หุ่นยนต์ไล่ไฟ: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ในโครงการนี้ เราจะสร้างหุ่นยนต์ดับเพลิงที่ไล่ตามเปลวไฟและดับไฟด้วยการเป่าลมจากพัดลม

หลังจากที่คุณทำโปรเจ็กต์นี้เสร็จแล้ว คุณจะรู้วิธีใช้เซ็นเซอร์เปลวไฟกับ PICO วิธีอ่านค่าเอาต์พุตและวิธีดำเนินการ และวิธีใช้เซ็นเซอร์ดาร์ลิงตันกับมอเตอร์กระแสตรงและวิธีควบคุม แน่นอนว่าพร้อมกับหุ่นยนต์ดับเพลิงสุดเจ๋ง

เสบียง

• ปิโก
• เซ็นเซอร์เปลวไฟ
• มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็ก
• ใบพัดขนาดเล็ก
• L298N ตัวขับมอเตอร์สะพาน H
• PCA9685 ไดรเวอร์ PWM 16 แชนเนล 12 บิต
• ชุดแชสซีหุ่นยนต์ 2WD
• เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก
• สายจัมเปอร์
• สกรูและน็อต

ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อ Flame Sensor กับ PICO

มาเริ่มกันที่ส่วนที่สำคัญที่สุดของหุ่นยนต์ดับเพลิงของเรา ซึ่งก็คือความสามารถในการตรวจจับไฟเมื่อเกิดขึ้น นั่นคือเหตุผลที่เราจะเริ่มต้นด้วยส่วนประกอบที่รับผิดชอบในการตรวจจับไฟ แต่ก่อนที่เราจะทำ เรามาประกอบชุดแชสซีหุ่นยนต์ 2WD ของเราก่อน ในขณะที่เราจะสร้างหุ่นยนต์ของเราโดยอิงจากมัน

เราจะใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับเปลวไฟ 3 ตัวในโครงการนี้ และเราจะให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อย่างอิสระโดยใช้การอ่าน เราจะวางเซ็นเซอร์เหล่านี้ไว้ตรงกลาง ด้านซ้าย และด้านขวาของแชสซีของหุ่นยนต์ และพวกมันจะถูกจัดวางในลักษณะที่สามารถระบุแหล่งกำเนิดเปลวไฟได้อย่างแม่นยำและดับไฟ

ก่อนที่เราจะเริ่มใช้เซ็นเซอร์เปลวไฟ เรามาพูดถึงวิธีการทำงานกันก่อน: โมดูลเซ็นเซอร์เปลวไฟส่วนใหญ่ทำจาก LED ตัวรับสัญญาณอินฟราเรดที่สามารถตรวจจับแสงอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากเปลวไฟ และส่งข้อมูลเป็นอินพุตแบบดิจิตอลหรืออนาล็อกใน กรณีที่เราจะใช้เซ็นเซอร์เปลวไฟที่ส่งสัญญาณดิจิตอล

พินโมดูลเซ็นเซอร์เปลวไฟลึกหนาบาง:

• VCC: บวก 5 โวลต์ เชื่อมต่อกับพิน VCC ของ PICO
• GND: พินลบ เชื่อมต่อกับพิน GND ของ PICO
• D0: พินเอาต์พุตดิจิตอลเชื่อมต่อกับดิจิตอลที่ต้องการบน PICO

ตอนนี้มาเชื่อมต่อกับ PICO ของเราเพื่อทดสอบการเดินสายและตรรกะของรหัส เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้อง การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์เปลวไฟนั้นง่ายมาก เพียงเชื่อมต่อ VCC และ GND ของเซ็นเซอร์กับ VCC และ GND ของ PICO ตามลำดับ จากนั้นเชื่อมต่อพินเอาต์พุตดังนี้:

• D0 (เซ็นเซอร์เปลวไฟด้านขวา) → A0 (PICO)
• D0 (เซ็นเซอร์เปลวไฟตรงกลาง) → A1 (PICO)
• D0 (เซ็นเซอร์เปลวไฟด้านซ้าย) → A2 (PICO)

ขั้นตอนที่ 2: การเข้ารหัส PICO ด้วยเซ็นเซอร์ตรวจจับเปลวไฟ

ตอนนี้เรามีเซ็นเซอร์ตรวจจับเปลวไฟที่เชื่อมต่อกับ PICO แล้ว เรามาเริ่มเขียนโค้ดกัน เพื่อจะได้รู้ว่าเซ็นเซอร์เปลวไฟตัวใดมีเปลวไฟอยู่ข้างหน้า และตัวไหนไม่มี

ตรรกะของรหัส:

