Robot seguidor de línea con PICO: 5 pasos (con imágenes)

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

Antes de que seas capaz de crear un robot que pueda acabar con la civilización tal como la conocemos y pueda acabar con la raza humana. Primero debes ser capaz de crear robots simples, los que pueden seguir una línea dibujada en el suelo, y aquí es donde darás tu primer paso para acabar con todos nosotros>. <

En primer lugar, un robot que sigue una línea es un robot que es capaz de seguir una línea en el suelo, y esta línea suele ser una línea negra dibujada sobre un fondo blanco o viceversa; y eso se debe a que al robot le resulta más fácil distinguir entre colores muy contrastantes, como el blanco y el negro. Donde el robot cambia su ángulo según el color que lee.

Suministros

1. PICO

2. Chasis de robot con tracción en dos ruedas, que tiene lo siguiente:

   • Chasis de acrílico
   • 2 motores DC con ruedas y codificadores
   • Rueda giratoria con separadores metálicos
   • Soporte de batería de 4 canales
   • Algunos tornillos y tuercas
   • Interruptor encendido / apagado
3. Módulo controlador de motor L298N
4. 2 sensores de seguimiento de línea
5. Batería de 7,4 v

Paso 1: preparación de los motores de CC

Puede utilizar el chasis "2WD" con tracción en dos ruedas para facilitar este proyecto, ya que ahorra tiempo y esfuerzo cuando se trata de construir su propio chasis. Dándote más tiempo para concentrarte en la electrónica del proyecto.

Comencemos con los motores de CC, ya que los usará para controlar la velocidad y la dirección del movimiento de su robot, dependiendo de las lecturas de los sensores. Lo primero que debe hacer es comenzar a controlar la velocidad de los motores, que es directamente proporcional al voltaje de entrada, lo que significa que debe aumentar el voltaje para aumentar la velocidad y viceversa.

La técnica de "Modulación de ancho de pulso" de PWM es ideal para el trabajo, ya que le permite ajustar y personalizar el valor promedio que va a su dispositivo electrónico (motor). Y funciona utilizando las señales digitales "HIGH" y "LOW" para crear valores analógicos, alternando entre las 2 señales a una velocidad muy rápida. Donde el voltaje "analógico" depende del porcentaje entre las señales digitales ALTA y digitales BAJAS presentes durante un período de PWM.

Tenga en cuenta que no podemos conectar PICO directamente al motor, ya que el motor necesita un mínimo de 90 mA que no pueden ser manejados por los pines de PICO, y es por eso que usamos el módulo de controlador de motor L298N, que nos da la capacidad de enviar suficiente corriente a los motores y cambie su polaridad.

Ahora, vamos a soldar un cable a cada uno de los terminales del motor, siguiendo estos pasos:

1. Fusionar un poco de soldadura en el terminal del motor
2. Coloque la punta del cable sobre el terminal del motor y caliéntelo con el soldador hasta que la soldadura en el terminal se derrita y se conecte con el cable, luego retire el soldador y deje que la conexión se enfríe.
3. Repita los pasos anteriores con los terminales restantes de ambos motores.

Paso 2: Uso del módulo de controlador de motor L298N

El motor del controlador de motor L298N tiene la capacidad de aumentar la señal proveniente de PICO y de cambiar la polaridad de la corriente que lo atraviesa. Permitiéndole controlar tanto la velocidad como la dirección a la que giran sus motores.

Salidas de clavijas L298N

1. Primer terminal del motor de CC A
2. Segundo terminal del motor de CC A
3. Puente regulador de 5v integrado. Retire este puente si está conectando un voltaje de suministro del motor de más de 12 V, para no dañar el regulador de voltaje.
4. Entrada de voltaje de suministro del motor. El máximo es de 35 voltios, y no olvide quitar el regulador de voltaje si está usando más de 12 voltios.
5. GND
6. Salida 5v. Esta salida proviene del regulador de voltaje si aún está conectado, y le brinda la capacidad de alimentar su PICO desde la misma fuente que el motor.
7. Puente de habilitación del motor de CC A. Si este puente está conectado, el motor funcionará a máxima velocidad hacia adelante o hacia atrás. Pero, si desea controlar la velocidad, simplemente retire el puente y conecte un pin PWM en su lugar.
8. In1, ayuda a controlar la polaridad de la corriente y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor A.
9. In2, ayuda a controlar la polaridad de la corriente y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor A.

10. In3, ayuda a controlar la polaridad de la corriente y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor B.

11. In4, ayuda a controlar la polaridad de la corriente y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor B.
12. Puente de habilitación del motor B de CC. Si este puente está conectado, el motor funcionará a máxima velocidad hacia adelante o hacia atrás. Pero, si desea controlar la velocidad, simplemente retire el puente y conecte un pin PWM en su lugar.

Primer terminal del motor B de CC

Segundo terminal del motor DC B

La cantidad de pines que tiene el motor del controlador L298N hace que parezca difícil de usar. Pero, en realidad, es bastante fácil, y demostrémoslo con un ejemplo de funcionamiento, donde lo usamos para controlar la dirección de rotación de nuestros dos motores.

