LF на основе PIC и избегающий робот: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Вступление

В этом руководстве вы научитесь легко следовать за роботом и избегать его. Мое вдохновение исходит от роботов, имитирующих обычное человеческое поведение, например, вы не просто войдете в стену без причины. Ваш мозг связывается с вашими мышцами / органами и немедленно останавливает вас. Ваш мозг работает очень похоже на базовый микроконтроллер, получающий входные данные и обрабатывающий их в выходные данные, в этом случае ваш мозг полагается на ваши глаза для получения информации. В то же время, когда слепой, можно зайти в стену. Ваш мозг не получает информации от ваших глаз и не может видеть стену. Этот робот будет не только законченной сборкой в конце, но и отличным опытом изучения основных электронных компонентов, DIY и дизайнерских навыков для создания чего-либо, и я знаю, что вам это понравится. Я знаю, что есть гораздо более простые и традиционные методы, при которых вам не нужно самостоятельно создавать схемы и использовать базовые модули для достижения того же результата, но я выбрал более другой подход, кроме того, если вы такой же фанатик, как я, и ищете узнайте что-то новое, это идеальный проект для вас! Этот робот будет следовать за светом, и когда щуп коснется стены, он обратится и повернется, так что это основные функции для этого робота. Надеюсь, вам понравится мой проект!

Шаг 1: Список материалов

Электроника

Резисторы

· Резистор 10 кОм, ¼ ватт (x20)

· Резистор 2,2 кОм, Вт (x10)

· 4,7K VR (x2)

· 10К VR (x2)

· Резистор 1 кОм, ватт (x10)

· Резистор 220 Ом, ¼ Вт (x4)

· Резистор 22 кОм ¼ ватт (x10)

Конденсаторы

· Керамика 10 пф (x5)

· 2200 мкФ электролитический, 25 В (x2)

· 10nf керамика (x4)

Полупроводники

· Силовой транзистор BD 139 NPN (x4)

· Силовой транзистор BD 140 PNP (x4)

· Транзистор BC 327 PNP (x4)

· Стабилизаторы напряжения LM350 (x2)

· 741 операционный усилитель (2 шт.)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Микроконтроллер PIC16F628A (x1)

· LED 5мм (цвет на ваш выбор) (x3)

Аппаратное обеспечение

· Листы фанерные плиты

· Распорная гайка 5 мм x 60 мм (x4)

· Болт 5 мм x 20 мм (x8)

· Мотор-редукторы 12В 500мА (2 шт.)

· Колеса из пенопласта 60 мм (2 шт.)

· Вересковые розетки (перемычки) (50 шт.)

· Батарея двигателя ворот 12 В, 7,2 Ач (можно использовать дополнительную батарею меньшего размера, но убедитесь, что она на 12 В).

· Проволока 2мм (10м)

· Штекерные контакты разъема "вереск" (перемычка) (x50)

· Термоусадочная трубка 3 мм (2 м)

Шаг 2: построение схем

Строить схемы довольно просто, это отличный учебный опыт для тех, кто никогда не делал этого раньше, и хорошая практика для тех, кто делал это. Вы всегда можете попробовать другой метод, но я предпочитаю использовать Veroboard, потому что это проще с переходящими дорожками для пайки. Я рекомендую перед построением реальной схемы сделать модель на макетной плате и разработать макет Veroboard для вашей схемы на бумаге, это звучит как большая работа сейчас, но она окупится при построении ваших схем (особенно для контрольных точек).

Строительство H-мостов

H-мост - это схема, которая отвечает за привод ваших двигателей, которая получает сигнал от микроконтроллера и либо останавливает, либо реверсирует двигатели (это модифицированный H-мост с 4011, который действует как схема защиты и добавляет больше функции управления). Ниже приведены изображения принципиальной схемы, макета платы Vera и окончательной схемы (не забудьте построить 2 H-моста, по одному для каждого двигателя).

Шаг 3: построение схем LDR

Цепи LDR действуют как глаза робота, которые ощущают присутствие света и отправляют сигнал напряжения на микроконтроллер PIC, чтобы усилить сигнал напряжения для PIC. Я использовал операционный усилитель 741. Не забудьте построить 2 контура, по одной на каждый глаз робота.

Шаг 4: Построение схемы поддержки PIC

Это схема, которая является мозгом робота.

Шаг 5: Создание схем регулирования напряжения

Основное напряжение, поступающее на робота, будет составлять 12 В, это означает, что в цепях H-моста должен быть регулятор напряжения, потому что они работают от 9 В, а также от цепей PIC и LDR, которые работают от 5 В. Напряжение также должно быть стабильным, чтобы не повредить компоненты, эти цепи будут регулировать напряжение, не забудьте построить 2 цепи. (Все изображения ниже). После того, как вы соберете цепи, установите их на правильное напряжение, повернув VR и измерив мультиметром. Помните, что для схем LDR и PIC требуется +5 В. А для H-мостов нужно + 9В.

