Fire Chasing Robot: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

I det här projektet ska vi skapa en brandsläckningsrobot som jagar en låga och släcker den genom att blåsa luft från den från en fläkt.

När du är klar med det här projektet vet du hur man använder flamsensorer med PICO, hur man läser deras utgångsvärde och hur man agerar på det och hur man använder Darlington -sensorer med likströmsmotorer och hur man styr dem. Det naturligtvis tillsammans med en väldigt cool brandsläckningsrobot.

Tillbehör

• PICO
• Flamsensor
• Liten likströmsmotor
• Liten propeller
• L298N H-bridge motorförare
• PCA9685 12-bitars 16-kanals PWM-drivrutin
• 2WD robotchassitsats
• Mini brödbräda
• Bygelkablar
• Skruvar och muttrar

Steg 1: Anslutning av flamsensorn till PICO

Låt oss börja med den viktigaste delen av vår brandbekämpningsrobot, som är förmågan att upptäcka bränder när de inträffar. Det är därför vi ska börja med de komponenter som är ansvariga för att upptäcka branden, men innan vi gör det, låt oss montera vårt 2WD -robotchassitsats, eftersom vi bygger vår robot baserat på den.

Vi kommer att använda tre flamsensorer i det här projektet och vi kommer att låta roboten röra sig oberoende av sina avläsningar, vi placerar dessa sensorer på mitten, vänster och höger sida av robotens chassi. Och de kommer att placeras på ett sådant sätt att de har förmågan att exakt peka på flamkällan och släcka den.

Innan vi börjar använda flamsensorerna, låt oss prata om hur de fungerar: flamsensormoduler är huvudsakligen gjorda av infraröda mottagar -lysdioder som kan upptäcka det infraröda ljuset som avges från lågor och skicka data som antingen digital eller analog ingång, i våra om vi använder en flamsensor som skickar digital utgång.

Flamsensormodulens uttag:

• VCC: positiv 5 volt, ansluten till PICO: s VCC -stift.
• GND: negativ stift, ansluten till PICO: s GND -stift.
• D0: den digitala utgångsstiften, ansluten till önskad digital på PICO.

Låt oss nu ansluta den till vår PICO för att testa våra kablar och kodlogik, för att se till att allt fungerar som det ska. Anslutning av flamsensorerna är mycket enkelt, anslut bara VCC och GND för sensorerna till VCC respektive GND för PICO, anslut sedan utgångsstiften enligt följande:

• D0 (höger flamsensor) → A0 (PICO)
• D0 (mitten flamsensor) → A1 (PICO)
• D0 (vänster flamsensor) → A2 (PICO)

Steg 2: Kodning av PICO med flamsensorer

Nu när vi har våra flamsensorer anslutna till PICO, låt oss börja koda så att vi vet vilken flamsensor som har en låga framför och vilken inte.

Kodlogik:

• Ställ in PICO: s A0-, A2- och A3 -stift som INPUT -stift
• Läs varje sensorutgångsvärde
• Skriv ut varje sensorutgångsvärde på den seriella bildskärmen så att vi kan diagnostisera om allt fungerar som det ska eller inte.

Observera att våra sensorer har en låg avläsning "0" när de känner av eld och en hög avläsning "1" när de inte känner av eld.

För att testa din kod, öppna din seriella bildskärm och titta på hur den förändras när du har eld framför den, jämfört med när den gör det. De bifogade bilderna har avläsningar för att inte ha låga alls och avläsningar av en enda flamma framför mittsensorn.

Steg 3: Ansluta fläkten

För att göra en brandbekämpningsrobot effektiv måste den ha förmågan att bekämpa eld, och för det ska vi skapa en fläkt som vi riktar mot elden och släcker den med. Och vi kommer att skapa denna fläkt med hjälp av en liten likströmsmotor med en propeller installerad på den.

Så, låt oss börja med att ansluta våra likströmsmotorer. Likströmsmotorer har en hög strömförbrukning, så vi kan inte direkt ansluta dem till vår PICO, eftersom den bara kan erbjuda 40 mA per GPIO -stift, medan motorn behöver 100 mA. Det är därför vi måste använda en transistor för att ansluta den, och vi kommer att använda TIP122 -transistorn, eftersom vi kan använda den för att höja strömmen från vår PICO till den mängd som motorn behöver.

Vi ska lägga till vår likströmsmotor och ett externt "PLACE HOLDER" -batteri, för att ge motorn den kraft som behövs utan att skada vår PICO.

