LF basat en PIC i robot per evitar: 16 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Introducció

En aquest instructiu aprendràs a fer un robot lleuger seguint i evitant. La meva inspiració prové de robots que imiten el comportament humà comú, per exemple, no només entrareu en una paret sense cap motiu. El cervell es comunica amb els músculs / òrgans i immediatament l’aturarà. El vostre cervell funciona de manera similar a un microcontrolador bàsic que rep entrades i les processa en sortides, en aquest cas el cervell confia en els vostres ulls per obtenir informació. Al mateix temps, és acceptable entrar a una paret quan un és cec. El vostre cervell no rep aportacions dels vostres ulls i no pot veure la paret. Aquest robot no només serà una versió completa al final, sinó una experiència d’aprenentatge fantàstica sobre components electrònics bàsics, bricolatge i habilitats de disseny per crear alguna cosa, i sé que us agradarà. Sé que hi ha molts mètodes més fàcils i convencionals en què no heu de crear circuits vosaltres mateixos i fer servir mòduls bàsics per aconseguir el mateix resultat, però vaig adoptar un enfocament més diferent, a més si sou una femella de bricolatge com jo i busqueu aprèn alguna cosa nova, aquest és el projecte perfecte per a tu! Aquest robot seguirà la llum i quan un palpador toqui la paret invertirà i girarà, de manera que aquestes són les funcions bàsiques d’aquest robot. Espero que gaudiu del meu projecte!

Pas 1: Llista de materials

L’electrònica

Resistències

· 10K resistència, ¼ watt (x20)

· Resistència de 2,2 K, ¼ watt (x10)

· 4,7 K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Resistència de 1 K, ¼ watt (x10)

· Resistència de 220 ohm, ¼ watt (x4)

· Resistència de 22K ¼ watt (x10)

Condensadors

· 10pf ceràmica (x5)

· 2200uf electrolític, 25V (x2)

· Ceràmica de 10nf (x4)

Semiconductors

· Transistor de potència BD 139 NPN (x4)

· Transistor de potència BD 140 PNP (x4)

· Transistor PNP BC 327 (x4)

· Reguladors de tensió LM350 (x2)

· 741 amplificador operatiu (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Microcontrolador PIC16F628A (x1)

· LED de 5 mm (el color que trieu) (x3)

Maquinari

· Fulls de taulers contraxapats

· Femella espaiadora de 5 mm x 60 mm (x4)

· Pern de 5 mm x 20 mm (x8)

· Motors dentats 12V 500mA (x2)

· Rodes d'escuma de 60 mm (x2)

· Connectors femella bruc (pont) (x50)

· Bateria del motor de porta de 12 V, 7,2 Ah (opcional, es pot utilitzar una bateria més petita però assegureu-vos que sigui de 12 V).

· Cable de 2 mm (10 m)

· Pins masculins del connector de bruc (pont) (x50)

· Tub retràctil de 3 mm (2 m)

Pas 2: Construir circuits

Construir els circuits és bastant senzill, és una experiència d’aprenentatge fantàstica per a aquells que no ho han fet mai i una bona pràctica per a aquells que ho han fet. Sempre podeu provar un mètode diferent, però prefereixo fer servir Veroboard perquè és més fàcil que les pistes es puguin soldar. Abans de construir el circuit real, us recomano fer un model a la placa de pa i dissenyar el disseny de Veroboard per al vostre circuit en paper, ara sona molt de treball, però pagarà la pena en construir els vostres circuits (especialment per als punts de referència)).

Construcció de ponts en H

El pont H és un circuit que s’encarrega de la conducció dels motors que rep el senyal del microcontrolador i que atura o inverteix els motors (es tracta d’un pont H modificat amb el 4011 que actua com a circuit de protecció i n’afegeix més funcions de control). A continuació es mostren les imatges del diagrama del circuit, el disseny de la placa Vera i el circuit final (recordeu-vos de construir 2 ponts H, un per a cada motor).

Pas 3: Construir circuits LDR

Els circuits LDR actuen com a ulls del robot que detecta la presència de llum i envia un senyal de tensió al microcontrolador PIC, per tal d’amplificar el senyal de tensió del PIC que he utilitzat un amplificador operacional 741. Recordeu construir dos circuits, un per a cada ull del robot.

Pas 4: Construir el circuit de suport PIC

Aquest és el circuit que és el cervell del robot.

Pas 5: Construir circuits de regulació de la tensió

El subministrament de tensió principal que entrarà al robot serà de 12V, això vol dir que hi ha d’haver un regulador de tensió als circuits del pont H perquè funcionen a 9V i als circuits PIC i LDR que funcionen a 5V. La tensió també ha de ser estable per no danyar components, aquests circuits regularan la tensió, recordeu-vos de construir 2 circuits. (Totes les imatges es mostren a continuació). Després de completar els circuits, ajusteu-los al voltatge correcte girant el VR i mesurant-lo amb diversos metres. Recordeu que els circuits LDR i PIC necessiten + 5V. I els ponts H necessiten + 9V.

