LF basé sur PIC et robot évitant: 16 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

introduction

Dans ce instructable, vous apprendrez à faire un robot léger suivant et évitant. Mon inspiration vient des robots imitant le comportement humain commun, par exemple vous ne marcherez pas simplement dans un mur sans raison. Votre cerveau communique avec vos muscles/organes et vous arrêtera immédiatement. Votre cerveau fonctionne de manière très similaire à un microcontrôleur de base recevant des entrées et les traitant en sorties, dans ce cas, votre cerveau s'appuie sur vos yeux pour obtenir des informations. En même temps, il est acceptable de marcher dans un mur quand on est aveugle. Votre cerveau ne reçoit aucune entrée de vos yeux et ne peut pas voir le mur. Ce robot ne sera pas seulement une construction complète à la fin, mais une expérience d'apprentissage intéressante sur les composants électroniques de base, le bricolage et les compétences de conception pour créer quelque chose, et je sais que vous l'apprécierez. Je sais qu'il existe des méthodes beaucoup plus simples et conventionnelles où vous n'avez pas besoin de construire vous-même des circuits et d'utiliser des modules de base pour obtenir le même résultat, mais j'ai adopté une approche plus différente, d'ailleurs si vous êtes un bricoleur comme moi et que vous cherchez à apprendre quelque chose de nouveau c'est le projet parfait pour vous! Ce robot suivra la lumière et lorsqu'un palpeur touchera le mur, il s'inversera et tournera, ce sont donc les fonctions de base de ce robot. J'espère que vous apprécierez mon projet!

Étape 1: Liste des matériaux

L'électronique

Résistances

· Résistance 10K, watt (x20)

· Résistance 2.2K, watt (x10)

· 4.7K VR (x2)

· VR 10K (x2)

· Résistance 1K, watt (x10)

· Résistance 220 ohms, watt (x4)

· Résistance 22K ¼ watt (x10)

Condensateurs

· 10pf céramique (x5)

· 2200uf électrolytique, 25V (x2)

· 10nf céramique (x4)

Semi-conducteurs

· Transistor de puissance BD 139 NPN (x4)

· Transistor de puissance BD 140 PNP (x4)

· Transistor BC 327 PNP (x4)

· Régulateurs de tension LM350 (x2)

· 741 amplificateurs opérationnels (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Microcontrôleur PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (couleur au choix) (x3)

Matériel

· Feuilles de contreplaqué

· Écrou d'espacement de 5 mm x 60 mm (x4)

· Boulon de 5 mm x 20 mm (x8)

· Motoréducteurs 12V 500mA (x2)

· Roues en mousse de 60 mm (x2)

· Connecteurs femelles chinés (cavalier) (x50)

· Batterie de moteur de portail 12V, 7,2Ah (en option, une batterie plus petite peut être utilisée mais assurez-vous qu'elle est de 12V).

· Fil de 2 mm (10 m)

· Broches du connecteur mâle chiné (cavalier) (x50)

· Gaine thermorétractable de 3 mm (2 m)

Étape 2: Construire des circuits

Construire les circuits est assez simple, c'est une excellente expérience d'apprentissage pour ceux qui ne l'ont jamais fait auparavant et une bonne pratique pour ceux qui l'ont fait. Vous pouvez toujours essayer une méthode différente mais je préfère utiliser Veroboard car c'est plus facile avec les pistes qui traversent pour la soudure. Je recommande avant de construire le circuit réel de faire un modèle sur la planche à pain et de concevoir votre disposition Veroboard pour votre circuit sur papier, cela ressemble à beaucoup de travail maintenant mais cela sera payant lors de la construction de vos circuits (en particulier pour les points de référence).

Construire des ponts en H

Le H-Bridge est un circuit responsable de la conduite de vos moteurs qui reçoit le signal du microcontrôleur et arrête ou inverse les moteurs (il s'agit d'un H-Bridge modifié avec le 4011 qui agit comme un circuit de protection et ajoute plus fonctions de contrôle). Vous trouverez ci-dessous des images du schéma de circuit, de la disposition de la carte Vera et du circuit final (n'oubliez pas de construire 2 ponts en H, un pour chaque moteur).

