Robot ścigający ogień: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

W tym projekcie stworzymy robota strażackiego, który goni płomień i gasi go, dmuchając na niego powietrzem z wentylatora.

Po zakończeniu tego projektu dowiesz się, jak używać czujników płomienia z PICO, jak odczytywać ich wartość wyjściową i jak na nią reagować, a także jak używać czujników Darlington z silnikami prądu stałego i jak nimi sterować. To oczywiście wraz z bardzo fajnym robotem przeciwpożarowym.

Kieszonkowe dzieci

• PICO
• Czujnik płomienia
• Mały silnik prądu stałego
• Małe śmigło
• Sterownik silnika mostka H L298N
• PCA9685 12-bitowy 16-kanałowy sterownik PWM
• Zestaw podwozia robota 2WD
• Mini płytka do krojenia chleba
• Przewody połączeniowe
• Śruby i nakrętki

Krok 1: Podłączanie czujnika płomienia do PICO

Zacznijmy od najważniejszej części naszego robota przeciwpożarowego, czyli zdolnością do wykrywania pożarów w momencie ich wystąpienia. Dlatego zaczniemy od komponentów odpowiedzialnych za wykrywanie pożaru, ale zanim to zrobimy, zmontujmy nasz zestaw podwozia robota 2WD, ponieważ zbudujemy na jego podstawie naszego robota.

W tym projekcie użyjemy 3 czujników płomienia, a robot będzie poruszał się niezależnie, korzystając z ich odczytów, umieścimy te czujniki pośrodku, lewej i prawej stronie podwozia robota. Zostaną one umieszczone w taki sposób, aby mieć możliwość dokładnego wskazania źródła płomienia i jego gaszenia.

Zanim zaczniemy korzystać z czujników płomienia, porozmawiajmy o tym, jak działają: moduły czujników płomienia składają się głównie z diod LED odbiornika podczerwieni, które mogą wykrywać światło podczerwone emitowane przez płomienie i przesyłać dane jako wejście cyfrowe lub analogowe, w naszym przypadku będziemy używać czujnika płomienia, który wysyła sygnał cyfrowy.

Wyprowadzenia modułu czujnika płomienia:

• VCC: dodatnie 5 V, połączone z pinem VCC PICO.
• GND: pin ujemny, połączony z pinem GND PICO.
• D0: cyfrowy pin wyjściowy, połączony z żądanym cyfrowym na PICO.

Podłączmy go teraz do naszego PICO, aby przetestować nasze okablowanie i logikę kodu, aby upewnić się, że wszystko działa poprawnie. Podłączenie czujników płomienia jest bardzo proste, wystarczy podłączyć VCC i GND czujników odpowiednio do VCC i GND PICO, a następnie podłączyć piny wyjściowe w następujący sposób:

• D0 (prawy czujnik płomienia) → A0 (PICO)
• D0 (czujnik środkowego płomienia) → A1 (PICO)
• D0 (lewy czujnik płomienia) → A2 (PICO)

Krok 2: Kodowanie PICO za pomocą czujników płomienia

Teraz, gdy mamy podłączone czujniki płomienia do PICO, zacznijmy kodować, abyśmy wiedzieli, który czujnik płomienia ma przed nim płomień, a który nie.

Logika kodu:

• Ustaw piny PICO A0, A2 i A3 jako piny INPUT
• Przeczytaj każdą wartość wyjściową czujnika
• Wydrukuj wartość wyjściową każdego czujnika na monitorze szeregowym, abyśmy mogli zdiagnozować, czy wszystko działa poprawnie, czy nie.

Należy pamiętać, że nasze czujniki mają niski odczyt „0”, gdy wyczuwają ogień, i wysoki odczyt „1”, gdy nie wykrywają ognia.

Aby przetestować swój kod, otwórz monitor szeregowy i zobacz, jak zmienia się, gdy masz przed sobą ogień, w porównaniu do tego, kiedy to robi. Załączone obrazy zawierają odczyty dotyczące braku płomienia oraz odczyty pojedynczego płomienia przed środkowym czujnikiem.

Krok 3: Podłączanie wentylatora

Aby robot przeciwpożarowy był skuteczny, musi mieć zdolność walki z ogniem, a do tego stworzymy wentylator, którym będziemy celować w ogień i go gasić. I stworzymy ten wentylator za pomocą małego silnika prądu stałego z zainstalowanym śmigłem.

Zacznijmy więc od podłączenia naszych silników prądu stałego. Silniki prądu stałego mają duży pobór prądu, dlatego nie możemy ich bezpośrednio podłączyć do naszego PICO, ponieważ może on zaoferować tylko 40 mA na pin GPIO, podczas gdy silnik potrzebuje 100 mA. Dlatego musimy użyć tranzystora, aby go połączyć, a będziemy używać tranzystora TIP122, ponieważ możemy go użyć do podniesienia prądu dostarczanego przez nasze PICO do wartości potrzebnej przez silnik.

Zamierzamy dodać nasz silnik prądu stałego i zewnętrzną baterię „PLACE HOLDER”, aby zapewnić silnikowi potrzebną moc bez szkody dla naszego PICO.

