LF basato su PIC e robot da evitare: 16 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

introduzione

In questo tutorial imparerai a seguire ed evitare un robot leggero. La mia ispirazione viene dai robot che imitano il comportamento umano comune, ad esempio non camminerai contro un muro senza motivo. Il tuo cervello comunica con i tuoi muscoli/organi e ti fermerà immediatamente. Il tuo cervello funziona in modo molto simile a un microcontrollore di base che riceve input e li elabora in output, in questo caso il tuo cervello fa affidamento sui tuoi occhi per le informazioni. Allo stesso tempo è accettabile entrare in un muro quando si è ciechi. Il tuo cervello non riceve input dai tuoi occhi e non può vedere il muro. Questo robot non sarà solo una costruzione completa alla fine, ma una fantastica esperienza di apprendimento sui componenti elettronici di base, il fai-da-te e le abilità di progettazione per creare qualcosa, e so che ti piacerà. So che ci sono metodi molto più semplici e convenzionali in cui non devi costruire circuiti da solo e utilizzare moduli di base per ottenere lo stesso risultato, ma ho adottato un approccio più diverso, inoltre se sei un maniaco del fai-da-te come me e stai cercando di impara qualcosa di nuovo questo è il progetto perfetto per te! Questo robot seguirà la luce e quando una sonda tocca il muro si invertirà e girerà, quindi queste sono le funzioni di base per questo robot. Spero che il mio progetto ti piaccia!

Passaggio 1: elenco dei materiali

L'elettronica

resistori

· Resistenza da 10K, watt (x20)

· Resistenza da 2,2 K, watt (x10)

· 4.7K VR (x2)

· VR 10K (x2)

· Resistenza da 1K, watt (x10)

· Resistenza da 220 ohm, watt (x4)

· Resistenza da 22K watt (x10)

Condensatori

· 10pf ceramica (x5)

· Elettrolitico 2200uf, 25V (x2)

· Ceramica 10nf (x4)

Semiconduttori

· Transistor di potenza BD 139 NPN (x4)

· Transistor di potenza BD 140 PNP (x4)

· Transistore BC 327 PNP (x4)

· Regolatori di tensione LM350 (x2)

· 741 amplificatore operazionale (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Microcontrollore PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (colore a scelta) (x3)

Hardware

· Fogli di compensato

· Dado distanziale da 5 mm x 60 mm (x4)

· Bullone da 5 mm x 20 mm (x8)

· Motoriduttori 12V 500mA (x2)

· Ruote in schiuma da 60 mm (x2)

· Connettori femmina erica (jumper) (x50)

· Batteria motore cancello 12V, 7,2Ah (opzionale, batteria più piccola può essere utilizzata ma assicurarsi che sia 12V).

· Cavo da 2 mm (10 m)

· Pin connettore maschio Heather (jumper) (x50)

· Guaina termorestringente da 3 mm (2 m)

Passaggio 2: costruzione di circuiti

Costruire i circuiti è abbastanza semplice, questa è una grande esperienza di apprendimento per coloro che non l'hanno mai fatto prima e una buona pratica per coloro che lo hanno fatto. Puoi sempre provare un metodo diverso, ma preferisco usare Veroboard perché è più facile con le tracce che attraversano per la saldatura. Consiglio prima di costruire il circuito vero e proprio di fare un modello sulla breadboard e di progettare il layout Veroboard per il circuito su carta, questo suona come un sacco di lavoro ora ma ripagherà quando costruirai i tuoi circuiti (soprattutto per i punti di riferimento).

Costruzione di ponti ad H

L'H-Bridge è un circuito responsabile del pilotaggio dei tuoi motori che riceve il segnale dal microcontrollore e arresta o inverte i motori (questo è un H-Bridge modificato con il 4011 che funge da circuito di protezione e aggiunge altro caratteristiche di controllo). Di seguito sono riportate le immagini dello schema elettrico, del layout della scheda Vera e del circuito finale (ricordarsi di costruire 2 H-Bridge, uno per ogni motore).

Passaggio 3: creazione di circuiti LDR

I circuiti LDR fungono da occhi per il robot che rileva la presenza di luce e invia un segnale di tensione al microcontrollore PIC, al fine di amplificare il segnale di tensione per il PIC Ho utilizzato un amplificatore operazionale 741. Ricorda di costruire 2 circuiti, uno per ogni occhio del robot.

Passaggio 4: creazione del circuito di supporto PIC

Questo è il circuito che è il cervello del robot.

Passaggio 5: costruzione di circuiti di regolazione della tensione

La tensione di alimentazione principale in ingresso al robot sarà di 12V, ciò significa che sui circuiti H-Bridge deve esserci un regolatore di tensione perché funzionano a 9V e sui circuiti PIC e LDR che funzionano entrambi a 5V. La tensione deve anche essere stabile per non danneggiare i componenti, questi circuiti regoleranno la tensione, ricordati di costruire 2 circuiti. (Tutte le immagini sono sotto). Dopo aver completato i circuiti, impostarli sulla giusta tensione ruotando il VR e misurando con un multimetro. Ricorda che i circuiti LDR e PIC richiedono +5V. E gli H-Bridge necessitano di +9V.

