DIY Linefollower PCB: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าฉันออกแบบและสร้าง PCB ผู้ติดตามบรรทัดแรกของฉันอย่างไร

Linefollower จะต้องเคลื่อนที่ไปรอบๆ Parcour ด้านบนด้วยความเร็วประมาณ 0.7 m/s

สำหรับโปรเจ็กต์นี้ ฉันเลือก ATMEGA 32u4 AU เป็นคอนโทรลเลอร์เนื่องจากความเรียบง่ายและง่ายต่อการตั้งโปรแกรม เซ็นเซอร์ที่ใช้ติดตามบรรทัดคือเซ็นเซอร์ออปติคัล 6 ตัวของประเภท QRE1113GR เหล่านี้เป็นเซ็นเซอร์แอนะล็อก เนื่องจากเราใช้ชื่อ ATMEGA เราจึงจำกัดเซ็นเซอร์ไว้ที่ 6 ตัว เนื่องจากชิปนี้มีพอร์ตแอนะล็อกเพียง 6 พอร์ตเท่านั้น

มอเตอร์ของเราเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 6V แบบโลหะ มอเตอร์เหล่านี้เป็นมอเตอร์ขนาดเล็ก แต่ทรงพลังเพียงพอสำหรับการใช้งานนี้ มอเตอร์เหล่านี้จะใช้พลังงานจาก H-Bridge รุ่น DRV8833PWP โดยใช้ PWM

นี่คือหัวใจของผู้ติดตามไลน์ของเรา รายละเอียดอื่น ๆ จะอธิบายไว้ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบโครงการ

ในการออกแบบโครงร่างและ PCB ฉันใช้ EAGLE นี่เป็นซอฟต์แวร์ฟรีโดย Autodesk เป็นช่วงเรียนรู้เล็กน้อยในการใช้โปรแกรมนี้ แต่เป็นซอฟต์แวร์ที่ดีและฟรี:)

ฉันเริ่มต้นด้วยการนำเข้า ATMEGA สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบแผ่นข้อมูลของชิปนี้ ส่วนประกอบจำนวนมากที่จำเป็นต้องใช้ชิปนี้มีอธิบายไว้ในแผ่นข้อมูล หลังจากนำเข้าส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว ฉันก็เริ่มนำเข้า H-bridge และเซ็นเซอร์ อีกครั้ง สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบเอกสารข้อมูลเหล่านั้นเพื่อทราบวิธีเชื่อมต่อกับพินของ ATMEGA และส่วนประกอบใด (ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ…) ที่พวกเขาต้องการ

ฉันเพิ่มไฟล์ด้วยส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบ PCB

PCB ของฉันเป็นแบบสองด้าน ทำให้ง่ายต่อการวางส่วนประกอบที่หลากหลายบนพื้นที่ขนาดเล็ก

อีกครั้ง การออกแบบนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ต้องใช้เวลาเรียนรู้การใช้ซอฟต์แวร์นี้ แต่มีวิดีโอเพื่อการศึกษามากมายบน youtube ที่จะช่วยให้คุณเริ่มต้นได้

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกพินของคอนโทรลเลอร์หรือส่วนประกอบเชื่อมต่อกับบางสิ่ง และทุกเส้นทางมีความกว้างที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 3: สั่งซื้อ PCB

ด้วยการออกแบบที่เสร็จสิ้นแล้ว คุณพร้อมแล้วที่จะสั่งซื้อ!

ก่อนอื่น คุณจะต้องส่งออกการออกแบบเป็นไฟล์เกอร์เบอร์

ฉันสั่ง PCB ของฉันที่ JLCPCB.com ซึ่งฉันขอแนะนำเป็นอย่างยิ่ง ราคายุติธรรม จัดส่งรวดเร็ว และบอร์ดคุณภาพดี

ขั้นตอนที่ 4: บัดกรี PCB ของคุณ

หลังจากได้รับ PCB คุณสามารถเริ่มประสานส่วนประกอบทั้งหมดบนนั้นได้

ขอแนะนำให้ใช้ฟลักซ์ที่ดี สถานีบัดกรีที่มีการควบคุมอุณหภูมิ และตัวยึด PCB

มีวิดีโอ youtube ที่ดีเกี่ยวกับวิธีการประสานส่วนประกอบ SMD (Louis Rossman เป็นฮีโร่ในเรื่องนี้)

ขั้นตอนที่ 5: กระพริบ Bootloader

หลังจากที่บัดกรี PCB สำเร็จ ก็ถึงเวลาแฟลช bootloader ไปที่ ATMEGA ของคุณ

ตามลิงค์นี้เพื่อช่วยคุณผ่านสิ่งนี้:https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoISP

ขั้นตอนที่ 6: การเขียนโปรแกรม Linefollower

หลังจากแฟลช bootloader แล้ว คุณจะสามารถเข้าถึง linefollower ใน Arduino IDE ได้

ฉันเขียนโปรแกรมด้านล่างสำหรับ linefollower

ใช้ตัวควบคุม PID เพื่อให้สามารถปฏิบัติตามบรรทัดได้ดีที่สุด

ขั้นตอนที่ 7: การกำหนดค่าตัวควบคุม PID

ในการกำหนดค่าตัวควบคุม PID มีการตั้งค่าสองสามค่า

Kp: นี่คือการขยายเสียง ซึ่งจะควบคุมความเร็วที่ผู้ติดตามไลน์ตอบสนองต่อข้อผิดพลาด ในการกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์ PID ขอแนะนำให้เข้าใกล้ระบบที่เสถียรมากที่สุดโดยกำหนดค่าเฉพาะค่า Kp

Ki: นี่เป็นการรวมข้อผิดพลาดและขอแก้ไขข้อผิดพลาดค่อนข้างรุนแรง หลังจากกำหนดค่า Kp แล้ว Ki สามารถกำหนดค่าได้ Kp จะต้องลดลงในสภาวะปกติเพื่อให้สามารถมีระบบที่เสถียรโดยเพิ่ม Ki

Kd: สิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างของข้อผิดพลาด หาก linefollower กำลังสั่น Kd จะต้องเพิ่มขึ้นจนกว่าจะหยุดสั่น