Étape 3: Création de circuits LDR

Les circuits LDR agissent comme des yeux pour le robot qui détectent la présence de lumière et envoie un signal de tension au microcontrôleur PIC, afin d'amplifier le signal de tension pour le PIC. J'ai utilisé un amplificateur opérationnel 741. N'oubliez pas de construire 2 circuits, un pour chaque œil du robot.

Étape 4: Création d'un circuit de support PIC

C'est le circuit qui est le cerveau du robot.

Étape 5: Construire des circuits de régulation de tension

La tension d'alimentation principale entrant dans le robot sera de 12V, cela signifie qu'il doit y avoir un régulateur de tension sur les circuits H-Bridge car ils fonctionnent sur 9V et sur les circuits PIC et LDR qui fonctionnent tous les deux sur 5V. La tension doit aussi être stable pour ne pas endommager les composants, ces circuits vont réguler la tension, pensez à construire 2 circuits. (Toutes les images sont ci-dessous). Une fois les circuits terminés, réglez-les à la bonne tension en tournant le VR et en mesurant à l'aide d'un multimètre. N'oubliez pas que les circuits LDR et PIC ont besoin de +5V. Et les ponts en H ont besoin de +9V.

Étape 6: Ajout de broches au circuit

Maintenant que vous avez construit vos circuits, il est temps de souder les broches d'en-tête. Une autre méthode consiste à souder le fil directement sur la carte, mais je trouve que les ruptures de fil sont alors plus courantes. Pour déterminer où souder les broches, regardez sur la disposition Veroboard de chaque circuit, dans les touches sous la conception du circuit, vous trouverez les symboles pour les broches d'en-tête, puis regardez simplement la conception de votre circuit, comptez vos trous sur la carte pour suivre le mise en page, puis soudez simplement la broche. (Le symbole que vous devez rechercher sera fourni dans une image). N'oubliez pas de choisir la bonne disposition pour le bon circuit.

Étape 7: Briser les traces de Veroboard

Vos circuits sont presque terminés; la chose la plus importante à faire maintenant est de briser les pistes sur le Veroboard. Suivez à nouveau le même principe en utilisant les touches de chaque circuit pour déterminer où casser les pistes, assurez-vous de casser les pistes tout au long, j'ai utilisé un couteau artisanal (passe-temps). (Une image de la clé et un exemple de rupture de piste seront fournis).

Étape 8: Codage du PIC

Maintenant que vous avez terminé vos circuits, vous pouvez commencer à faire la partie principale du robot, coder le PIC, coder le PIC est simple, le code a été écrit dans MPLab X, le code source et le fichier du firmware (.hex) sont fournis dans le paquet zip. Pour flasher le firmware sur le contrôleur PIC, vous pouvez utiliser n'importe quel programmeur disponible.

Étape 9: Insertion des puces électroniques

Maintenant que vous avez terminé la plupart de votre travail avec les circuits, il est temps de passer à la dernière étape, l'insertion des micropuces. C'est une tâche assez facile mais elle reste délicate, la plupart de vos puces électroniques sont livrées dans des éponges étranges lorsque vous les achetez en magasin, vous vous demandez peut-être pourquoi, mais les puces sont sensibles à l'électricité statique, ce qui signifie que vous ne pouvez pas les toucher avec vos mains à moins que vous portent un bracelet statique. Cela inclut les 4011 et le PIC, alors soyez prudent et ne touchez pas les broches de ces micropuces sinon vous les endommagerez. (Assurez-vous que vous insérez la puce du bon côté, un exemple sera fourni).

