Robot de chasse au feu : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Dans ce projet, nous allons créer un robot de lutte contre l'incendie qui chasse une flamme et l'éteint en soufflant de l'air dessus à partir d'un ventilateur.

Une fois ce projet terminé, vous saurez comment utiliser des capteurs de flamme avec PICO, comment lire leur valeur de sortie et comment agir dessus, et comment utiliser les capteurs Darlington avec des moteurs à courant continu et comment les contrôler. Cela bien sûr avec un robot de lutte contre les incendies très cool.

Fournitures

• PICO
• Capteur de flamme
• Petit moteur à courant continu
• Petite hélice
• Pilote de moteur à pont en H L298N
• Pilote PWM 12 bits 16 canaux PCA9685
• Kit châssis de robot 2 roues motrices
• Mini planche à pain
• Fils de cavalier
• Vis et écrous

Étape 1: connexion du détecteur de flamme au PICO

Commençons par la partie la plus importante de notre robot de lutte contre l'incendie, qui est la capacité de détecter les incendies lorsqu'ils se produisent. C'est pourquoi nous allons commencer par les composants responsables de la détection de l'incendie, mais avant de le faire, assemblons notre kit de châssis de robot 2WD, car nous construirons notre robot sur cette base.

Nous utiliserons 3 capteurs de flamme dans ce projet et nous ferons bouger le robot indépendamment en utilisant leurs lectures, nous placerons ces capteurs au milieu, à gauche et à droite du châssis du robot. Et ils seront placés de manière à pouvoir localiser avec précision la source de la flamme et l'éteindre.

Avant de commencer à utiliser les détecteurs de flammes, parlons de leur fonctionnement: les modules détecteurs de flammes sont principalement constitués de LED récepteurs infrarouges capables de détecter la lumière infrarouge émise par les flammes et d'envoyer les données sous forme d'entrée numérique ou analogique, dans notre cas, nous utiliserons un capteur de flamme qui envoie une sortie numérique.

Brochage du module de détection de flamme:

• VCC: positif 5 volts, connecté à la broche VCC de PICO.
• GND: broche négative, connectée à la broche GND de PICO.
• D0: la broche de sortie numérique, connectée au numérique souhaité sur PICO.

Connectons-le maintenant à notre PICO pour tester notre câblage et notre logique de code, pour nous assurer que tout fonctionne correctement. La connexion des capteurs de flamme est très simple, il suffit de connecter respectivement le VCC et le GND des capteurs au VCC et le GND de PICO, puis de connecter les broches de sortie comme suit:

• D0 (capteur de flamme droit) → A0 (PICO)
• D0 (capteur de flamme moyenne) → A1 (PICO)
• D0 (capteur de flamme gauche) → A2 (PICO)

Étape 2: Codage de PICO avec les détecteurs de flamme

Maintenant que nos capteurs de flamme sont connectés à PICO, commençons à coder afin de savoir quel capteur de flamme a une flamme devant et lequel n'en a pas.

Logique du code:

• Définissez les broches A0, A2 et A3 de PICO comme broches d'ENTRÉE
• Lire chaque valeur de sortie de capteur
• Imprimez chaque valeur de sortie de capteur sur le moniteur série, afin que nous puissions diagnostiquer si tout fonctionne correctement ou non.

Veuillez noter que nos capteurs ont une lecture basse "0" lorsqu'ils détectent le feu, et une lecture élevée "1" lorsqu'ils ne détectent pas le feu.

Pour tester votre code, ouvrez votre moniteur série et regardez comment il change lorsque vous avez du feu devant lui, par rapport à quand il le fait. Les images jointes ont les lectures pour ne pas avoir de flamme du tout, et les lectures d'une seule flamme devant le capteur central.

Étape 3: connexion du ventilateur

Pour qu'un robot de lutte contre l'incendie soit efficace, il doit avoir la capacité de combattre le feu, et pour cela nous allons créer un ventilateur avec lequel nous visons le feu et l'éteindrons. Et nous allons créer ce ventilateur en utilisant un petit moteur à courant continu avec une hélice installée dessus.

Commençons donc par connecter nos moteurs à courant continu. Les moteurs à courant continu ont une consommation de courant élevée, nous ne pouvons donc pas les connecter directement à notre PICO, car il ne peut offrir que 40 mA par broche GPIO, alors que le moteur a besoin de 100 mA. C'est pourquoi nous devons utiliser un transistor pour le connecter, et nous utiliserons le transistor TIP122, car nous pouvons l'utiliser pour augmenter le courant fourni par notre PICO à la quantité nécessaire au moteur.

Nous allons ajouter notre moteur à courant continu et une batterie externe "PLACE HOLDER", pour fournir au moteur la puissance nécessaire sans nuire à notre PICO.

