Seguidor de línia PID Atmega328P: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

INTRODUCCIÓ

Aquest mètode instructiu consisteix a fer un seguidor de línia eficient i fiable amb control PID (proporcional-integral-derivat) (matemàtic) que funciona al seu cervell (Atmega328P).

El seguidor de línia és un robot autònom que segueix una línia negra en blanc o una línia blanca en una zona negra. El robot ha de ser capaç de detectar una línia determinada i seguir-la seguint.

Per tant, hi haurà poques parts / passos per fer un seguidor de la LÍNIA. Aniré parlant de totes elles pas a pas.

1. Sensor (ull per veure la línia)
2. Microcontrolador (Brain per fer alguns càlculs)
3. Motors (potència muscular)
4. Conductor del motor
5. Xassís
6. Bateria (font d'energia)
7. Roda
8. Misc

Aquí teniu el VÍDEO DEL SEGUIDOR DE LA LÍNIA

EN ELS SEGÜENTS PASOS DISCUTIRÉ EN DETALLS DE CADA COMPONENT

Pas 1: sensor (ull) QTR 8RC

Gràcies a que Pololufor fabrica aquest impressionant sensor.

El mòdul és un portador convenient per a vuit parells d'emissors i receptors IR (fototransistor) espaiats uniformement a intervals de 0,375 (9,525 mm). Per utilitzar un sensor, primer heu de carregar el node de sortida (Càrrega del condensador) aplicant una tensió a el seu pin OUT. A continuació, podeu llegir la reflectància traient la tensió subministrada externament i temporitzar el temps que triga la tensió de sortida a decaure's a causa del fototransistor integrat. El temps de decadència més curt és una indicació d'una major reflexió. Aquest enfocament de mesura té diversos avantatges, especialment quan s’uneix a la capacitat del mòdul QTR-8RC d’apagar l’alimentació del LED:

• No es necessita cap convertidor analògic-digital (ADC).
• Millora de la sensibilitat a la sortida analògica del divisor de tensió.
• La lectura paral·lela de múltiples sensors és possible amb la majoria de microcontroladors.
• La lectura paral·lela permet un ús optimitzat de l'opció d'activació de l'energia LED

Especificacions

• Dimensions: 2,95 "x 0,5" x 0,125 "(sense passadors de capçalera instal·lats)
• Voltatge de funcionament: 3,3-5,0 V
• Corrent de subministrament: 100 mA
• Format de sortida: 8 senyals digitals compatibles amb E / S que es poden llegir com a pols alt temporitzat
• Distància òptima de detecció: 0,125 "(3 mm) Distància màxima de detecció recomanada: 0,375" (9,5 mm)
• Pes sense passadors de capçalera: 3,09 g

Interfície de les sortides QTR-8RC a línies d'E / S digitals

El mòdul QTR-8RC té vuit sortides de sensor idèntiques que, com el Parallax QTI, requereixen una línia d'E / S digital capaç de conduir la línia de sortida a l'altura i mesurar el temps perquè la tensió de sortida decau. La seqüència típica per llegir un sensor és:

1. Activeu els LEDs IR (opcional).
2. Establiu la línia d'E / S a una sortida i feu-la pujar.
3. Permetre com a mínim 10 μs perquè augmenti la sortida del sensor.
4. Feu que la línia d'E / S sigui una entrada (alta impedància).
5. Mesureu el temps perquè la tensió disminueixi esperant que la línia d'E / S baixi.
6. Apagueu els LED IR (opcional).

Aquests passos normalment es poden executar en paral·lel en diverses línies d'E / S.

Amb una forta reflectància, el temps de desintegració pot ser tan baix com diverses desenes de microsegons; sense reflectància, el temps de desintegració pot arribar a ser d’uns quants mil·lisegons. L’hora exacta de la desintegració depèn de les característiques de la línia d’E / S del microcontrolador. Els resultats significatius poden estar disponibles en 1 ms en casos típics (és a dir, quan no s’intenta mesurar diferències subtils en escenaris de baixa reflectància), permetent un mostreig de fins a 1 kHz dels 8 sensors. Si el mostreig de freqüència inferior és suficient, es poden obtenir estalvis substancials d’energia en apagar els LED. Per exemple, si s'accepta una freqüència de mostreig de 100 Hz, els LED es poden apagar el 90% del temps, reduint el consum mitjà de corrent de 100 mA a 10 mA.

Pas 2: microcontrolador (cervell) Atmega328P

Gràcies a Atmel Corporation per la fabricació d’aquest impressionant microcontrolador AKA Atmega328.

Paràmetres clau per a ATmega328P

Valor del paràmetre

• Flash (Kbytes): 32 Kbytes
• Nombre de pins: 32
• Màx. Freqüència operativa. (MHz): 20 MHz
• CPU: AVR de 8 bits
• Pins d'E / S màx.: 23
• Interrupcions Ext: 24
• SPI: 2
• TWI (I2C): 1
• UART: 1
• Canals ADC: 8
• Resolució ADC (bits): 10
• SRAM (Kbytes): 2
• EEPROM (bytes): 1024
• Classe de subministrament d'E / S: 1,8 a 5,5
• Voltatge de funcionament (Vcc): 1,8 a 5,5
• Temporitzadors: 3

Per obtenir informació detallada, consulteu el full de dades d’Atmega328P.

En aquest projecte estic fent servir Atmega328P per poca raó

1. Barat
2. Té prou memòria RAM per al càlcul
3. Pins d'E / S suficients per a aquest projecte
4. Atmega328P s'utilitza a Arduino … És possible que noteu a la imatge i el vídeo un Arduino Uno, però més aviat estic fent servir Arduino IDE o qualsevol Arduino. Només he fet servir el maquinari com a placa d'interfície. He esborrat el carregador d’arrencada i he utilitzat USB ASP per programar el xip.

Per programar el xip he utilitzat Atmel Studio 6

Tot EL CODI DE FONTS ESTÀ A GitHub Descarregueu-lo i comproveu el fitxer test.c.

Per compilar aquest paquet heu de descarregar i instal·lar POLOLU AVR LIBRARY SETUP. Comproveu els fitxers adjunts …

També estic carregant un esquema i un fitxer de placa de desenvolupament de la placa de desenvolupament Atmega328P … Podeu fabricar-lo vosaltres mateixos …

Pas 3: Motor i controlador de motor

He utilitzat un motor de CC engranat tipus BO de 350 RPM 12V com a actuador. Per saber més informació … MOTOR LINK

Com a conductor de motor he utilitzat el pont IC L293D H-.

Jo adjunto el fitxer esquemàtic i del fòrum per al mateix.

Pas 4: xassís i diversos

El bot es compon de fusta de capes de gruix de 6 mm.