcia

Główne napięcie zasilające dochodzące do robota będzie wynosić 12 V, co oznacza, że w obwodach mostka H musi być regulator napięcia, ponieważ działają one na 9 V oraz na obwodach PIC i LDR, które działają na 5 V. Napięcie musi być również stabilne, aby nie uszkodzić elementów, te obwody będą regulować napięcie, pamiętaj o zbudowaniu 2 obwodów. (Wszystkie obrazy znajdują się poniżej). Po skompletowaniu obwodów ustaw je na właściwe napięcie przekręcając VR i mierząc multimetrem. Pamiętaj, że obwody LDR i PIC potrzebują +5V. A mostki H potrzebują +9V.

Krok 6: Dodawanie pinów do obwodu

Teraz, gdy zbudowałeś już swoje obwody, nadszedł czas na przylutowanie pinów nagłówka. Inną metodą jest przylutowanie drutu bezpośrednio do płytki, ale uważam, że zrywanie drutu jest wtedy częstsze. Aby określić, gdzie lutować piny, patrz układ Veroboard każdego obwodu, w klawiszach pod projektem obwodu znajdziesz symbole pinów nagłówka, a następnie po prostu spójrz na projekt obwodu, policz otwory na płytce, aby podążać za układ a następnie po prostu przylutuj pin. (Symbol, którego należy szukać, zostanie wyświetlony na obrazku). Pamiętaj, aby wybrać poprawny układ dla prawidłowego obwodu.

Krok 7: Przełamywanie śladów Veroboard

Twoje obwody są prawie gotowe; najważniejszą rzeczą do zrobienia jest teraz zerwanie torów na Veroboard. Ponownie postępuj zgodnie z tą samą zasadą, używając klawiszy na każdym obwodzie, aby określić, gdzie przełamać ścieżki, upewnij się, że przebijasz ścieżki przez całą drogę, użyłem noża rzemieślniczego (hobbystycznego). (Zostanie dostarczony obraz klucza i przykład przerwania toru).

Krok 8: Kodowanie PIC

Teraz, gdy ukończyłeś swoje obwody, możesz zacząć wykonywać główną część robota, kodowanie PIC, kodowanie PIC jest proste, kod został napisany w MPLab X, kod źródłowy i plik oprogramowania układowego (.hex) są dostarczane w pakiet zip. Aby sflashować oprogramowanie układowe do kontrolera PIC, możesz użyć dowolnego dostępnego programatora.

Krok 9: Wkładanie mikroczipów

Teraz, gdy już ukończyłeś większość swojej pracy z obwodami, nadszedł czas na ostatnią rzecz, włożenie mikroukładów. Jest to dość łatwe zadanie, ale nadal jest trudne, większość twoich mikroczipów jest sprzedawana w dziwnych gąbkach, kiedy kupujesz je w sklepie, możesz się zastanawiać, dlaczego, ale chipy są wrażliwe na ładunki elektrostatyczne, co oznacza, że nie możesz ich dotykać rękami, chyba że noszą statyczną opaskę. Obejmuje to 4011 i PIC, więc bądź ostrożny i nie dotykaj pinów tych mikrochipów, w przeciwnym razie je uszkodzisz. (Upewnij się, że wkładasz chip na właściwą stronę, zostanie podany przykład).

