Robot de evitación y LF basado en PIC: 16 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Introducción

En este instructivo, aprenderá a hacer un seguimiento ligero y evitar al robot. Mi inspiración proviene de los robots que imitan el comportamiento humano común, por ejemplo, no te chocarás con una pared sin ningún motivo. Su cerebro se comunica con sus músculos / órganos e inmediatamente lo detendrá. Su cerebro funciona de manera muy similar a un microcontrolador básico que recibe entradas y las procesa en salidas, en este caso su cerebro depende de sus ojos para obtener información. Al mismo tiempo, es aceptable chocar contra una pared cuando uno está ciego. Su cerebro no recibe información de sus ojos y no puede ver la pared. Este robot no solo será una construcción completa al final, sino una experiencia de aprendizaje genial sobre componentes electrónicos básicos, bricolaje y habilidades de diseño para crear algo, y sé que lo disfrutará. Sé que hay métodos mucho más fáciles y convencionales en los que no tienes que construir circuitos tú mismo y usar módulos básicos para lograr el mismo resultado, pero tomé un enfoque más diferente, además de si eres un fanático del bricolaje como yo y buscas aprende algo nuevo ¡este es el proyecto perfecto para ti! Este robot seguirá la luz y cuando un palpador toque la pared retrocederá y girará, por lo que estas son las funciones básicas de este robot. ¡Espero que disfrutes de mi proyecto!

Paso 1: Lista de materiales

La electronica

Resistencias

· Resistencia de 10K, ¼ vatio (x20)

· Resistencia de 2,2 K, ¼ vatio (x10)

· 4,7K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Resistencia de 1K, ¼ vatio (x10)

· Resistencia de 220 ohmios, ¼ vatio (x4)

· Resistencia de 22K ¼ vatio (x10)

Condensadores

· Cerámica 10pf (x5)

· 2200uf electrolítico, 25V (x2)

· Cerámica 10nf (x4)

Semiconductores

· Transistor de potencia BD 139 NPN (x4)

· Transistor de potencia BD 140 PNP (x4)

· Transistor BC 327 PNP (x4)

· Reguladores de voltaje LM350 (x2)

· Amplificador operacional 741 (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Microcontrolador PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (color a elección) (x3)

Hardware

· Láminas de tablero de madera contrachapada

· Tuerca espaciadora de 5 mm x 60 mm (x4)

· Perno de 5 mm x 20 mm (x8)

· Motorreductores 12V 500mA (x2)

· Ruedas de espuma de 60 mm (x2)

· Conectores (jumper) brezo hembra (x50)

· Batería de motor de puerta de 12V, 7.2Ah (opcional, se puede usar una batería más pequeña, pero asegúrese de que sea de 12V).

· Alambre de 2 mm (10 m)

· Pines de conector macho (jumper) brezo (x50)

· Tubo termorretráctil de 3 mm (2 m)

Paso 2: Construcción de circuitos

Construir los circuitos es bastante sencillo, esta es una gran experiencia de aprendizaje para aquellos que nunca lo han hecho antes y una buena práctica para aquellos que lo han hecho. Siempre puedes probar un método diferente, pero prefiero usar Veroboard porque es más fácil con las pistas que se cruzan para soldar. Recomiendo antes de construir el circuito real hacer un modelo en la placa de prueba y diseñar su diseño de Veroboard para su circuito en papel, esto suena como mucho trabajo ahora pero valdrá la pena cuando construya sus circuitos (especialmente para los puntos de referencia)).

Construcción de puentes en H

El H-Bridge es un circuito que es responsable de la conducción de sus motores que recibe la señal del microcontrolador y detiene o invierte los motores (este es un H-Bridge modificado con el 4011 que actúa como circuito de protección y agrega más funciones de control). A continuación se muestran imágenes del diagrama del circuito, el diseño de la placa Vera y el circuito final (recuerde construir 2 puentes H, uno para cada motor).

Paso 3: construcción de circuitos LDR

Los circuitos LDR actúan como ojos para el robot que detectan la presencia de luz y envían una señal de voltaje al microcontrolador PIC, con el fin de amplificar la señal de voltaje para el PIC. Usé un amplificador operacional 741. Recuerda construir 2 circuitos, uno para cada ojo del robot.

Paso 4: construcción del circuito de soporte de PIC

Este es el circuito que es el cerebro del robot.

Paso 5: Construcción de circuitos reguladores de voltaje

El suministro de voltaje principal que ingresa al robot será de 12V, esto significa que debe haber un regulador de voltaje en los circuitos H-Bridge porque funcionan con 9V y en los circuitos PIC y LDR que ambos funcionan con 5V. El voltaje también debe ser estable para no dañar los componentes, estos circuitos regularán el voltaje, recuerde construir 2 circuitos. (Todas las imágenes están a continuación). Después de completar los circuitos, ajústelos al voltaje correcto girando el VR y midiendo con un multímetro. Recuerde que los circuitos LDR y PIC necesitan + 5V. Y los puentes H necesitan + 9V.