DC -motorn ska anslutas enligt följande:

• Basstift (TIP122) → D0 (PICO)
• Samlarstift (TIP122) → Likströmsmotorledning "Likströmsmotorer har inga polariteter, så det spelar ingen roll vilken ledning"
• Sändarstift (TIP122) → GND
• Likströmsmotorns tomma ledning → Positivt (röd ledning) på det externa batteriet

Glöm inte att ansluta GND för batteriet till GND på PICO, som om det inte är anslutet fungerar inte kretsen alls

Fläktens kodlogik: koden är väldigt enkel, vi kommer bara att ändra koden som vi redan måste slå på fläkten när avläsningen av den mellersta sensorn är hög och stänga av fläkten när den mellersta sensorns avläsning är låg.

Steg 4: Anslutning av robotmotorerna

Nu när vår robot kan upptäcka bränder och kan släcka dem med en fläkt när elden är direkt framför den. Det är dags att ge roboten möjligheten att röra sig och placera sig själv direkt framför elden, så att den kan släcka den. Vi använder redan vårt 2WD -robotchassitsats, som levereras med 2 växlad likström som vi ska använda.

För att kunna styra likströmsmotorns körhastighet och riktning måste du använda motorföraren L298N H-bridge, som är en motorförarmodul som har förmågan att styra motorns körhastighet och riktning, med möjlighet att mata motorerna från en extern strömkälla.

Motordrivrutinen L298N behöver 4 digitala ingångar för att styra motorernas rotationsriktning och 2 PWM -ingångar för att styra motorernas rotationshastighet. Men tyvärr har PICO bara en enda PWM -utgångsstift som inte kan styra både riktning och hastighet för motorns rotation. Det är här vi använder expansionsmodulen PCA9685 PWM -stift för att öka PICO: s PWM för att passa våra behov.

Kablarna blev nu lite svårare, eftersom vi ansluter 2 nya motorer tillsammans med 2 moduler för att styra dem. Men det kommer inte att vara ett problem om du följer schemat och stegen:

Låt oss börja med PCA9685 PWM -modulen:

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

Låt oss nu ansluta L298N -motordrivrutinmodulen:

Låt oss börja med att ansluta den till vår strömkälla:

• +12 (L298N -modul) → Positiv röd tråd (batteri)
• GND (L298N -modul) → GND

För att styra motorernas rotationsriktning:

• In1 (L298N -modul) → PWM 0 -stift (PCA9685)
• In2 (L298N -modul) → PWM 1 -stift (PCA9685)
• In3 (L298N -modul) → PWM 2 -stift (PCA9685)
• In4 (L298N -modul) → PWM 3 -stift (PCA9685)

För att styra motorns rotationshastighet:

• enableA (L298N -modul) → PWM 4 -stift (PCA9685)
• enableB (L298N -modul) → PWM 5 -stift (PCA9685)

L298N -motordrivrutinen kan mata ut en reglerad +5 volt, som vi kommer att använda för att starta vår PICO:

+5 (L298N -modul) → Vin (PICO)

Anslut inte denna stift om PICO drivs via USB

Nu när vi har allt anslutet, programmerar vi roboten för att flytta sig själv för att direkt möta lågan och slå på fläkten.

Steg 5: Slutför koden

Nu när vi har allt rätt anslutet är det dags att koda det så det fungerar också. Och det här är de saker som vi vill att vår kod ska åstadkomma:

Om den känner av eld rakt fram (den mellersta sensorn känner av elden), rör sig roboten åt höger tills den når det inställda avståndet och slår på fläkten

Om den känner av eld på höger sida av roboten (den högra sensorn känner av elden), roterar roboten tills elden är precis framför roboten (den mellersta sensorn) och rör sig sedan mot den tills den når det inställda avståndet och slår på fläkten

Om den känner av eld på vänster sida av roboten kommer den att göra samma sak som ovan. Men det kommer att vända till vänster istället för höger.

Och om det inte känner någon brand alls kommer alla sensorer att mata ut HÖGT värde, stoppa roboten.

Steg 6: Du är klar

I detta projekt har vi lärt oss hur man läser sensorutmatning och vidtar åtgärder beroende på det, hur man använder Darlington -transistorn med likströmsmotorer och hur man styr likströmsmotorer. Och vi använde all vår kunskap för att skapa en brandsläckningsrobot som en applikation. Vilket är ganska coolt x)

Tveka inte att ställa några frågor du kan ha i kommentarerna eller på vår webbplats mellbell.cc. Och som alltid, fortsätt göra:)