Krok 10: Testowanie obwodów

Twoje obwody są teraz kompletne; czas je przetestować! Aby przetestować swoje obwody będziesz potrzebował multimetru (multimetr to urządzenie mierzące różnice w napięciu, prądzie i rezystancji), na szczęście nowoczesny multimetr ma kilka dodatkowych funkcji. Przede wszystkim musisz wykonać podstawową kontrolę wizualną obwodu, sprawdzając, czy nie ma pęknięć, przerwań przewodów i rozłączeń. Gdy już jesteś zadowolony z tego, ważne jest, aby sprawdzić wszystkie polaryzacje w obwodzie, na przykład: tranzystory powinny być prawidłowe, a mikroukłady powinny być prawidłowo włożone. Następnie nadszedł czas, aby sprawdzić spód płytki drukowanej, sprawdzić wizualnie, czy nie ma zwarć między ścieżkami, a następnie po prostu weź nóż rzemieślniczy i po prostu pokrój go między metalowe ścieżki płytki, aby się upewnić. Ostatnią rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, są przerwy, obejrzyj każdą przerwę na torze, aby upewnić się, że tor jest uszkodzony na całej długości. Aby sprawdzić prawidłowo, należy dostosować ustawienia multimetru do ciągłości (obraz zostanie wyświetlony poniżej) i umieścić jedno doprowadzenie z jednej strony ścieżki Brocken, a drugie z drugiej strony, jeśli multimetr emituje sygnał dźwiękowy, przerwa jest uszkodzona i musisz to zrobić ponownie. Radzę przetestować każdy obwód indywidualnie, aby się nie pomylić. (Napraw wszystkie swoje błędy przed wykonaniem następnego kroku). Pamiętaj, aby prowadzić obwody z odpowiednią regulacją napięcia:

· Mostki H: 9V

· LDR + PIC: 5V

Krok 11: Montaż korpusu robota

Teraz, gdy skończyłeś pracę nad obwodem, nadszedł czas na majsterkowanie, teraz będziemy montować górną część robota. Górna część składa się zasadniczo ze wszystkich obwodów i czujników. Przede wszystkim musisz wywiercić otwory w płycie ze sklejki na nakrętki dystansowe i wkręty, wywiercić jeden centymetr z boku na każdym rogu (nie jest tak naprawdę ważne, gdzie zdecydujesz się wiercić otwory, o ile twoja konstrukcja jest stabilna i odpowiada do otworów wywierconych w dolnej płycie). Teraz jest jeszcze trochę wiercenia do zrobienia…..jeśli zdecydujesz się zamontować swoją deskę na nakrętkach dystansowych, musisz wywiercić dla nich motyki (zobacz średnicę nakrętki i odpowiednio dobierz wiertło), musisz również wywiercić otwory w swoim obwodu, zachowaj ostrożność, aby nie uszkodzić płytki i wybierz miejsce, w którym chcesz umieścić otwory zgodnie z układem płytki drukowanej (aby nie uszkodzić ścieżek). Inną łatwiejszą metodą jest po prostu przyklejenie desek do sklejki (przy tym staraj się trzymać mojego układu, mostków H zamontowanych z tyłu itp.)

Krok 12: Montaż korpusu robota (część 2)

Teraz, gdy zmontowałeś już górną część, czas na zmontowanie dolnej części. Na dole pomieszczą się wszystkie regulatory napięcia, silniki napędowe i kondensatory. Twoim pierwszym krokiem będzie zamontowanie silników na płycie ze sklejki. Preferuję dwa podstawowe sposoby montażu silników, albo montujesz je pośrodku panelu ze sklejki, albo po jednej stronie, którą wybierzesz. Jeśli zdecydujesz się zamontować silniki z boku, musisz pamiętać o zakupie przedniego koła zamachowego, aby pomóc robotowi w balansowaniu i samoczynnym manewrowaniu. Pamiętaj, aby wykonać kilka podstawowych pomiarów i kontroli przed prawidłowym zamontowaniem silników, polecam montaż silnika za pomocą opasek zaciskowych, które są tanie i łatwe do wykonania, najpierw przyklej silnik na gorąco zgodnie z żądanymi wymiarami, a następnie wywierć dwa otwory po dwóch stronach silnik w sklejce i po prostu użyj opaski, aby go przytrzymać (pamiętaj, aby odpowiednio zacisnąć suwak). Założenie regulatorów i kondensatorów będzie łatwe (improwizuj z przestrzenią jaką masz na sklejce) i zamontuj je metodą nakrętek dystansowych lub kleju na gorąco (polecam skleić kondensatory). Na koniec wywierć otwory do montażu górnej płyty (użyj tych samych pomiarów, co w górnej części), polecam wywiercić mniejsze otwory i wcisnąć nakrętki dystansowe.

