Robot suiveur de ligne avec PICO : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Avant que vous ne soyez capable de créer un robot qui puisse mettre fin à la civilisation telle que nous la connaissons et capable de mettre fin à la race humaine. Vous devez d'abord être capable de créer les robots simples, ceux qui peuvent suivre une ligne tracée sur le sol, et c'est ici que vous ferez votre premier pas vers la fin de nous tous >.<

Tout d'abord, un robot suiveur de ligne est un robot capable de suivre une ligne au sol, et cette ligne est généralement une ligne noire tracée sur un fond blanc ou vice versa; et c'est parce qu'il est plus facile pour le robot de faire la différence entre des couleurs très contrastées, comme le noir et le blanc. Où le robot change d'angle en fonction de la couleur qu'il lit.

Fournitures

1. PICO

2. Châssis de robot à deux roues motrices, qui ont les éléments suivants:

   • Châssis acrylique
   • 2 moteurs à courant continu avec roues et encodeurs
   • Roulette avec entretoises en métal
   • Support de batterie 4 canaux
   • Quelques vis et écrous
   • Interrupteur marche / arrêt
3. Module de commande de moteur L298N
4. 2 capteurs de suivi de ligne
5. batterie 7.4v

Étape 1: Préparation des moteurs à courant continu

Vous pouvez utiliser le châssis à deux roues motrices " 2WD " pour faciliter ce projet, car il permet d'économiser du temps et des efforts lorsqu'il s'agit de construire votre propre châssis. Vous donnant plus de temps pour vous concentrer sur l'électronique du projet.

Commençons par les moteurs à courant continu, car vous allez utiliser les moteurs pour contrôler la vitesse et la direction de mouvement de votre robot, en fonction des lectures des capteurs. La première chose à faire est de commencer à contrôler la vitesse des moteurs, qui est directement proportionnelle à la tension d'entrée, ce qui signifie que vous devez augmenter la tension pour augmenter la vitesse et vice versa.

La technique PWM "Pulse Width Modulation" est idéale pour le travail, car elle vous permet d'ajuster et de personnaliser la valeur moyenne qui va à votre appareil électronique (moteur). Et cela fonctionne en utilisant les signaux numériques "HIGH" et "LOW" pour créer des valeurs analogiques, en alternant entre les 2 signaux à un rythme très rapide. Où la tension "analogique" dépend du pourcentage entre les signaux numériques HAUT et BAS numériques présents pendant une période PWM.

Veuillez noter que nous ne pouvons pas connecter PICO directement au moteur, car le moteur a besoin d'un minimum de 90mA qui ne peut pas être géré par les broches de PICO, et c'est pourquoi nous utilisons le module de pilote de moteur L298N, qui nous donne la possibilité d'envoyer à la fois suffisamment de courant aux moteurs et changer sa polarité.

Soudons maintenant un fil à chacune des bornes du moteur, en suivant ces étapes:

1. Faire fondre une petite quantité de soudure sur la borne du moteur
2. Placez la pointe du fil au-dessus de la borne du moteur et chauffez-la avec le fer à souder jusqu'à ce que la soudure sur la borne fonde et se connecte au fil, puis retirez le fer à souder et laissez la connexion refroidir.
3. Répétez les étapes précédentes avec les bornes restantes des deux moteurs.

Étape 2: Utilisation du module de commande de moteur L298N

Le moteur du pilote de moteur L298N a la capacité d'amplifier le signal provenant de PICO et de changer la polarité du courant qui le traverse. Vous permettant de contrôler à la fois la vitesse et la direction de rotation de vos moteurs.

Brochage L298N

1. Première borne du moteur à courant continu A
2. Deuxième borne du moteur à courant continu A
3. Cavalier du régulateur 5v embarqué. Retirez ce cavalier si vous connectez une tension d'alimentation du moteur supérieure à 12 V, pour ne pas forcer le régulateur de tension.
4. Tension d'alimentation du moteur. Le maximum est de 35v, et n'oubliez pas de retirer le régulateur de tension si vous utilisez plus de 12v.
5. GND
6. sortie 5v. Cette sortie provient du régulateur de tension s'il est toujours connecté, et elle vous donne la possibilité d'alimenter votre PICO à partir de la même source que le moteur.
7. Cavalier d'activation du moteur CC A. Si ce cavalier est connecté, le moteur tournera à pleine vitesse vers l'avant ou vers l'arrière. Mais, si vous souhaitez contrôler la vitesse, retirez simplement le cavalier et connectez une broche PWM à la place.
8. In1, il permet de contrôler la polarité du courant, et donc le sens de rotation du moteur A.
9. In2, il aide à contrôler la polarité du courant, et donc le sens de rotation du moteur A.

10. In3, il permet de contrôler la polarité du courant, et donc le sens de rotation du moteur B.

11. In4, il permet de contrôler la polarité du courant, et donc le sens de rotation du moteur B.
12. Cavalier d'activation du moteur CC B. Si ce cavalier est connecté, le moteur tournera à pleine vitesse vers l'avant ou vers l'arrière. Mais, si vous souhaitez contrôler la vitesse, retirez simplement le cavalier et connectez une broche PWM à la place.

Première borne du moteur à courant continu B

Deuxième borne du moteur à courant continu B

Le nombre de broches du moteur de commande L298N rend son utilisation difficile. Mais, c'est en fait assez facile, et montrons-le avec un exemple fonctionnel, où nous l'utilisons pour contrôler le sens de rotation de nos deux moteurs.