Conecte PICO al controlador del motor de la siguiente manera "encontrará el diagrama de arriba":

• In1 → D0
• In2 → D1
• In3 → D2
• In4 → D3

La dirección del motor se controla enviando un valor lógico ALTO y BAJO entre cada par de pines del controlador In1 / 2 e In3 / 4. Por ejemplo, si envía HIGH a In1 y LOW a In2, hace que el motor gire en una dirección y enviar LOW a In1 y HIGH a In2 hace girar el motor en la dirección opuesta. Pero, si envía las mismas señales ALTA o BAJA al mismo tiempo tanto a In1 como a In2, los motores se detendrán.

No olvide conectar el GND de PICO con el GND de la batería y no retire los puentes Enable A y Enable B.

También encontrará el código de este ejemplo arriba.

Paso 3: Agregar PWM al módulo de controlador L298N

Ahora podemos controlar la dirección de rotación de nuestros motores. Pero todavía no podemos controlar sus velocidades, ya que tenemos una fuente de voltaje constante que les da la máxima potencia que pueden tomar. Y para hacer eso, necesita dos pines PWM para controlar ambos motores. Desafortunadamente, PICO tiene solo 1 salida PWM, que necesitamos expandir usando el módulo PCA9685 OWM, ¡y este increíble módulo puede expandir su PWM de 1 a 16!

Configuración de pines PCA9685:

1. VCC → Esta es su potencia lógica, con 3-5v máx.
2. GND → El pin negativo debe estar conectado al GND para completar el circuito.
3. V + → Este pin distribuye la energía proveniente de una fuente de energía externa, se usa principalmente con motores que necesitan grandes cantidades de corriente y necesitan una fuente de energía externa.
4. SCL → Pin de reloj en serie, que se conecta al SCL de PICO.
5. SDA → Pin de datos en serie, que se conecta al SDA de PICO.
6. OE → Pin de habilitación de salida, este pin está activo en BAJO, lo que significa que cuando el pin está en BAJO, todas las salidas están habilitadas, y cuando está en ALTO, todas las salidas están deshabilitadas. Este es un pin opcional, y el valor predeterminado es BAJO.

El módulo PWM PCA9685 tiene 16 salidas PWM, cada una con su propia señal V +, GND y PWM que puede controlar independientemente de las demás. Cada PWM puede manejar 25 mA de corriente, así que tenga cuidado.

Ahora viene la parte donde usamos el módulo PCA9685 para controlar la velocidad y dirección de nuestros motores, y así es como conectamos PICO a los módulos PCA9685 y L298N:

PICO a PCA9685:

1. D2 (PICO) SDA (PCA9685)
2. D3 (PICO) SCL (PCA9685)

PCA9685 a L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), para controlar la dirección del motor A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), para controlar la dirección del motor A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), para controlar la dirección del motor B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), para controlar la dirección del motor B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), para enviar la señal PWM que controla la velocidad del motor A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), para enviar la señal PWM que controla la velocidad del motor B.

Encontrará el código de todas estas partes adjunto arriba.

Paso 4: uso del sensor de seguimiento de línea

El rastreador de líneas es bastante sencillo. Este sensor tiene la capacidad de distinguir entre dos superficies, dependiendo del contraste entre ellas, como en blanco y negro.

El sensor de seguimiento de línea tiene dos partes principales, el LED de infrarrojos y el fotodiodo. Puede distinguir los colores emitiendo luz IR desde el LED y leyendo los reflejos que regresan al fotodiodo, luego el fotodiodo emite un valor de voltaje dependiendo de la luz reflejada (valor ALTO para una superficie de luz "brillante" y un valor BAJO para una superficie oscura).

Pinouts del rastreador de línea:

1. A0: este es el pin de salida analógica, y lo usamos si queremos una lectura de entrada analógica (0-1023)
2. D0: Este es el pin de salida digital, y lo usamos si queremos una lectura de entrada digital (0-1)
3. GND: Este es el pin de tierra y lo conectamos al pin GND de PICO
4. VCC: Este es el pin de alimentación y lo conectamos al pin VCC de PICO (5v)
5. Potenciómetro: se utiliza para controlar la sensibilidad del sensor.

Probemos el sensor del rastreador de líneas con un programa simple que enciende un LED si detecta una línea negra, y apaga el LED si detecta una superficie blanca mientras imprime la lectura del sensor en el Monitor serial.

Encontrará el código de esta prueba adjunto arriba.

Paso 5: Poner todo junto

Lo último que tenemos que hacer es juntar todo. Ya que los hemos probado todos individualmente y todos funcionan como se esperaba.

Mantendremos PICO, los módulos PCA9685 y L298N conectados como están. Luego, agregamos los sensores seguidores de línea a nuestra configuración existente, y es como sigue:

1. VCC (todos los sensores de seguimiento de línea) → VCC (PICO)
2. GND (todos los sensores de seguimiento de línea) → GND (PICO)
3. D0 (sensor de seguimiento de línea derecha) → A0 (PICO)
4. D0 (sensor de seguimiento de línea central) → A1 (PICO)
5. D0 (sensor de seguimiento de línea izquierda) → A2 (PICO)

Este es el código final que controlará su automóvil y le dirá que siga una línea, línea negra sobre fondo blanco en nuestro caso.