Krok 13: Okablowanie

Teraz, gdy już zlutowałeś, sprawdziłeś i zamontowałeś swoje obwody, nadszedł czas, aby połączyć całość. Podstawą okablowania jest to, że wszystkie obwody zostaną ostatecznie podłączone do PIC, który będzie przetwarzał i wysyłał informacje, pamiętaj, że okablowanie jest bardzo ważne i musisz upewnić się, że wszystko jest w porządku. Ok, teraz jak podłączyć drut, teraz rozumiesz, dlaczego wybrałem metodę szpilki wrzosowej, ponieważ to ułatwia. Jeśli masz zworkę żeńską, możesz szybko połączyć ze sobą płytki, jeśli nie, możesz po prostu przylutować normalny przewód na wrzosie (zworki są lepsze, ponieważ jeśli masz pomylone piny, nie musisz lutować ponownie). Schemat połączeń zostanie przedstawiony na obrazku.

Krok 14: Dołączanie i łączenie czujek

Twój robot użyje dwóch czujników, aby wyczuć ścianę przed nim. Mocowanie czułków jest dość proste, zasadniczo dwa mikroprzełączniki działają jako lewy i prawy czujnik. Przyklej je na gorąco z przodu drugiej deski. Schemat połączeń połączeń zostanie przedstawiony poniżej. (Pamiętaj, aby znaleźć piny mikroprzełącznika np. COM).

Krok 15: Testowanie robota

Okej, to jest ten ekscytujący moment, na który czekałeś, aby w końcu po raz pierwszy odpalić swojego robota!! Nie podniecaj się teraz, to nigdy nie działa za pierwszym razem, jeśli tak, to JESTEŚ JEDEN SZCZĘŚLIWY BUDOWNICZY!! Teraz nie rozczaruj się, jeśli to nie zadziała, nie martw się, na pewno wkrótce. Poniżej sporządziłem listę wszystkich możliwych problemów, które możesz napotkać i jak je rozwiązać.

· Całość nic nie robi. Sprawdź obwody zasilania i połączenia z pinami zasilania płyty, a także sprawdź problemy z polaryzacją.

· Silniki obracające się w przeciwnych kierunkach. Zamień biegunowość jednego silnika, który powinien wysłać w drugą stronę, może to być również problem z programowaniem.

· Coś zaczyna palić lub czujesz, że coś jest naprawdę gorące. ZWARCIE!! Wyłączyć natychmiast, aby uniknąć uszkodzeń. Sprawdź wszystkie możliwe obwody, w tym połączenia przewodów.

· Silniki obracają się bardzo wolno. Zwiększ prąd do robota. Lub możliwy niedobór mostka H.

· Robot nie wykrywa poprawnie wiata. Dostosuj VR na obwodach LDR, może być problemem programowania.

· Robot zachowuje się nietypowo i robi dziwne rzeczy. Programowanie! Dokładnie sprawdź kod programowania.

· Robot nie wykrywa ściany. Sprawdź połączenia na mikroprzełącznikach.

Więc to są problemy, które przydarzyły się mojemu robotowi, jeśli masz nietypowy problem, możesz zmienić lub zmodyfikować moje projekty na lepsze, pamiętaj, że wszyscy się uczymy i nie ma czegoś takiego jak ideał.

Krok 16: Próba i błąd

Jeśli po wielu godzinach prób, sprawdzanie i testowanie robota nadal nie działa, nie rzucaj nim o ścianę, nie rozrywaj go i nie trać nadziei. Spróbuj wyjść na zewnątrz, zaczerpnąć świeżego powietrza lub po prostu spać na nim, miałem wiele takich chwil i wiesz dlaczego? Elektronika to jedno trudne hobby, jeden podzespół zawodzi – wszystko zawodzi. Nie zapomnij podzielić go na sekcje podczas testowania i zawsze miej otwarty umysł z projektem i układem. Bądź wolny i kreatywny i nigdy się nie poddawaj!!! Jeśli podobał Ci się mój projekt, zagłosuj na mnie w konkursie make it move, mam nadzieję, że się spodoba!