Pas 6: Afegir pins al circuit

Ara que heu construït els vostres circuits, és hora de soldar-vos als passadors de capçalera. Un altre mètode és soldar filferro directament al tauler, però trobo que els trencaments de filferro són més habituals aleshores. Per determinar on es poden soldar els pins a la disposició de Veroboard de tots els circuits, a les tecles que hi ha a sota del disseny del circuit trobareu els símbols dels pins de capçalera i, a continuació, només heu de mirar el disseny del vostre circuit, compteu els forats del tauler per seguir disseny i després només heu de soldar el passador. (El símbol que heu de buscar apareixerà en una imatge). Recordeu que heu de triar el disseny correcte per al circuit correcte.

Pas 7: trencar pistes de Veroboard

Els vostres circuits estan gairebé acabats; el més important que queda per fer ara és trencar les vies del Veroboard. Torneu a seguir el mateix principi mitjançant les tecles de cada circuit per determinar on trencar les pistes, assegureu-vos de trencar-les completament, he utilitzat un ganivet artesanal (hobby). (Es proporcionarà una imatge de la clau i un exemple de salt de pista).

Pas 8: Codificació del PIC

Ara que heu completat els circuits, podeu començar a fer la part principal del robot, codificar el PIC, codificar el PIC és senzill, el codi s’ha escrit en MPLab X, el codi font i el fitxer de firmware (.hex) es proporcionen a el paquet zip. Per fer passar el firmware al controlador PIC, podeu utilitzar qualsevol programador disponible.

Pas 9: Inserció de microxips

Ara que heu completat la major part del vostre treball amb circuits, és hora d’acabar amb la inserció dels microxips. Aquesta és una tasca bastant senzilla, però encara és complicada, la majoria dels vostres microxips es presenten en esponges estranyes quan les compres a la botiga. Us podeu preguntar per què, però els xips són sensibles a l’estàtica, cosa que significa que no els podeu tocar amb les mans a menys que porten una banda estàtica. Això inclou els 4011’s i el PIC, així que aneu amb compte i no toqueu els pins d’aquests microxips, ja que els danyareu. (Assegureu-vos que esteu inserint el xip al costat correcte, es proporcionarà un exemple).

Pas 10: proves de circuits

Els vostres circuits ja s’han completat; és hora de provar-los! Per provar els vostres circuits, necessitareu un multímetre (un multímetre és un dispositiu que mesura les diferències de tensió, corrent i resistència), per sort, el multímetre modern té algunes funcions més. Primer de tot, heu de fer una inspecció visual bàsica del circuit, comprovant si hi ha esquerdes, trencaments de cables i desconnexions. Després que n’estigueu contents, és important comprovar totes les polaritats del circuit, per exemple: els transistors haurien de ser la manera correcta i els microxips haurien d’estar inserits correctament. Després d’això, és hora de comprovar la part inferior de la placa de circuit, comprovar si hi ha curts entre les vies visualment i, a continuació, només per assegurar-se que agafeu un ganivet artesanal i tanqueu-lo entre les vies metàl·liques de la placa per assegurar-vos. L’últim que cal tenir en compte són les pauses, feu una inspecció visual de cada interrupció del circuit per assegurar-vos que la pista estigui trencada fins al final. Per comprovar-ho correctament, heu d’ajustar la configuració del multímetre a la continuïtat (es proporcionarà una imatge a continuació) i posar un cable a un costat de la pista de Brocken i l’altre a l’altre costat, si el multímetre emet un so, el vostre salt és defectuós i cal tornar a fer-ho. Aconsello provar cada circuit individualment per no confondre’s. (Corregiu tots els vostres errors abans de fer el següent pas). Recordeu d’executar els circuits amb una regulació de tensió adequada:

· Ponts H: 9V

· LDR + PIC: 5V

Pas 11: Muntatge del cos del robot

Ara que el vostre circuit s’ha acabat, és hora de fer bricolatge, ara muntarem la part superior del robot. La part superior consisteix bàsicament en tots els circuits i sensors. Primer de tot, heu de foradar els taulers i cargols espaiadors del taulell de fusta contraxapada, foradar un centímetre de costat a cada cantonada (no és realment important allà on trieu fer els forats sempre que la vostra estructura sigui estable i correspongui als forats practicats al tauler inferior). Ara hi ha alguna perforació més per fer … Si decidiu muntar el tauler sobre femelles espaiadores, heu de foradar-les (consulteu el diàmetre de la femella i trieu la broca en conseqüència), també heu de perforar circuit, tingueu precaució quan feu això per no danyar la placa i trieu on voleu que es trobin els forats segons el disseny de la vostra placa de circuit (per no danyar les pistes). Un altre mètode més senzill és enganxar les taules a la fusta contraxapada (en fer-ho, intenteu mantenir-vos en la meva disposició, els ponts H muntats a la part posterior, etc.)