Paso 6: Agregar pines al circuito

Ahora que ha construido sus circuitos, es hora de soldar los pines del cabezal. Otro método es soldar el cable directamente a la placa, pero encuentro que las roturas de cable son más comunes en ese momento. Para determinar dónde soldar los pines, busque en el diseño de Veroboard de cada circuito, en las teclas debajo del diseño del circuito encontrará los símbolos para los pines del encabezado y luego solo mire el diseño de su circuito, cuente los agujeros en la placa para seguir el diseño y luego soldar el pin. (El símbolo que debe buscar se proporcionará en una imagen). Recuerde elegir el diseño correcto para el circuito correcto.

Paso 7: Rompiendo pistas de Veroboard

Tus circuitos están casi terminados; lo más importante que queda por hacer ahora es romper las pistas en el Veroboard. Nuevamente, siga el mismo principio usando las teclas en cada circuito para determinar dónde romper las pistas, asegúrese de romper las pistas por completo, utilicé un cuchillo artesanal (hobby). (Se proporcionará una imagen de la clave y un ejemplo de un corte de pista).

Paso 8: codificación del PIC

Ahora que ha completado sus circuitos, puede comenzar a hacer la parte principal del robot, codificar el PIC, codificar el PIC es sencillo, el código se escribió en MPLab X, el código fuente y el archivo de firmware (.hex) se proporcionan en el paquete zip. Para actualizar el firmware al controlador PIC, puede usar cualquier programador disponible.

Paso 9: Inserción de microchips

Ahora que ha completado la mayor parte de su trabajo con los circuitos, es hora de lo último, insertar los microchips. Esta es una tarea bastante fácil, pero aún así es complicada, la mayoría de sus microchips vienen en extrañas esponjas cuando los compra en la tienda, puede que se pregunte por qué, pero los chips son sensibles a la estática, lo que significa que no puede tocarlos con las manos a menos que usted están usando una banda estática. Esto incluye los 4011 y el PIC, así que tenga cuidado y no toque los pines de estos microchips, de lo contrario los dañará. (Asegúrese de que está insertando el chip en el lado correcto, se proporcionará un ejemplo).

Paso 10: Prueba de circuitos

Tus circuitos ahora están completos; ¡es hora de probarlos! Para probar sus circuitos, necesitará un multímetro (un multímetro es un dispositivo que mide diferencias de voltaje, corriente y resistencia), afortunadamente el multímetro moderno tiene algunas funciones más. En primer lugar, debe hacer una inspección visual básica del circuito, verificando si hay grietas, roturas de cables y desconexiones. Una vez que esté satisfecho con eso, es importante verificar todas las polaridades en el circuito, por ejemplo: sus transistores deben estar en la dirección correcta y sus microchips deben estar insertados correctamente. Después de eso, es hora de verificar la parte inferior de la placa de circuito, verifique visualmente si hay cortocircuitos entre las pistas y luego solo para asegurarse de tomar un cuchillo de artesanía y simplemente cortarlo entre las pistas de metal de la placa para asegurarse. Lo último que debe tener en cuenta son sus roturas, haga una inspección visual de cada rotura en su circuito para asegurarse de que la pista esté completamente rota. Para verificar correctamente, debe ajustar la configuración de sus multímetros a la continuidad (se proporcionará una imagen a continuación) y colocar un cable a un lado de la pista Brocken y el otro cable al otro lado, si su multímetro emite un pitido, su rotura es defectuosa y necesitas volver a hacerlo. Aconsejo probar cada circuito individualmente para no confundirse. (Corrija todas sus fallas antes de realizar el siguiente paso). Recuerde hacer funcionar los circuitos con la regulación de voltaje adecuada:

· Puentes H: 9V

· LDR + FOTO: 5V

Paso 11: Montaje del cuerpo del robot

Ahora que su trabajo de circuito está hecho, es hora de hacer un poco de bricolaje, ahora ensamblaremos la parte superior del robot. La parte superior consiste básicamente en todos los circuitos y sensores. En primer lugar, debe perforar agujeros en su tablero de madera contrachapada para las tuercas y tornillos espaciadores, perforar un centímetro de lado en cada esquina (no es realmente importante dónde elige perforar sus agujeros siempre que su estructura sea estable y corresponda a los agujeros perforados en el tablero inferior). Ahora hay más perforaciones por hacer …..si elige montar su tabla en tuercas espaciadoras, necesita perforar azadas para ellas (vea el diámetro de su tuerca y elija la broca en consecuencia), también debe perforar agujeros en su circuito, tenga cuidado al hacer eso para no dañar la placa y elija dónde desea que estén los agujeros de acuerdo con el diseño de su placa de circuito (para no dañar las pistas). Otro método más fácil es simplemente pegar las tablas sobre la madera contrachapada (al hacerlo, intente ceñirme a mi diseño, puentes en H montados en la parte posterior, etc.)