Шаг 6: Добавление контактов в схему

Теперь, когда вы построили свои схемы, пришло время припаять контакты разъема. Другой метод - припаять провод прямо к плате, но я считаю, что в этом случае чаще случаются обрывы проводов. Чтобы определить, где припаять контакты, посмотрите на макет Veroboard каждой схемы, в клавишах под схемой вы найдете символы для контактов заголовка, а затем просто посмотрите на свою схему, посчитайте свои отверстия на плате, чтобы следовать разводка, а затем просто припаять штифт. (Символ, который вы должны искать, будет представлен на изображении). Не забудьте выбрать правильный макет для правильной схемы.

Шаг 7: Новые пути Veroboard

Ваши схемы почти закончены; Самое важное, что осталось сделать, - это сломать следы на Veroboard. Снова следуйте тому же принципу, используя ключи на каждой цепи, чтобы определить, где ломать дорожки, убедитесь, что вы сломали дорожки полностью, я использовал ремесленный (хобби) нож. (Будет предоставлено изображение ключа и пример разрыва дорожки).

Шаг 8: кодирование PIC

Теперь, когда вы завершили свои схемы, вы можете приступить к основной части робота, кодировать PIC, кодировать PIC просто, код был написан в MPLab X, исходный код и файл прошивки (.hex) предоставлены в zip-пакет. Чтобы прошить прошивку на PIC-контроллер, вы можете использовать любой доступный программатор.

Шаг 9: Установка микрочипов

Теперь, когда вы выполнили большую часть своей работы со схемами, пришло время для последней вещи - установки микрочипов. Это довольно простая задача, но все же сложно, большинство ваших микрочипов имеют странные губки, когда вы покупаете их в магазине, вы можете задаться вопросом, почему, но чипы чувствительны к статическому электричеству, что означает, что вы не можете дотронуться до них руками, если вы не носят статичную ленту. Это включает в себя 4011 и PIC, поэтому будьте осторожны и не касайтесь контактов этих микрочипов, иначе вы их повредите. (Убедитесь, что вы вставляете чип с правильной стороны, пример будет предоставлен).

Шаг 10: Тестирование схем

Теперь ваши схемы завершены; пора их протестировать! Для проверки ваших схем вам понадобится мультиметр (мультиметр - это устройство, которое измеряет разницу в напряжении, токе и сопротивлении), к счастью, современный мультиметр имеет еще несколько функций. Прежде всего, вы должны провести базовый визуальный осмотр цепи, проверяя наличие трещин, обрывов проводов и обрывов. После того, как вы будете довольны этим, важно проверить все полярности в цепи, например: ваши транзисторы должны быть правильными, а ваши микрочипы должны быть правильно вставлены. После этого пришло время проверить нижнюю часть печатной платы, визуально проверить наличие коротких замыканий между дорожками, а затем просто убедиться, что возьмите ремесленный нож и просто надрежьте его между металлическими дорожками платы, чтобы убедиться. Последнее, на что следует обратить внимание, - это ваши обрывы. Сделайте визуальный осмотр каждого обрыва в вашей цепи, чтобы убедиться, что трасса полностью прорвана. Для правильной проверки вам необходимо отрегулировать настройку мультиметров на непрерывность (изображение будет предоставлено ниже) и подвести один провод к одной стороне дорожки Брокена, а другой - к другой стороне, если ваш мультиметр издает звуковой сигнал, ваш разрыв неисправен и вам нужно сделать это заново. Советую тестировать каждую схему индивидуально, чтобы не запутаться. (Исправьте все свои ошибки, прежде чем делать следующий шаг). Не забудьте запустить цепи с правильным регулированием напряжения:

· H-мосты: 9 В

· LDR + PIC: 5 В

Шаг 11: Сборка корпуса робота

Теперь, когда работа над схемой завершена, пора заняться своими руками, теперь мы будем собирать верхнюю часть робота. Верхняя часть в основном состоит из всех схем и датчиков. Прежде всего вам нужно просверлить отверстия в фанерной доске для распорных гаек и винтов, просверлить по одному сантиметру сбоку на каждом углу (не очень важно, где вы выберете отверстия, если ваша конструкция устойчива и соответствует в отверстия, просверленные на нижней доске). Теперь осталось еще немного сверлить ….. если вы решите установить свою доску на распорные гайки, вам нужно просверлить для них мотыги (посмотрите диаметр вашей гайки и выберите сверло соответственно), вам также необходимо просверлить отверстия в вашей цепи, будьте осторожны при этом, чтобы не повредить плату, и выберите, где вы хотите, чтобы отверстия были в соответствии с компоновкой вашей печатной платы (чтобы не повредить дорожки). Другой более простой метод - просто приклеить доски к фанере (при этом старайтесь придерживаться моей схемы, H-образных мостов, установленных сзади и т. Д.)