Passaggio 6: aggiunta di pin al circuito

Ora che hai costruito i tuoi circuiti, è il momento di saldare i pin dell'intestazione. Un altro metodo è quello di saldare il filo direttamente alla scheda, ma trovo che le rotture del filo siano più comuni allora. Per determinare dove saldare i pin guarda sul layout Veroboard di ogni circuito, nelle chiavi sotto il design del circuito troverai i simboli per i pin dell'intestazione e poi guarda sul design del tuo circuito, conta i tuoi fori sulla scheda per seguire il layout e quindi saldare il pin. (Il simbolo che devi cercare sarà fornito in un'immagine). Ricordati di scegliere il layout corretto per il circuito corretto.

Passaggio 7: rompere le tracce di Veroboard

I tuoi circuiti sono quasi finiti; la cosa più importante che resta da fare ora è rompere le tracce sul Veroboard. Ancora una volta segui lo stesso principio usando i tasti su ciascun circuito per determinare dove rompere i binari, assicurati di rompere i binari fino in fondo, ho usato un coltello artigianale (hobby). (Verrà fornita un'immagine della chiave e un esempio di un'interruzione di traccia).

Passaggio 8: codificare il PIC

Ora che hai completato i tuoi circuiti puoi iniziare a fare la parte principale del robot, codificare il PIC, codificare il PIC è semplice, il codice è stato scritto in MPLab X, il codice sorgente e il file del firmware (.hex) sono forniti in il pacchetto zip. Per eseguire il flashing del firmware sul controller PIC è possibile utilizzare qualsiasi programmatore disponibile.

Passaggio 9: inserimento dei microchip

Ora che hai completato la maggior parte del tuo lavoro con i circuiti è il momento dell'ultima cosa, l'inserimento dei microchip. Questo è un compito abbastanza facile ma è ancora complicato, la maggior parte dei tuoi microchip arriva in strane spugne quando li acquisti dal negozio, potresti chiederti perché ma i chip sono sensibili all'elettricità statica, il che significa che non puoi toccarli con le mani a meno che tu non indossano una fascia statica. Questo include i 4011 e il PIC, quindi fai attenzione e non toccare i pin di questi microchip altrimenti li danneggerai. (Assicurati di inserire il chip dal lato corretto, verrà fornito un esempio).

Passaggio 10: test dei circuiti

I tuoi circuiti ora sono completi; è ora di metterli alla prova! Per testare i tuoi circuiti avrai bisogno di un multimetro (un multimetro è un dispositivo che misura le differenze di tensione, corrente e resistenza), fortunatamente il moderno multimetro ha qualche funzione in più. Prima di tutto devi fare un'ispezione visiva di base del circuito, controllando eventuali crepe, rotture di fili e disconnessioni. Dopo che sei soddisfatto di ciò, è importante controllare tutte le polarità nel circuito, ad esempio: i tuoi transistor dovrebbero essere nel modo giusto e i tuoi microchip dovrebbero essere inseriti correttamente. Dopodiché è il momento di controllare la parte inferiore del circuito stampato, controllare visivamente eventuali cortocircuiti tra le tracce e poi solo per assicurarsi di prendere un coltello artigianale e tagliarlo tra le tracce metalliche della scheda per essere sicuri. L'ultima cosa a cui prestare attenzione sono le tue pause, fai un'ispezione visiva di ogni pausa nel tuo circuito per assicurarti che la pista sia rotta fino in fondo. Per controllare correttamente è necessario regolare l'impostazione dei multimetri su continuità (un'immagine verrà fornita sotto) e mettere un cavo su un lato della pista Brocken e l'altro sull'altro lato, se il tuo multimetro emette un segnale acustico il tuo freno è difettoso e devi rifarlo. Consiglio di testare ogni circuito singolarmente per non confondersi. (Correggi tutti i tuoi errori prima di fare il passaggio successivo). Ricordarsi di far funzionare i circuiti con una corretta regolazione della tensione:

· H-Ponti: 9V

· LDR + PIC: 5V

Passaggio 11: assemblaggio del corpo del robot

Ora che il tuo lavoro sul circuito è terminato, è ora di fare un po' di bricolage, ora assembleremo la parte superiore del robot. La parte superiore è costituita fondamentalmente da tutti i circuiti e i sensori. Prima di tutto devi praticare dei fori nella tua tavola di compensato per i dadi e le viti distanziatori, forare un centimetro di lato su ogni angolo (non è molto importante dove scegli di praticare i fori purché la tua struttura sia stabile e corrisponda ai fori praticati sul pannello inferiore). Ora c'è ancora un po' di foratura da fare…..se scegli di montare la tua tavola su dadi distanziatori devi trapanare delle zappe per loro (vedi il diametro del tuo dado e scegli la punta di conseguenza), devi anche praticare dei fori nel tuo circuito, fai attenzione quando lo fai per non danneggiare la scheda e scegli dove vuoi che i fori siano in base al layout del tuo circuito (per non danneggiare le tracce). Un altro metodo più semplice è semplicemente incollare le tavole sul compensato (quando lo fai, cerca di attenerti al mio layout, H-Bridges montati sul retro, ecc.)