Étape 10: Tester les circuits

Vos circuits sont maintenant terminés; il est temps de les tester ! Pour tester vos circuits, vous aurez besoin d'un multimètre (un multimètre est un appareil qui mesure les différences de tension, de courant et de résistance), heureusement le multimètre moderne a quelques fonctions supplémentaires. Tout d'abord, vous devez effectuer une inspection visuelle de base du circuit, en vérifiant s'il y a des fissures, des ruptures de fil et des déconnexions. Une fois que vous êtes satisfait de cela, il est important de vérifier toutes les polarités du circuit, par exemple: vos transistors doivent être dans le bon sens et vos puces doivent être insérées correctement. Après cela, il est temps de vérifier le dessous de la carte de circuit imprimé, de vérifier visuellement tout court-circuit entre les pistes, puis de vous assurer de prendre un cutter et de le trancher entre les pistes métalliques de la carte pour vous en assurer. La dernière chose à surveiller sont vos pauses, faites une inspection visuelle de chaque pause de votre circuit pour vous assurer que la piste est cassée tout au long. Pour vérifier correctement, vous devez régler le réglage de votre multimètre sur la continuité (une image sera fournie ci-dessous) et mettre un fil d'un côté de la piste Brocken et l'autre fil de l'autre côté, si votre multimètre bipe votre pause est défectueuse et vous devez le refaire. Je conseille de tester chaque circuit individuellement pour ne pas se tromper. (Corrigez tous vos défauts avant de passer à l'étape suivante). N'oubliez pas de faire fonctionner les circuits avec une régulation de tension appropriée:

· Ponts en H: 9 V

· LDR + PIC: 5V

Étape 11: Assemblage du corps du robot

Maintenant que votre travail de circuit est terminé, il est temps de faire un peu de bricolage, nous allons maintenant assembler la partie supérieure du robot. La partie supérieure se compose essentiellement de tous les circuits et capteurs. Tout d'abord vous devez percer des trous dans votre planche de contreplaqué pour les écrous et vis d'espacement, percer le centimètre de côté sur chaque coin (ce n'est pas vraiment important où vous choisissez de percer vos trous tant que votre structure est stable et qu'elle correspond aux trous percés sur la planche inférieure). Maintenant, il y a encore du perçage à faire…..si vous choisissez de monter votre planche sur des écrous d'espacement, vous devez percer des houes pour eux (voir le diamètre de votre écrou et choisir le foret en conséquence), vous devez également percer des trous dans votre circuit, faites attention en faisant cela pour ne pas endommager la carte et choisissez où vous voulez que les trous soient en fonction de la disposition de votre carte de circuit (pour ne pas endommager les pistes). Une autre méthode plus simple consiste simplement à coller les planches sur le contreplaqué (en essayant de vous en tenir à ma disposition, aux ponts en H montés à l'arrière, etc.)

Étape 12: Assemblage du corps du robot (partie 2)

Maintenant que vous avez assemblé la partie supérieure, il est temps d'assembler la partie inférieure. Le fond abritera tous les régulateurs de tension, les moteurs d'entraînement et les condensateurs. Votre première étape consistera à monter les moteurs sur la planche de contreplaqué. Je préfère deux méthodes de base pour monter les moteurs, soit vous les montez au milieu du panneau de contreplaqué, soit sur un côté de votre choix. Si vous choisissez de monter les moteurs sur le côté, vous devez vous rappeler d'acheter un volant d'inertie avant pour aider le robot à s'équilibrer et à se manœuvrer correctement. N'oubliez pas de faire quelques mesures et vérifications de base avant de monter correctement vos moteurs, je vous recommande de monter le moteur avec des attaches de câble, ce qui est bon marché et facile à réaliser, collez d'abord à chaud votre moteur selon vos mesures souhaitées puis percez deux trous sur les deux côtés du moteur dans le contreplaqué et utilisez simplement une attache zippée pour le maintenir (n'oubliez pas de bien serrer votre attache zippée). Mettre les régulateurs et les condensateurs sera facile (improvisez avec l'espace que vous avez sur le contreplaqué) et montez-les en utilisant la méthode des écrous d'espacement ou de la colle chaude, (je recommande de coller les condensateurs). Enfin, percez des trous pour monter la planche supérieure (utilisez les mêmes mesures que vous avez faites sur la partie supérieure), je recommande de percer des trous plus petits et d'enfoncer les écrous d'espacement.

