Robot de persecució de foc: 6 passos (amb imatges)

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

En aquest projecte, crearem un robot de lluita contra incendis que persegueix una flama i l’apaga fent bufar aire des d’un ventilador.

Quan hàgiu acabat aquest projecte, sabreu com utilitzar sensors de flama amb PICO, com llegir el seu valor de sortida i com actuar-hi, i com utilitzar sensors Darlington amb motors de corrent continu i com controlar-los. Això, per descomptat, juntament amb un robot de bombers molt fresc.

Subministraments

• PICO
• Sensor de flama
• Petit motor de corrent continu
• Hèlix petita
• Controlador de motor pont H H. L298N
• PCA9685 Controlador PWM de 12 bits de 16 canals
• Kit de xassís robot 2WD
• Mini taulell de suport
• Filferros de pont
• Cargols i femelles

Pas 1: connectar el sensor de flama a PICO

Comencem per la part més important del nostre robot contra incendis, que és la capacitat de detectar incendis quan es produeixen. És per això que començarem amb els components que s’encarreguen de detectar l’incendi, però abans de fer-ho, muntem el nostre xassís de robot 2WD, ja que construirem el nostre robot basant-nos en ell.

Utilitzarem 3 sensors de flama en aquest projecte i farem que el robot es mogui independentment mitjançant les seves lectures, col·locarem aquests sensors a la part central, esquerra i dreta del xassís del robot. I es col·locaran de manera que tinguin la capacitat de fixar amb precisió la font de flama i apagar-la.

Abans de començar a utilitzar els sensors de flama, parlem de com funcionen: els mòduls de sensor de flama es componen principalment de leds receptors d’infrarojos que poden detectar la llum infraroja que s’emet de les flames i enviar les dades com a entrada digital o analògica a la nostra en cas que farem servir un sensor de flama que enviï sortida digital.

Sortides de pin del mòdul del sensor de flama:

• VCC: positiu de 5 volts, connectat amb el pin VCC de PICO.
• GND: pin negatiu, connectat amb el pin GND de PICO.
• D0: el pin de sortida digital, connectat amb el digital desitjat a PICO.

Connectem-lo ara al nostre PICO per provar la nostra lògica de cablejat i codi, per assegurar-nos que tot funciona correctament. Connectar els sensors de flama és molt fàcil, només cal connectar el VCC i el GND dels sensors al VCC i el GND de PICO respectivament i, a continuació, connectar els pins de sortida de la següent manera:

• D0 (sensor de flama dret) → A0 (PICO)
• D0 (sensor de flama mitjà) → A1 (PICO)
• D0 (sensor de flama esquerre) → A2 (PICO)

Pas 2: Codificació de PICO amb els sensors de flama

Ara que tenim els nostres sensors de flama connectats a PICO, comencem a codificar per saber quin sensor de flama té una flama davant i quin no.

Lògica del codi:

• Establiu els pins A0, A2 i A3 de PICO com a pins INPUT
• Llegiu el valor de sortida de cada sensor
• Imprimiu el valor de sortida de cada sensor al monitor sèrie, de manera que puguem diagnosticar si tot funciona correctament o no.

Tingueu en compte que els nostres sensors tenen una lectura baixa "0" quan detecten foc i una lectura alta "1" quan no detecten foc.

Per provar el codi, obriu el monitor sèrie i observeu com canvia quan teniu foc al davant, en comparació amb quan ho fa. Les imatges adjuntes contenen les lectures per no tenir flama en absolut i les lectures d’una sola flama davant del sensor central.

Pas 3: connectar el ventilador

Per fer efectiu un robot de lluita contra incendis, ha de tenir la capacitat de combatre el foc i, per a això, crearem un ventilador que apuntem al foc i l’apaguem. I crearem aquest ventilador mitjançant un petit motor de corrent continu amb una hèlix instal·lada.

Comencem, doncs, connectant els nostres motors de corrent continu. Els motors de corrent continu tenen un consum elevat de corrent, de manera que no els podem connectar directament al nostre PICO, ja que només pot oferir 40 mA per pin GPIO, mentre que el motor necessita 100 mA. Per això, hem de fer servir un transistor per connectar-lo i utilitzarem el transistor TIP122, ja que el podem utilitzar per elevar el corrent subministrat pel nostre PICO a la quantitat necessària pel motor.

Afegirem el nostre motor de corrent continu i una bateria externa "PLACE HOLDER", per proporcionar al motor la potència necessària sense danyar el nostre PICO.