Connectez PICO au pilote du moteur comme suit "vous trouverez le schéma ci-dessus":

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

La direction du moteur est contrôlée en envoyant une valeur logique HAUT et BAS entre chaque couple de broches de commande In1/2 et In3/4. Par exemple, si vous envoyez HIGH à In1 et LOW à In2, le moteur tourne dans un sens et l'envoi de LOW à In1 et HIGH à In2 fait tourner le moteur dans le sens opposé. Mais, si vous envoyez les mêmes signaux HAUT ou BAS en même temps à In1 et In2, les moteurs s'arrêteront.

N'oubliez pas de connecter le GND de PICO avec le GND de la batterie, et ne retirez pas les cavaliers Enable A et Enable B.

Vous trouverez également le code de cet exemple ci-dessus.

Étape 3: Ajout de PWM au module de pilote L298N

Nous pouvons maintenant contrôler le sens de rotation de nos moteurs. Mais, nous ne pouvons toujours pas contrôler leurs vitesses, car nous avons une source de tension constante qui leur donne la puissance maximale qu'ils peuvent prendre. Et pour ce faire, vous avez besoin de deux broches PWM pour contrôler vos deux moteurs. Malheureusement, PICO n'a qu'une sortie PWM, que nous devons étendre en utilisant le module OWM PCA9685, et ce module étonnant peut étendre votre PWM de 1 à 16 !

Brochages PCA9685:

1. VCC → Ceci est votre alimentation logique, avec 3-5v max.
2. GND → La broche négative doit être connectée au GND pour compléter le circuit.
3. V+ → Cette broche distribue la puissance provenant d'une source d'alimentation externe, elle est principalement utilisée avec des moteurs nécessitant de grandes quantités de courant et nécessitant une source d'alimentation externe.
4. SCL → Broche d'horloge série, que vous connectez au SCL de PICO.
5. SDA → Broche de données série, que vous connectez au SDA de PICO.
6. OE → Broche d'activation de sortie, cette broche active est LOW, ce qui signifie que lorsque la broche est LOW, toutes les sorties sont activées, et lorsqu'elle est HIGH, toutes les sorties sont désactivées. Il s'agit d'une broche facultative, la valeur par défaut étant tirée LOW.

Le module PCA9685 PWM dispose de 16 sorties PWM, chacune ayant son propre signal V+, GND et PWM que vous pouvez contrôler indépendamment des autres. Chaque PWM peut gérer 25mA de courant, alors soyez prudent.

Vient maintenant la partie où nous utilisons le module PCA9685 pour contrôler la vitesse et la direction de nos moteurs, et c'est ainsi que nous connectons PICO aux modules PCA9685 et L298N:

PICO à PCA9685:

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

PCA9685 à L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), pour contrôler la direction du moteur A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), pour contrôler le sens du moteur A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), pour contrôler le sens du moteur B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), pour contrôler le sens du moteur B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), pour envoyer le signal PWM qui contrôle la vitesse du moteur A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), pour envoyer le signal PWM qui contrôle la vitesse du moteur B.

Vous trouverez le code de toutes ces pièces ci-joint.

Étape 4: Utilisation du capteur de suivi de ligne

Le tracker de ligne est assez simple. Ce capteur a la capacité de distinguer deux surfaces, en fonction du contraste entre elles, comme en noir et blanc.

Le capteur de suivi de ligne comporte deux parties principales, la LED IR et la photodiode. Il peut distinguer les couleurs en émettant de la lumière IR à partir de la LED et en lisant les reflets qui reviennent à la photodiode, puis la photodiode délivre une valeur de tension en fonction de la lumière réfléchie (valeur HAUTE pour une surface lumineuse "brillante", et une valeur BAS pour une surface sombre).

Les brochages du tracker de ligne:

1. A0: c'est la broche de sortie analogique, et nous l'utilisons si nous voulons une lecture d'entrée analogique (0-1023)
2. D0: il s'agit de la broche de sortie numérique, et nous l'utilisons si nous voulons une lecture d'entrée numérique (0-1)
3. GND: c'est la broche de masse, et nous la connectons à la broche GND de PICO
4. VCC: c'est la broche d'alimentation, et nous la connectons à la broche VCC de PICO (5v)
5. Potentiomètre: Il sert à contrôler la sensibilité du capteur.

Testons le capteur de suivi de ligne avec un programme simple qui allume une LED s'il détecte une ligne noire et éteint la LED s'il détecte une surface blanche lors de l'impression de la lecture du capteur sur le moniteur série.

Vous trouverez le code de ce test ci-joint.

Étape 5: Tout assembler

La dernière chose que nous devons faire est de tout assembler. Comme nous les avons tous testés individuellement et qu'ils fonctionnent tous comme prévu.

Nous garderons PICO, les modules PCA9685 et L298N connectés tels quels. Ensuite, nous ajoutons les capteurs suiveurs de ligne à notre configuration existante, et c'est comme suit:

1. VCC (tous les capteurs de suivi de ligne) → VCC (PICO)
2. GND (tous les capteurs de suivi de ligne) → GND (PICO)
3. D0 (Capteur de suivi de ligne droite) → A0 (PICO)
4. D0 (Capteur de suivi de ligne centrale) → A1 (PICO)
5. D0 (Capteur de suivi de ligne gauche) → A2 (PICO)

C'est le code final qui contrôlera votre voiture et lui dira de suivre une ligne, une ligne noire sur fond blanc dans notre cas.