Silnik prądu stałego należy podłączyć w następujący sposób:

• Sworzeń bazowy (TIP122) → D0 (PICO)
• Kołek kolektora (TIP122) → Przewód silnika prądu stałego "Silniki prądu stałego nie mają polaryzacji, więc nie ma znaczenia który przewód"
• Pin emitera (TIP122) → GND
• Pusty przewód silnika prądu stałego → Dodatni (czerwony przewód) akumulatora zewnętrznego

Nie zapomnij połączyć GND akumulatora z GND PICO, tak jakby nie był podłączony, obwód w ogóle nie będzie działał

Logika kodu wentylatora: kod jest bardzo prosty, po prostu zmodyfikujemy kod, który już mamy, aby włączyć wentylator, gdy odczyt czujnika środkowego jest wysoki, i wyłączyć wentylator, gdy odczyt czujnika środkowego jest niski.

Krok 4: Podłączanie silników samochodu robota

Teraz, gdy nasz robot może wykrywać pożary i gasić je za pomocą wentylatora, gdy ogień jest bezpośrednio przed nim. Czas dać robotowi możliwość poruszania się i ustawiania go bezpośrednio przed ogniem, aby mógł go ugasić. Używamy już naszego zestawu podwozia robota 2WD, który jest dostarczany z 2 przekładniami DC, z których będziemy korzystać.

Aby móc kontrolować prędkość i kierunek pracy silnika prądu stałego, musisz użyć sterownika silnika L298N H-bridge, który jest modułem sterownika silnika, który ma możliwość kontrolowania prędkości i kierunku pracy silnika, z możliwością zasilania silników z zewnętrznego źródła zasilania.

Sterownik silnika L298N potrzebuje 4 wejść cyfrowych do sterowania kierunkiem obrotów silników oraz 2 wejść PWM do sterowania prędkością obrotową silników. Niestety, PICO ma tylko jeden pin wyjściowy PWM, który nie może kontrolować zarówno kierunku, jak i prędkości obrotowej silnika. W tym miejscu używamy modułu rozszerzenia pinów PWM PCA9685, aby zwiększyć PWM PICO do naszych potrzeb.

Okablowanie stało się teraz nieco trudniejsze, ponieważ podłączamy 2 nowe silniki wraz z 2 modułami do ich sterowania. Ale to nie będzie problemem, jeśli będziesz postępować zgodnie z dostarczonymi schematami i krokami:

Zacznijmy od modułu PCA9685 PWM:

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

Teraz podłączmy moduł sterownika silnika L298N:

Zacznijmy od podłączenia go do naszego źródła zasilania:

• +12 (moduł L298N) → Dodatni przewód czerwony (akumulator)
• GND (moduł L298N) → GND

Aby kontrolować kierunek obrotów silników:

• In1 (moduł L298N) → pin PWM 0 (PCA9685)
• In2 (moduł L298N) → PWM 1 pin (PCA9685)
• In3 (moduł L298N) → 2 pin PWM (PCA9685)
• In4 (moduł L298N) → 3 pin PWM (PCA9685)

Aby kontrolować prędkość obrotową silnika:

• enableA (moduł L298N) → PWM 4 pin (PCA9685)
• enableB (moduł L298N) → PWM 5 pin (PCA9685)

Sterownik silnika L298N może wyprowadzać regulowane napięcie +5 woltów, którego użyjemy do zasilania naszego PICO:

+5 (moduł L298N) → Vin (PICO)

Nie podłączaj tego pinu, jeśli PICO jest zasilany przez USB

Teraz, gdy wszystko jest już połączone, zaprogramujemy robota, aby poruszał się bezpośrednio w stronę płomienia i włączał wentylator.

Krok 5: Dokończenie kodu

Teraz, gdy mamy wszystko prawidłowo połączone, nadszedł czas, aby to zakodować, aby działało również. A oto rzeczy, które chcemy, aby nasz kod osiągnął:

Jeśli wyczuje ogień na wprost (czujnik środkowy wykryje ogień), robot porusza się w prawo, aż osiągnie zadaną odległość i włączy wentylator

Jeśli wykryje ogień po prawej stronie robota (prawy czujnik wykrywa ogień), robot obraca się, aż ogień znajdzie się tuż przed robotem (czujnik środkowy), a następnie porusza się w jego kierunku, aż osiągnie ustawioną odległość i włącza wentylator

Jeśli wyczuje ogień po lewej stronie robota, zrobi to samo, co powyżej. Ale skręci w lewo zamiast w prawo.

A jeśli w ogóle nie wykryje żadnego pożaru, wszystkie czujniki wygenerują wartość WYSOKA, zatrzymując robota.

Krok 6: Gotowe

W tym projekcie nauczyliśmy się odczytywać sygnał wyjściowy czujnika i podejmować w zależności od niego działania, jak używać tranzystora Darlingtona z silnikami prądu stałego oraz jak sterować silnikami prądu stałego. Wykorzystaliśmy całą naszą wiedzę, aby stworzyć robota przeciwpożarowego jako aplikację. Co jest całkiem fajne x)

Nie wahaj się zadawać pytań w komentarzach lub na naszej stronie internetowej mellbell.cc. I jak zawsze, rób dalej:)