Étape 13: Câblage

Maintenant que vous avez soudé, vérifié et monté vos circuits, il est temps de câbler le tout ensemble. Les bases du câblage sont que tous les circuits seront éventuellement câblés au PIC qui traitera et enverra les informations, rappelez-vous que votre câblage est très important et vous devez vous assurer que tout est correct. Ok, maintenant pour savoir comment câbler, maintenant vous comprenez pourquoi j'ai choisi d'utiliser la méthode des broches de bruyère, car cela facilite les choses. Si vous avez un fil de connexion femelle, vous pouvez rapidement connecter les cartes ensemble, sinon vous pouvez simplement souder un fil normal sur la broche de bruyère (les cavaliers sont meilleurs car si vous avez des broches erronées, vous n'avez pas à ressouder). Un schéma de câblage sera fourni dans l'image.

Étape 14: Fixation et connexion des palpeurs

Votre robot utilisera deux palpeurs pour détecter le mur devant lui. La fixation des palpeurs est assez simple, ses deux micro-interrupteurs agissent essentiellement comme palpeurs gauche et droit. Collez-les à chaud sur le devant de votre deuxième planche. Le schéma des connexions sera fourni ci-dessous. (N'oubliez pas de comprendre les broches du micro-interrupteur, par exemple COM).

Étape 15: Tester le robot

D'accord, c'est le moment excitant que vous attendiez, pour enfin allumer votre robot pour la première fois !! Ne soyez pas trop excité maintenant, cela ne fonctionne jamais la première fois, si c'est le cas VOUS ÊTES UN CHANCEUX CONSTRUCTEUR !! Maintenant, ne soyez pas déçu si cela ne fonctionne pas, ne vous inquiétez pas, ce sera certainement bientôt. Ci-dessous, j'ai dressé une liste de tous les problèmes possibles que vous pourriez rencontrer et comment les résoudre.

· Le tout ne fait rien. Vérifiez les circuits d'alimentation et les connexions aux broches d'alimentation de la carte, vérifiez également les problèmes de polarité.

· Moteurs tournant dans des directions opposées. Échangez la polarité d'un moteur, il devrait l'envoyer tourner dans l'autre sens, cela peut également être un problème de programmation.

· Quelque chose commence à fumer ou vous sentez que quelque chose est vraiment chaud. COURT-CIRCUIT!! Éteignez immédiatement pour éviter tout dommage. Vérifiez tous les circuits possibles, y compris les connexions des fils.

· Les moteurs tournent très lentement. Augmentez le courant vers le robot. Ou une éventuelle pénurie de H-Bridge.

· Le robot ne détecte pas correctement la lumière. Ajuster la VR sur les circuits LDR, peut être un problème de programmation.

· Le robot se comporte de manière inhabituelle et fait des choses étranges. La programmation! Vérifiez le code de programmation.

· Le robot ne détecte pas le mur. Vérifiez les connexions sur les micro-interrupteurs.

Ce sont donc les problèmes qui sont arrivés à mon robot, si vous avez un problème inhabituel, n'hésitez pas à changer ou à modifier mes conceptions pour le mieux, rappelez-vous que nous apprenons tous et qu'il n'y a rien de parfait.

Étape 16: Essai et erreur

Si après plusieurs heures d'essais, de vérifications et de tests, votre robot ne fonctionne toujours pas, ne le jetez pas contre le mur, ne le déchirez pas et ne perdez pas espoir. Essayez de marcher dehors juste pour prendre l'air ou simplement dormir dessus, j'ai eu beaucoup de moments comme ça, et savez-vous pourquoi ? L'électronique est un passe-temps difficile, un composant échoue - tout échoue. N'oubliez pas de le diviser en sections lors du test et gardez toujours l'esprit ouvert avec la conception et la mise en page. Soyez libre et créatif et n'abandonnez jamais !!! Si vous avez aimé mon projet, votez pour moi dans le concours Make it move, j'espère que vous l'apprécierez !