• ตั้งค่าพิน A0, A2 และ A3 ของ PICO เป็นพิน INPUT
• อ่านค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์แต่ละตัว
• พิมพ์ค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์แต่ละค่าบนจอภาพแบบอนุกรม เพื่อให้เราสามารถวินิจฉัยได้ว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่

โปรดทราบว่าเซ็นเซอร์ของเราจะมีค่า "0" ต่ำเมื่อสัมผัสได้ถึงไฟ และ "1" ที่อ่านค่าได้สูงเมื่อไม่รับรู้ถึงไฟ

ในการทดสอบโค้ดของคุณ ให้เปิดมอนิเตอร์ซีเรียลของคุณและดูว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อคุณมีไฟอยู่ข้างหน้า เทียบกับเมื่อทำการทดสอบ รูปภาพที่แนบมามีการอ่านค่าว่าไม่มีเปลวไฟเลย และการอ่านค่าเปลวไฟเดียวที่ด้านหน้าเซ็นเซอร์ตรงกลาง

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่อ Fan

เพื่อให้หุ่นยนต์ดับเพลิงมีประสิทธิภาพ จะต้องมีความสามารถในการต่อสู้กับไฟ และสำหรับสิ่งนั้น เราจะสร้างพัดลมที่เราเล็งไปที่ไฟและดับไฟด้วย และเรากำลังจะสร้างพัดลมนี้โดยใช้มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กที่มีใบพัดติดตั้งอยู่

เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อมอเตอร์กระแสตรงของเรา มอเตอร์ DC มีการดึงกระแสไฟสูง ดังนั้นเราจึงไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับ PICO ของเรา เนื่องจากสามารถเสนอได้เพียง 40 mA ต่อพิน GPIO ในขณะที่มอเตอร์ต้องการ 100 mA นี่คือเหตุผลที่เราต้องใช้ทรานซิสเตอร์ในการเชื่อมต่อ และเราจะใช้ทรานซิสเตอร์ TIP122 เนื่องจากเราสามารถใช้เพื่อเพิ่มกระแสที่ PICO จัดหาให้ตามปริมาณที่มอเตอร์ต้องการ

เรากำลังจะเพิ่มมอเตอร์ DC ของเราและแบตเตอรี่ "PLACE HOLDER" ภายนอก เพื่อให้มอเตอร์มีพลังงานที่จำเป็นโดยไม่ทำอันตราย PICO ของเรา

มอเตอร์กระแสตรงควรเชื่อมต่อดังนี้:

• พินฐาน (TIP122) → D0 (PICO)
• พินสะสม (TIP122) → ตัวนำไฟฟ้ากระแสตรง "มอเตอร์กระแสตรงไม่มีขั้ว จึงไม่เกี่ยงว่าตะกั่วตัวไหน"
• พินอีซีแอล (TIP122) → GND
• ตะกั่วเปล่าของมอเตอร์กระแสตรง → ขั้วบวก (สายสีแดง) ของแบตเตอรี่ภายนอก

อย่าลืมเชื่อมต่อ GND ของแบตเตอรี่กับ GND ของ PICO ราวกับว่าไม่ได้เชื่อมต่อวงจรจะไม่ทำงานเลย

ตรรกะของโค้ดของพัดลม: โค้ดนั้นง่ายมาก เราจะแก้ไขโค้ดที่เราต้องเปิดพัดลมอยู่แล้วเมื่อการอ่านของเซ็นเซอร์ตรงกลางอยู่ในระดับสูง และปิดพัดลมเมื่อการอ่านของเซ็นเซอร์ตรงกลางต่ำ

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อมอเตอร์รถหุ่นยนต์

ตอนนี้หุ่นยนต์ของเราสามารถตรวจจับไฟได้ และสามารถดับไฟได้ด้วยพัดลมเมื่อไฟอยู่ตรงหน้ามัน ถึงเวลาแล้วที่จะให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่และวางตำแหน่งตัวเองตรงหน้ากองไฟ เพื่อให้สามารถดับไฟได้ เรากำลังใช้ชุดแชสซีหุ่นยนต์ 2WD ของเราอยู่แล้ว ซึ่งมาพร้อมกับ DC 2 เกียร์ที่เราจะใช้

เพื่อให้สามารถควบคุมความเร็วและทิศทางการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงได้ คุณจะต้องใช้ตัวขับมอเตอร์สะพาน H L298N ซึ่งเป็นโมดูลตัวขับมอเตอร์ที่มีความสามารถในการควบคุมความเร็วและทิศทางการทำงานของมอเตอร์พร้อมความสามารถในการป้อนมอเตอร์ จากแหล่งพลังงานภายนอก

