Robot de persecución de fuego: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

En este proyecto, vamos a crear un robot de extinción de incendios que persigue una llama y la extingue soplando aire desde un ventilador.

Una vez que haya terminado con este proyecto, sabrá cómo usar los sensores de llama con PICO, cómo leer su valor de salida y cómo actuar en consecuencia, y cómo usar los sensores Darlington con motores de CC y cómo controlarlos. Eso, por supuesto, junto con un robot de extinción de incendios muy bueno.

Suministros

• PICO
• Sensor de llama
• Pequeño motor de CC
• Hélice pequeña
• Controlador de motor de puente H L298N
• Controlador PWM de 16 canales y 12 bits PCA9685
• Kit de chasis de robot 2WD
• Mini tablero
• Cables de puente
• Tornillos y tuercas

Paso 1: Conexión del sensor de llama a PICO

Comencemos con la parte más importante de nuestro robot de extinción de incendios, que es la capacidad de detectar incendios cuando ocurren. Por eso vamos a empezar con los componentes que se encargan de detectar el fuego, pero antes de hacerlo, montemos nuestro kit de chasis de robot 2WD, ya que construiremos nuestro robot en base a él.

Usaremos 3 sensores de llama en este proyecto y haremos que el robot se mueva de forma independiente usando sus lecturas, colocaremos estos sensores en el lado medio, izquierdo y derecho del chasis del robot. Y se colocarán de tal manera que tengan la capacidad de señalar con precisión la fuente de la llama y apagarla.

Antes de comenzar a usar los sensores de llama, hablemos de cómo funcionan: los módulos de sensor de llama están hechos principalmente de LED receptores de infrarrojos que pueden detectar la luz infrarroja emitida por las llamas y enviar los datos como entrada digital o analógica, en nuestro caso usaremos un sensor de llama que envía salida digital.

Salidas de clavijas del módulo del sensor de llama:

• VCC: positivo de 5 voltios, conectado con el pin VCC de PICO.
• GND: pin negativo, conectado con el pin GND de PICO.
• D0: el pin de salida digital, conectado con el digital deseado en PICO.

Conectémoslo ahora a nuestro PICO para probar nuestro cableado y lógica de código, para asegurarnos de que todo funciona correctamente. Conectar los sensores de llama es muy fácil, simplemente conecte el VCC y GND de los sensores al VCC y GND de PICO respectivamente, luego conecte los pines de salida de la siguiente manera:

• D0 (sensor de llama derecho) → A0 (PICO)
• D0 (sensor de llama central) → A1 (PICO)
• D0 (sensor de llama izquierdo) → A2 (PICO)

Paso 2: codificación de PICO con los sensores de llama

Ahora que tenemos nuestros sensores de llama conectados a PICO, comencemos a codificar para saber qué sensor de llama tiene una llama delante y cuál no.

Lógica de código:

• Configure los pines A0, A2 y A3 de PICO como pines de ENTRADA
• Leer cada valor de salida del sensor
• Imprima el valor de salida de cada sensor en el monitor en serie, para que podamos diagnosticar si todo está funcionando correctamente o no.

Tenga en cuenta que nuestros sensores tienen una lectura baja "0" cuando detectan fuego y una lectura alta "1" cuando no detectan fuego.

Para probar su código, abra su monitor serial y observe cómo cambia cuando tiene fuego frente a él, en comparación con cuando lo hace. Las imágenes adjuntas tienen las lecturas para no tener una llama y las lecturas de una sola llama frente al sensor del medio.

Paso 3: Conexión del ventilador

Para que un robot de extinción de incendios sea eficaz debe tener la capacidad de combatir el fuego, y para eso vamos a crear un ventilador con el que apuntemos al fuego y lo apaguemos. Y vamos a crear este ventilador usando un pequeño motor de CC con una hélice instalada.

Entonces, comencemos conectando nuestros motores de CC. Los motores de CC tienen un alto consumo de corriente, por lo que no podemos conectarlos directamente a nuestro PICO, ya que solo puede ofrecer 40 mA por pin GPIO, mientras que el motor necesita 100 mA. Es por eso que debemos usar un transistor para conectarlo, y usaremos el transistor TIP122, ya que podemos usarlo para elevar la corriente proporcionada por nuestro PICO a la cantidad que necesita el motor.

Vamos a agregar nuestro motor DC y una batería externa "PLACE HOLDER", para proporcionar al motor la potencia necesaria sin dañar nuestro PICO.