Pas 12: Muntatge del cos del robot (part 2)

Ara que heu muntat la part superior, és hora de muntar la part inferior. A la part inferior s'ubicaran tots els reguladors de tensió, els motors d'accionament i els condensadors. El primer pas serà muntar els motors a la placa de fusta contraxapada. Prefereixo dues maneres bàsiques de muntar motors, ja sigui muntant-los al centre del tauler de fusta contraxapada o en un dels vostres costats. Si decidiu muntar motors al lateral, heu de recordar de comprar un volant davanter que ajudi el robot a equilibrar-se i maniobrar-lo correctament. Recordeu que heu de fer algunes mesures i comprovacions bàsiques abans de muntar correctament els vostres motors. Us recomano muntar el motor amb tirants per cable, que és barat i fàcil de completar. motor a la fusta contraxapada i només heu d’utilitzar una corbata amb cremallera per subjectar-la (recordeu d’estrenyir-la correctament). Posar els reguladors i els condensadors serà fàcil (improviseu amb l’espai que teniu a la fusta contraxapada) i muntar-los mitjançant el mètode de rosca espaiadora o cola calenta (us recomano enganxar els condensadors). Finalment, practiqueu forats per muntar el tauler superior (utilitzeu les mateixes mesures que heu fet a la part superior), us recomano perforar forats més petits i premeu per introduir les femelles espaiadores.

Pas 13: cablejat

Ara que heu soldat, comprovat i muntat els vostres circuits, és hora de connectar-ho tot. El bàsic del cablejat és que tots els circuits es connectaran al PIC, que processarà i enviarà informació, recordeu que el cablejat és molt important i heu d'assegurar-vos que tot sigui correcte. D’acord, ara per saber com connectar-lo, ara veieu per què he escollit anar amb el mètode del pin de bruc perquè ho fa més fàcil. Si teniu filferro femení, podeu connectar ràpidament les taules, si no, només podeu soldar filferro normal al passador de bruc (els ponts són millors perquè si heu equivocat els passadors no heu de tornar a soldar). Es proporcionarà un esquema de cablejat a la imatge.

Pas 14: connectar i connectar palpadors

El robot utilitzarà dos palpadors per detectar la paret que hi ha al davant. Col·locar els palpadors és bastant senzill, bàsicament té dos microinterruptors que actuen com a pal esquerre i dret. Enganxeu-los a la part frontal del segon tauler. A continuació es proporcionarà el diagrama de circuits de les connexions. (Recordeu esbrinar els pins dels microinterruptors, per exemple. COM).

Pas 15: prova del robot

D'acord, aquest és el moment emocionant que heu estat esperant, per disparar finalment el robot per primera vegada. No us en treieu gaire, això no funciona mai la primera vegada, si ho feu SOBREU UN CONSTRUCTOR SORTIT !! Ara no us decebueu si no funciona, no us preocupeu, segur que aviat. A continuació he fet una llista de tots els possibles problemes que podríeu trobar i com solucionar-los.

· Tot no fa res. Comproveu els circuits d’alimentació i les connexions als pins d’alimentació de la placa, també comproveu si hi ha problemes de polaritat.

· Motors que giren en direccions oposades. Canvieu la polaritat d'un motor que hauria d'enviar-lo cap a l'altra banda, també pot ser un problema de programació.

· Alguna cosa comença a fumar o se sent que alguna cosa està realment calenta. CURTCIRCUIT!! Apagueu-lo immediatament per evitar danys. Comproveu tots els circuits possibles, incloses les connexions per cable.

· Els motors giren molt lentament. Augmenta el corrent al robot. O una possible manca d’H-Bridge.

· El robot no detecta la llum correctament. Ajustar la realitat virtual als circuits LDR pot ser un problema de programació.

· El robot es comporta de manera inusual i fa coses estranyes. Programació Comproveu el codi de programació.

· El robot no detecta la paret. Comproveu les connexions dels microinterruptors.

Aquests són els problemes que m’han passat al meu robot; si teniu un problema inusual, no dubteu a canviar o modificar els meus dissenys per a millor, recordeu que tots estem aprenent i que no hi ha cap cosa tan perfecta.

Pas 16: prova i error

Si després de moltes hores d’intentar-ho, comprovar i provar el vostre robot encara no funciona, no el llenceu contra la paret ni el desfeu i deixeu anar l’esperança. Proveu de caminar fora només per prendre aire fresc o simplement dormir-hi, he tingut molts moments així, i sabeu per què? L’electrònica és una afició difícil, un component falla; tot falla. No us oblideu de dividir-lo en seccions mentre proveu i tingueu sempre la ment oberta amb disseny i disseny. Sigues lliure i creatiu i no et rendeixis mai !!! Si us ha agradat el meu projecte, si us plau, voteu-me al concurs Fes-lo moure, espero que us agradi!