Le moteur à courant continu doit être connecté comme suit:

• Goupille de base (TIP122) → D0 (PICO)
• Broche collectrice (TIP122) → Fil du moteur à courant continu "Les moteurs à courant continu n'ont pas de polarités, donc peu importe le fil"
• Broche de l'émetteur (TIP122) → GND
• Le fil vide du moteur à courant continu → Positif (fil rouge) de la batterie externe

N'oubliez pas de connecter le GND de la batterie avec le GND du PICO, comme s'il n'était pas connecté, le circuit ne fonctionnera pas du tout

La logique du code du ventilateur: le code est très simple, nous allons juste modifier le code que nous avons déjà pour allumer le ventilateur lorsque la lecture du capteur central est élevée, et éteindre le ventilateur lorsque la lecture du capteur central est faible.

Étape 4: connexion des moteurs de voiture robotisée

Maintenant que notre robot peut détecter les incendies, et peut les éteindre avec un ventilateur lorsque le feu est directement devant lui. Il est temps de donner au robot la possibilité de se déplacer et de se positionner directement devant le feu, afin qu'il puisse l'éteindre. Nous utilisons déjà notre kit de châssis de robot 2WD, qui est livré avec 2 engrenages CC que nous allons utiliser.

Pour pouvoir contrôler la vitesse et la direction de fonctionnement du moteur à courant continu, vous devez utiliser le pilote de moteur à pont en H L298N, qui est un module de pilote de moteur capable de contrôler la vitesse et la direction de fonctionnement du moteur, avec la possibilité d'alimenter les moteurs d'une source d'alimentation externe.

Le pilote de moteur L298N a besoin de 4 entrées numériques pour contrôler le sens de rotation des moteurs et de 2 entrées PWM pour contrôler la vitesse de rotation des moteurs. Mais malheureusement, PICO n'a qu'une seule broche de sortie PWM qui ne peut pas contrôler à la fois le sens et la vitesse de rotation du moteur. C'est là que nous utilisons le module d'extension de broches PWM PCA9685 pour augmenter le PWM de PICO pour répondre à nos besoins.

Le câblage est maintenant un peu plus compliqué, car nous connectons 2 nouveaux moteurs avec 2 modules pour les contrôler. Mais, ce ne sera pas un problème si vous suivez les schémas et les étapes fournis:

Commençons par le module PCA9685 PWM:

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

Maintenant, connectons le module de pilote de moteur L298N:

Commençons par le connecter à notre source d'alimentation:

• +12 (module L298N) → Fil rouge positif (batterie)
• GND (module L298N) → GND

Pour contrôler le sens de rotation des moteurs:

• In1 (module L298N) → PWM 0 broche (PCA9685)
• In2 (module L298N) → PWM 1 broche (PCA9685)
• In3 (module L298N) → PWM 2 broches (PCA9685)
• In4 (module L298N) → PWM 3 broches (PCA9685)

Pour contrôler la vitesse de rotation du moteur:

• enableA (module L298N) → PWM 4 broches (PCA9685)
• enableB (module L298N) → PWM 5 broches (PCA9685)

Le pilote de moteur L298N peut produire un +5 volts régulé, que nous utiliserons pour alimenter notre PICO:

+5 (module L298N) → Vin (PICO)

Ne connectez pas cette broche si PICO est alimenté via USB

Maintenant que nous avons tout connecté, nous allons programmer le robot pour qu'il se déplace directement face à la flamme et allume le ventilateur.

Étape 5: Terminer le code

Maintenant que nous avons tout connecté correctement, il est temps de le coder pour que cela fonctionne également. Et voici les choses que nous voulons que notre code accomplisse:

S'il détecte un feu droit devant lui (le capteur du milieu détecte le feu), le robot se dirige vers lui jusqu'à ce qu'il atteigne la distance définie et allume le ventilateur

S'il détecte le feu sur le côté droit du robot (le capteur droit détecte le feu), alors le robot tourne jusqu'à ce que le feu soit juste devant le robot (le capteur du milieu), puis se déplace vers lui jusqu'à ce qu'il atteigne la distance définie et allume le ventilateur

S'il détecte un feu sur le côté gauche du robot, il fera la même chose que ci-dessus. Mais, il tournera vers la gauche au lieu de la droite.

Et s'il ne détecte aucun feu, tous les capteurs produiront une valeur ÉLEVÉE, arrêtant le robot.

Étape 6: Vous avez terminé

Dans ce projet, nous avons appris à lire la sortie du capteur et à agir en fonction de celle-ci, à utiliser le transistor Darlington avec des moteurs à courant continu et à contrôler les moteurs à courant continu. Et nous avons utilisé toutes nos connaissances pour créer un robot de lutte contre les incendies en tant qu'application. Ce qui est plutôt cool x)

N'hésitez pas à poser toutes vos questions dans les commentaires ou sur notre site mellbell.cc. Et comme toujours, continuez à faire:)