Passaggio 12: assemblaggio del corpo del robot (parte 2)

Ora che hai assemblato la parte superiore, è il momento di assemblare la parte inferiore. La parte inferiore ospiterà tutti i regolatori di tensione, i motori di azionamento e i condensatori. Il tuo primo passo sarà montare i motori sulla tavola di compensato. Preferisco due modi di base per montare i motori, o li monti al centro del pannello di compensato o su un lato a tua scelta. Se scegli di montare i motori sul lato devi ricordarti di acquistare un volano anteriore per aiutare il robot a bilanciarsi e manovrarlo correttamente. Ricordati di fare alcune misurazioni e controlli di base prima di montare correttamente i tuoi motori, consiglio di montare il motore con fascette per cavi che è economico e facile da completare, prima incollare a caldo il motore secondo le misure desiderate quindi praticare due fori su due lati del motore nel compensato e basta usare una fascetta per tenerlo fermo (ricordarsi di stringere bene la fascetta). Mettere i regolatori e i condensatori sarà facile (improvvisare con lo spazio che hai sul compensato) e montarli usando il metodo del dado distanziatore o della colla a caldo, (consiglio di incollare i condensatori). Infine praticare i fori per il montaggio della scheda superiore (utilizzare le stesse misure della parte superiore), consiglio di praticare fori più piccoli e inserire a pressione i dadi distanziatori.

Passaggio 13: cablaggio

Ora che hai saldato, controllato e montato i tuoi circuiti, è tempo di collegare il tutto insieme. Le basi del cablaggio sono che tutti i circuiti saranno eventualmente collegati al PIC che elaborerà e invierà informazioni, ricorda che il tuo cablaggio è molto importante e devi assicurarti che tutto sia corretto. Ok, ora per come cablare, ora capisci perché ho scelto di utilizzare il metodo degli spilli di erica perché lo rende più semplice. Se hai un cavo di collegamento femmina puoi collegare rapidamente le schede insieme, in caso contrario puoi semplicemente saldare il cavo normale sul pin di erica (i ponticelli sono migliori perché se hai i piedini sbagliati non devi risaldare). Uno schema elettrico sarà fornito nell'immagine.

Passaggio 14: collegamento e collegamento di tastatori

Il tuo robot utilizzerà due tastatori per rilevare il muro di fronte ad esso. Il collegamento dei tastatori è abbastanza semplice, si tratta fondamentalmente di due microinterruttori che fungono da tastatore sinistro e destro. Incollali a caldo sulla parte anteriore della seconda tavola. Di seguito verrà fornito lo schema elettrico dei collegamenti. (Ricordarsi di capire i pin del microinterruttore es. COM).

Passaggio 15: test del robot

Ok, questo è il momento emozionante che stavi aspettando, per accendere finalmente il tuo robot per la prima volta!! Non essere troppo eccitato ora, questo non funziona mai la prima volta, se lo fa SEI UN COSTRUTTORE FORTUNATO !! Ora non essere deluso se non funziona, non preoccuparti, lo farà sicuramente presto. Di seguito ho fatto un elenco di tutti i possibili problemi che potresti incontrare e come risolverli.

· L'intera cosa non fa nulla. Controllare i circuiti di alimentazione e le connessioni ai pin di alimentazione della scheda, controllare anche i problemi di polarità.

· Motori che girano in direzioni opposte. Invertire la polarità di un motore dovrebbe inviarlo a girare dall'altra parte, potrebbe anche essere un problema di programmazione.

· Qualcosa inizia a fumare o senti che qualcosa è veramente caldo. CORTO CIRCUITO!! Spegnere immediatamente per evitare danni. Controllare tutti i possibili circuiti, inclusi i collegamenti dei cavi.

· I motori girano molto lentamente. Aumenta la corrente al robot. O possibile carenza di H-Bridge.

· Il robot non rileva correttamente la luce. Regolare la VR sui circuiti LDR può essere un problema di programmazione.

· Il robot si comporta in modo insolito e fa cose strane. Programmazione! Ricontrolla il codice di programmazione.

· Il robot non rileva la parete. Verificare i collegamenti sui microinterruttori.

Quindi questi sono i problemi che sono accaduti al mio robot, se hai un problema insolito sentiti libero di cambiare o modificare i miei progetti in meglio, ricorda che stiamo tutti imparando e non esiste una cosa come perfetta.

Passaggio 16: prove ed errori

Se dopo molte ore di tentativi, controlli e test il tuo robot continua a non funzionare, non gettarlo contro il muro o farlo a pezzi e perdere la speranza. Prova a camminare fuori solo a prendere una boccata d'aria o semplicemente a dormirci sopra, ho avuto molti momenti del genere, e sai perché? L'elettronica è un hobby difficile, un componente fallisce, tutto fallisce. Non dimenticare di suddividerlo in sezioni durante i test e mantieni sempre una mente aperta con il design e il layout. Sii libero e creativo e non mollare mai!!! Se il mio progetto vi è piaciuto, votatemi nel concorso make it move, spero che vi piaccia!