ไดรเวอร์มอเตอร์ L298N ต้องการอินพุตดิจิตอล 4 ช่องเพื่อควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์ และอินพุต PWM 2 ช่องเพื่อควบคุมความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ แต่น่าเสียดายที่ PICO มีพินเอาท์พุต PWM เดียวเท่านั้นที่ไม่สามารถควบคุมทั้งทิศทางและความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ได้ นี่คือที่ที่เราใช้โมดูลส่วนขยายพิน PCA9685 PWM เพื่อเพิ่ม PWM ของ PICO เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของเรา

ตอนนี้การเดินสายไฟค่อนข้างยุ่งยากขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากเรากำลังเชื่อมต่อมอเตอร์ใหม่ 2 ตัวพร้อมกับ 2 โมดูลเพื่อควบคุม แต่นั่นจะไม่เป็นปัญหาหากคุณปฏิบัติตามแผนงานและขั้นตอนที่ให้มา:

เริ่มต้นด้วยโมดูล PCA9685 PWM:

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

ตอนนี้ มาเชื่อมต่อโมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ L298N:

เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานของเรา:

• +12 (โมดูล L298N) → สายสีแดงบวก (แบตเตอรี่)
• GND (โมดูล L298N) → GND

เพื่อควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์:

• In1 (โมดูล L298N) → PWM 0 พิน (PCA9685)
• In2 (โมดูล L298N) → PWM 1 พิน (PCA9685)
• In3 (โมดูล L298N) → PWM 2 พิน (PCA9685)
• In4 (โมดูล L298N) → PWM 3 พิน (PCA9685)

ในการควบคุมความเร็วการหมุนของมอเตอร์:

• enableA (โมดูล L298N) → PWM 4 พิน (PCA9685)
• enableB (โมดูล L298N) → PWM 5 พิน (PCA9685)

ตัวขับมอเตอร์ L298N สามารถส่งออกแรงดันไฟฟ้า +5 ที่มีการควบคุม ซึ่งเราจะใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับ PICO ของเรา:

+5 (โมดูล L298N) → Vin (PICO)

อย่าเชื่อมต่อพินนี้หาก PICO เปิดใช้งานผ่าน USB

เมื่อทุกอย่างเชื่อมต่อกันแล้ว เราจะตั้งโปรแกรมให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตัวเองให้หันหน้าเข้าหาเปลวไฟโดยตรงและเปิดพัดลม

ขั้นตอนที่ 5: จบรหัส

ตอนนี้เรามีทุกอย่างที่เชื่อมต่ออย่างถูกต้องแล้ว ก็ถึงเวลาเขียนโค้ดเพื่อให้ใช้งานได้เช่นกัน และนี่คือสิ่งที่เราต้องการให้โค้ดของเราบรรลุผล:

หากตรวจพบว่ามีไฟอยู่ข้างหน้า (เซ็นเซอร์ตรงกลางตรวจจับไฟ) หุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปทางขวาจนกว่าจะถึงระยะที่กำหนดและเปิดพัดลม

หากตรวจพบไฟทางด้านขวาของหุ่นยนต์ (เซ็นเซอร์ด้านขวาตรวจจับไฟ) หุ่นยนต์จะหมุนจนกว่าไฟจะอยู่ที่ด้านหน้าของหุ่นยนต์ (เซ็นเซอร์ตรงกลาง) แล้วจึงเคลื่อนที่ไปทางนั้นจนกว่าจะถึงระยะที่กำหนด และเปิดพัดลม

หากสัมผัสได้ถึงไฟทางด้านซ้ายของหุ่นยนต์ มันจะทำเช่นเดียวกันกับด้านบน แต่จะเลี้ยวซ้ายแทนขวา

และถ้ามันไม่รู้สึกว่ามีไฟใดๆ เลย เซ็นเซอร์ทั้งหมดจะส่งค่าออกมาเป็นค่าสูง เพื่อหยุดหุ่นยนต์

ขั้นตอนที่ 6: คุณทำเสร็จแล้ว

ในโครงการนี้ เราได้เรียนรู้วิธีอ่านเอาต์พุตของเซ็นเซอร์และการดำเนินการตามนั้น วิธีใช้ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันกับมอเตอร์กระแสตรง และวิธีควบคุมมอเตอร์กระแสตรง และเราใช้ความรู้ทั้งหมดของเราเพื่อสร้างหุ่นยนต์ดับเพลิงเป็นแอปพลิเคชัน ซึ่งมันเจ๋งมาก x)

โปรดอย่าลังเลที่จะถามคำถามใด ๆ ที่คุณอาจมีในความคิดเห็นหรือบนเว็บไซต์ของเรา mellbell.cc และเช่นเคย ทำต่อไป:)