Paso 12: Montaje del cuerpo del robot (parte 2)

Ahora que ha ensamblado la parte superior, es hora de ensamblar la parte inferior. La parte inferior albergará todos los reguladores de voltaje, los motores impulsores y los condensadores. Su primer paso será montar los motores en el tablero de madera contrachapada. Prefiero dos formas básicas de montar motores, ya sea que los monte en el medio del panel de madera contrachapada o en un lado de su elección. Si elige montar motores en el lateral, debe recordar comprar un volante delantero para ayudar al robot a equilibrarse y maniobrar correctamente. Recuerde hacer algunas mediciones y comprobaciones básicas antes de montar correctamente sus motores, recomiendo montar el motor con bridas para cables que es barato y fácil de completar, primero pegue su motor de acuerdo con las medidas deseadas y luego taladre dos agujeros en dos lados del motor en la madera contrachapada y simplemente use una brida para sujetarlo (recuerde apretar la brida correctamente). Ponerse los reguladores y los condensadores será fácil (improvisa con el espacio que tienes en la madera contrachapada) y móntalos usando el método de la tuerca espaciadora o pegamento caliente, (recomiendo pegar los condensadores). Finalmente, taladre orificios para montar la placa superior (use las mismas medidas que hizo en la parte superior), recomiendo perforar orificios más pequeños y presionar las tuercas espaciadoras.

Paso 13: cableado

Ahora que ha soldado, verificado y montado sus circuitos, es hora de conectar todo. Lo básico del cableado es que todos los circuitos eventualmente se conectarán al PIC que procesará y enviará información, recuerde que su cableado es muy importante y debe asegurarse de que todo esté correcto. Bien, ahora para saber cómo cablear, ahora entiendes por qué elegí usar el método de pin de brezo porque lo hace más fácil. Si tiene un cable de puente hembra, puede conectar rápidamente las placas, de lo contrario, puede soldar el cable normal en el pin de brezo (los puentes son mejores porque si ha equivocado los pines, no tiene que volver a soldar). Se proporcionará un diagrama de cableado en la imagen.

Paso 14: Colocación y conexión de palpadores

Su robot utilizará dos sensores para detectar la pared frente a él. La colocación de los palpadores es bastante simple, básicamente sus dos microinterruptores actúan como palpadores izquierdo y derecho. Pégalos en caliente en el frente de tu segunda tabla. El diagrama de circuito de las conexiones se proporcionará a continuación. (Recuerde averiguar los pines del microinterruptor, por ejemplo, COM).

Paso 15: Prueba del robot

De acuerdo, este es el momento emocionante que ha estado esperando, ¡para finalmente encender su robot por primera vez! No se emocione demasiado ahora, esto nunca funciona la primera vez, si es así, ¡¡USTED ES UN CONSTRUCTOR AFORTUNADO !! Ahora no se decepcione si no funciona, no se preocupe, definitivamente lo hará pronto. A continuación, he hecho una lista de todos los posibles problemas que podría enfrentar y cómo resolverlos.

· Todo el asunto no hace nada. Verifique los circuitos de la fuente de alimentación y las conexiones a los pines de alimentación de la placa, también verifique si hay problemas de polaridad.

· Motores girando en sentidos opuestos. Cambie la polaridad de un motor, debería enviarlo girando hacia el otro lado, también podría ser un problema de programación.

· Algo empieza a fumar o siente que algo está muy caliente. ¡¡CORTOCIRCUITO!! Apague inmediatamente para evitar daños. Compruebe todos los circuitos posibles, incluidas las conexiones de cables.

· Los motores giran muy lentamente. Aumente la corriente al robot. O posible escasez de H-Bridge.

· El robot no detecta la luz correctamente. Ajustar VR en circuitos LDR, puede ser un problema de programación.

· El robot se comporta de manera inusual y hace cosas raras. ¡Programación! Verifique el código de programación.

· Robot no detecta la pared. Verifique las conexiones en los microinterruptores.

Entonces, estos son los problemas que le sucedieron a mi robot, si tiene un problema inusual, siéntase libre de cambiar o modificar mis diseños para mejor, recuerde que todos estamos aprendiendo y no existe la perfección.

Paso 16: prueba y error

Si después de muchas horas de intentarlo, revisar y probar su robot aún no funciona, no lo arroje contra la pared ni lo destroce y pierda la esperanza. Intenta caminar afuera solo para tomar un poco de aire fresco o simplemente dormir, he tenido muchos momentos así, ¿y sabes por qué? La electrónica es un pasatiempo difícil, un componente falla, todo falla. No olvide dividirlo en secciones durante la prueba y siempre mantenga la mente abierta con el diseño y el diseño. ¡Sea libre y creativo y nunca se rinda! Si les gustó mi proyecto, por favor votenme en el concurso make it move, ¡espero que lo disfruten!