El motor de corrent continu s'ha de connectar de la següent manera:

• Pin base (TIP122) → D0 (PICO)
• Pin del col·lector (TIP122) → Conductor del motor de corrent continu "Els motors de corrent continu no tenen polaritats, per tant, no importa el conductor"
• Pin emissor (TIP122) → GND
• Conductor buit del motor de corrent continu → Positiu (fil vermell) de la bateria externa

No oblideu connectar el GND de la bateria amb el GND del PICO, ja que si no està connectat, el circuit no funcionarà gens

Lògica del codi del ventilador: el codi és molt senzill, només modificarem el codi que ja hem d’encendre el ventilador quan la lectura del sensor mitjà és alta i apagarem el ventilador quan la lectura del sensor mitjà sigui baixa.

Pas 4: connectar els motors del cotxe robot

Ara que el nostre robot pot detectar incendis i els pot apagar amb un ventilador quan el foc està directament al davant. És hora que el robot pugui moure’s i situar-se directament davant del foc perquè pugui apagar-lo. Ja estem utilitzant el nostre xassís de robot de dues rodes motores, que ve amb 2 corrents de corrent continu que farem servir.

Per poder controlar la velocitat i la direcció de funcionament del motor de corrent continu, heu d’utilitzar el controlador del motor H-bridge L298N, que és un mòdul de controlador de motor que té la capacitat de controlar la velocitat i la direcció de funcionament del motor, amb la capacitat d’alimentar els motors. d'una font d'alimentació externa.

El controlador del motor L298N necessita 4 entrades digitals per controlar la direcció de rotació dels motors i 2 entrades PWM per controlar la velocitat de rotació dels motors. Però, per desgràcia, PICO només té un sol pin de sortida PWM que no pot controlar tant la direcció com la velocitat de rotació del motor. Aquí és on fem servir el mòdul d’expansió de pins PWM PCA9685 per augmentar el PWM de PICO perquè s’adapti a les nostres necessitats.

El cablejat ara és una mica més complicat, ja que connectem 2 motors nous juntament amb 2 mòduls per controlar-los. Però, això no serà un problema si seguiu els esquemes i els passos proporcionats:

Comencem amb el mòdul PCA9685 PWM:

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

Ara, connectem el mòdul del controlador del motor L298N:

Comencem per connectar-lo a la nostra font d'energia:

• +12 (mòdul L298N) → Fil vermell positiu (bateria)
• GND (mòdul L298N) → GND

Per controlar la direcció de rotació dels motors:

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

Per controlar la velocitat de rotació del motor:

• enableA (mòdul L298N) → PWM 4 pins (PCA9685)
• enableB (mòdul L298N) → PWM 5 pins (PCA9685)

El controlador del motor L298N pot generar una regulació de +5 volts, que utilitzarem per encendre el nostre PICO:

+5 (mòdul L298N) → Vin (PICO)

No connecteu aquest pin si PICO està alimentat per USB

Ara que ho tenim tot connectat, programarem que el robot es mogui per afrontar directament la flama i encendre el ventilador.

Pas 5: Acabar el codi

Ara que ho tenim tot connectat correctament, és hora de codificar-lo perquè funcioni també. I aquestes són les coses que volem que realitzi el nostre codi:

Si detecta el foc cap endavant (el sensor central detecta el foc), el robot es desplaça cap a ell fins a arribar a la distància establerta i encén el ventilador

Si detecta el foc cap al costat dret del robot (el sensor correcte detecta el foc), el robot gira fins que el foc es troba just davant del robot (el sensor central) i, a continuació, es desplaça cap a ell fins a arribar a la distància establerta i encén el ventilador

Si detecta foc cap al costat esquerre del robot, farà el mateix que l'anterior. Però girarà cap a l’esquerra en lloc de cap a la dreta.

I si no detecta cap incendi, tots els sensors generaran un valor ALT, aturant el robot.

Pas 6: Ja esteu fet

En aquest projecte, hem après a llegir la sortida del sensor i a actuar en funció d’ell, a utilitzar el transistor Darlington amb motors de corrent continu i a controlar els motors de corrent continu. I hem utilitzat tot el nostre coneixement per crear un robot contra incendis com a aplicació. Que és força x)

No dubteu a fer-vos qualsevol pregunta que pugueu tenir als comentaris o al nostre lloc web mellbell.cc. I com sempre, seguiu fent:)