El motor de CC debe conectarse de la siguiente manera:

• Pin de base (TIP122) → D0 (PICO)
• Pin del colector (TIP122) → Cable del motor de CC "Los motores de CC no tienen polaridades, por lo que no importa qué cable"
• Pin emisor (TIP122) → GND
• El cable vacío del motor de CC → Positivo (cable rojo) de la batería externa

No olvides conectar el GND de la batería con el GND del PICO, ya que si no está conectado, el circuito no funcionará en absoluto

Lógica del código del ventilador: el código es muy simple, solo modificaremos el código que ya tenemos para encender el ventilador cuando la lectura del sensor del medio sea alta y apagar el ventilador cuando la lectura del sensor del medio sea baja.

Paso 4: Conexión de los motores del coche robot

Ahora que nuestro robot puede detectar incendios y apagarlos con un ventilador cuando el fuego está directamente frente a él. Es hora de darle al robot la capacidad de moverse y posicionarse directamente frente al fuego, para que pueda apagarlo. Ya estamos usando nuestro kit de chasis de robot 2WD, que viene con CC de 2 engranajes que vamos a usar.

Para poder controlar la velocidad y la dirección de funcionamiento del motor de CC, debe usar el controlador de motor de puente H L298N, que es un módulo de controlador de motor que tiene la capacidad de controlar la velocidad y dirección de funcionamiento del motor, con la capacidad de alimentar los motores. desde una fuente de alimentación externa.

El controlador de motor L298N necesita 4 entradas digitales para controlar la dirección de rotación de los motores y 2 entradas PWM para controlar la velocidad de rotación de los motores. Pero desafortunadamente, PICO solo tiene un pin de salida PWM que no puede controlar tanto la dirección como la velocidad de rotación del motor. Aquí es donde usamos el módulo de expansión de pines PWM PCA9685 para aumentar el PWM de PICO para satisfacer nuestras necesidades.

El cableado ahora se volvió un poco más complicado, ya que estamos conectando 2 motores nuevos junto con 2 módulos para controlarlos. Pero eso no será un problema si sigue los esquemas y pasos proporcionados:

Comencemos con el módulo PWM PCA9685:

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

Ahora, conectemos el módulo de controlador de motor L298N:

Comencemos por conectarlo a nuestra fuente de energía:

• +12 (módulo L298N) → Cable rojo positivo (batería)
• GND (módulo L298N) → GND

Para controlar la dirección de rotación de los motores:

• In1 (módulo L298N) → PWM 0 pin (PCA9685)
• In2 (módulo L298N) → PWM 1 pin (PCA9685)
• In3 (módulo L298N) → PWM 2 pines (PCA9685)
• In4 (módulo L298N) → PWM de 3 clavijas (PCA9685)

Para controlar la velocidad de rotación del motor:

• enableA (módulo L298N) → PWM de 4 pines (PCA9685)
• enableB (módulo L298N) → PWM de 5 pines (PCA9685)

El controlador del motor L298N puede generar una salida regulada de +5 voltios, que usaremos para encender nuestro PICO:

+5 (módulo L298N) → Vin (PICO)

No conecte este pin si PICO se enciende a través de USB

Ahora que tenemos todo conectado, programaremos el robot para que se mueva para enfrentar directamente la llama y encender el ventilador.

Paso 5: Finalización del código

Ahora que tenemos todo conectado correctamente, es hora de codificarlo para que funcione también. Y estas son las cosas que queremos que logre nuestro código:

Si detecta fuego en línea recta (el sensor del medio detecta el fuego), entonces el robot se mueve hacia él hasta que alcanza la distancia establecida y enciende el ventilador

Si detecta fuego en el lado derecho del robot (el sensor derecho detecta el fuego), entonces el robot gira hasta que el fuego está justo en frente del robot (el sensor del medio), luego se mueve hacia él hasta que alcanza la distancia establecida. y enciende el ventilador

Si detecta fuego en el lado izquierdo del robot, hará lo mismo que arriba. Pero girará a la izquierda en lugar de a la derecha.

Y si no detecta ningún incendio, todos los sensores emitirán un valor ALTO, deteniendo el robot.

Paso 6: ¡Listo

En este proyecto, hemos aprendido cómo leer la salida del sensor y tomar medidas en función de ello, cómo usar el transistor Darlington con motores de CC y cómo controlar los motores de CC. Y utilizamos todo nuestro conocimiento para crear un robot de extinción de incendios como aplicación. Que es muy bueno x)

No dude en hacer cualquier pregunta que pueda tener en los comentarios o en nuestro sitio web mellbell.cc. Y como siempre, sigue haciendo:)