Шаг 12: Сборка корпуса робота (часть 2)

Теперь, когда вы собрали верхнюю часть, пришло время собрать нижнюю часть. Внизу разместятся все регуляторы напряжения, приводные двигатели и конденсаторы. Вашим первым шагом будет установка моторов на фанерную доску. Я предпочитаю два основных способа установки двигателей: вы устанавливаете их в центре фанерной панели или на одной из сторон по вашему выбору. Если вы решите установить двигатели сбоку, не забудьте приобрести передний маховик, чтобы помочь роботу сбалансировать и правильно маневрировать. Не забудьте выполнить некоторые базовые измерения и проверки перед правильной установкой двигателей, я рекомендую установить двигатель с помощью кабельных стяжек, которые дешевы и просты в сборке, сначала приклейте двигатель горячим клеем в соответствии с вашими желаемыми размерами, а затем просверлите два отверстия с двух сторон двигателя. двигатель в фанере и просто используйте стяжку, чтобы удерживать его (не забудьте затянуть застежку-молнию как следует). Надеть регуляторы и конденсаторы будет легко (импровизируйте с пространством, которое у вас есть на фанере) и установите их с помощью метода распорной гайки или горячего клея (я рекомендую приклеивать конденсаторы). Наконец, просверлите отверстия для крепления верхней доски (используйте те же размеры, что и на верхней части), я рекомендую просверлить отверстия меньшего размера и запрессовать их с помощью распорных гаек.

Шаг 13: Подключение

Теперь, когда вы спаяли, проверили и смонтировали свои схемы, пришло время соединить все это вместе. Основы подключения заключаются в том, что все цепи в конечном итоге будут подключены к PIC, который будет обрабатывать и отправлять информацию, помните, что ваша проводка очень важна, и вы должны убедиться, что все правильно. Хорошо, теперь о том, как подключить, теперь вы понимаете, почему я выбрал метод вересковой булавки, потому что он упрощает его. Если у вас есть перемычка-мама, вы можете быстро соединить платы вместе, в противном случае вы можете просто припаять нормальный провод к вересковому штырю (перемычки лучше, потому что, если у вас ошибочные контакты, вам не нужно повторно паять). Схема подключения будет представлена на изображении.

Шаг 14: Присоединение и подключение щупов

Ваш робот будет использовать два щупальца, чтобы почувствовать стену перед собой. Присоединить щупы довольно просто, в основном это два микровыключателя, которые действуют как левый и правый щупы. Приклейте их горячим способом на лицевую сторону второй доски. Принципиальная схема подключений будет представлена ниже. (Не забудьте выяснить контакты микропереключателя, например, COM).

Шаг 15: Тестирование робота

Хорошо, это захватывающий момент, которого вы так долго ждали, чтобы наконец впервые запустить своего робота !! Не волнуйтесь, это никогда не сработает с первого раза, если это так. ВЫ - ОДИН УДАЧНЫЙ СТРОИТЕЛЬ !! Не расстраивайтесь, если это не сработает, не волнуйтесь, это обязательно скоро. Ниже я составил список всех возможных проблем, с которыми вы можете столкнуться, и способы их решения.

· Всё это ничего не делает. Проверьте цепи питания и соединения с выводами питания платы, а также проверьте полярность.

· Двигатели вращаются в противоположных направлениях. Поменяйте полярность одного двигателя, он должен вращаться в другую сторону, это также может быть проблемой программирования.

· Что-то начинает дымиться или вы чувствуете, что что-то действительно горячее. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ!! Немедленно выключите, чтобы избежать повреждений. Проверьте все возможные цепи, включая соединения проводов.

· Моторы вращаются очень медленно. Увеличьте ток к роботу. Или возможная нехватка H-моста.

· Робот неправильно воспринимает свет. Регулировка VR на цепях LDR может быть проблемой программирования.

· Робот ведет себя необычно и делает странные вещи. Программирование! Дважды проверьте программный код.

· Робот не чувствует стену. Проверьте соединения на микровыключателях.

Итак, это проблемы, которые случились с моим роботом. Если у вас возникла необычная проблема, не стесняйтесь менять или модифицировать мои конструкции к лучшему, помните, что мы все учимся, и нет такой вещи, как идеальный.

Шаг 16: Метод проб и ошибок

Если после многих часов попыток, проверки и тестирования ваш робот все еще не работает, не бросайте его о стену, не рвите и не теряйте надежду. Попробуйте выйти на улицу, просто подышать свежим воздухом или просто поспать на нем, у меня было много таких моментов, и вы знаете, почему? Электроника - одно упорное хобби, один компонент выходит из строя - все терпит неудачу. Не забывайте разбивать его на разделы во время тестирования и всегда относитесь непредвзято к дизайну и макету. Будьте свободны и креативны и никогда не сдавайтесь !!! Если вам понравился мой проект, пожалуйста, проголосуйте за меня в конкурсе «Сделай так». Надеюсь, он вам понравится!