TfCD - Placa de ensaio autoguiada: 6 etapas (com imagens)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Neste Instructable, demonstraremos uma das tecnologias mais utilizadas em veículos autônomos: a detecção ultrassônica de obstáculos.

Em carros com direção autônoma, essa tecnologia é usada para reconhecer obstáculos em uma curta distância (<4m), por exemplo, durante o estacionamento e mudança de faixa.

Para esta exploração, pretendemos construir uma placa de ensaio que (1) conduza, (2) reconhece obstáculos e (3) toma decisões para sua rota de acordo.

Especificamente, vamos construir uma placa de ensaio de duas rodas, com um sensor ultrassônico na frente, que avança quando nenhum obstáculo é detectado, vira quando quase atinge um objeto e dá ré quando uma colisão parece inevitável

Etapa 1: Obtendo os componentes

Os seguintes componentes foram usados para esta instrução:

• (A) placa de ensaio de 830 pinos (1 pc) Um menor pode ser suficiente, mas certifique-se de obter um de boa qualidade porque os pinos do sensor ultrassônico são um pouco frágeis.
• (B) Arduino UNO (1 unidade) Funciona muito bem com o Motor Shield, não precisa ser uma versão original.

(C) Adafruit Motor Shield v2.3 (1pc)

A blindagem do motor simplifica o processo de conexão de motores a um Arduino. Comparado a mexer com resistências e transistores, é muito mais seguro para a placa Arduino, especialmente se você for um iniciante. O Escudo do Motor Adafruit vem com pinos separados, que precisam ser soldados no chip.

(D) Sensor Ultrassônico HC-SR04 (1 unidade)

Este é um sensor de quatro pinos. Ele funciona enviando um pulso ultrassônico curto pela unidade de 'alto-falante' esquerda e ouvindo (enquanto mede o tempo) quando ele volta pela unidade 'receptora' direita.

• (E) Motor DAGU DG01D Mini DC com caixa 48: 1 (2pc) Ao usar um Motor Shield, qualquer motor 5V DC funcionará, no entanto, a caixa de câmbio nesta versão é benéfica, pois faz as rodas girarem bem e devagar.
• (F) Rodas de plástico (2 unidades) O ideal é tentar comprar rodas que sejam diretamente compatíveis com o motor de sua escolha.

Também era necessário: um computador com o software Arduino mais recente, um ferro de soldar, uma lata de solda, um pequeno banco de energia, alguns fios.

Etapa 2: Configurando o Circuito

Conectando o sensor ultrassônico

O sensor ultrassônico é composto por quatro pinos, chamados: Vcc, Trig, Echo e Gnd (Ground).

O acionamento e o eco são conectados à blindagem do motor nos pinos digitais 10 e 9, respectivamente. (Outros pinos digitais também são adequados, desde que a codificação apropriada seja aplicada.)

Vcc e Gnd estão conectados a 5V e Gnd na blindagem.

Conectando os motores DC

Os motores DC têm um fio preto e um fio vermelho cada. Esses fios devem ser conectados às portas do motor, neste exemplo M1 e M2.

Etapa 3: escrever o código

Carregando a biblioteca

Primeiro, é necessário baixar a biblioteca certa para usar o Adafruit Motor Shield v2.3.

Neste arquivo ZIP, existe uma pasta, que pode ser colocada na pasta de instalação do Arduino, no nosso caso:

C: / Arquivos de programas (x86) Arduino / Libraries

E certifique-se de nomeá-lo como Adafruit_MotorShield (reinicie o software Arduino depois).

Baixando o exemplo de código

Nosso exemplo de código 'Selfdriving_Breadboard.ino' está disponível para download.

Existem várias variáveis para ajustar, o mais importante são as distâncias (em centímetros) quando algo acontece. No código atual, o breadboard foi programado para reverter quando um objeto está mais próximo do que 10 centímetros, para girar quando a distância está entre 10 e 20 centímetros e para dirigir em linha reta quando nenhum objeto é detectado em 20 centímetros.

Etapa 4: soldando os pinos

O processo de soldagem consiste em quatro etapas.

• (A) Alinhamento dos pinos Certifique-se de colocar todos os pinos que vêm com a blindagem do motor no lugar. Isso pode ser feito facilmente colocando-se o escudo na parte superior da placa Arduino.
• (B) Soldando os pinos Não se apresse nesta etapa, é muito importante que os pinos não se conectem entre si após a soldagem. Solde os pinos externos primeiro, para certificar-se de que os pinos não estão tortos.
• (C) Posicionamento dos fios Ao usar a blindagem do motor, os fios também devem ser soldados aos pinos apropriados. É melhor colar os fios na blindagem do motor pela parte superior e soldá-los na parte inferior da blindagem do motor. Recapitulando: para este tutorial, soldamos os fios nos pinos digitais 9 e 10 e nos pinos 5V e Gnd.
• (D) Soldando os fios Agora é hora de soldar os fios, um por um. Certifique-se de que estão bem posicionados, talvez peça a um amigo para segurá-los enquanto você os solda.

Etapa 5: montagem da placa de ensaio autoguiada

Depois de soldar os componentes e testar o circuito, é hora da montagem final.

Neste tutorial, a placa de ensaio não é usada apenas por sua funcionalidade principal, mas também como a espinha dorsal de todo o dispositivo. As instruções de montagem finais consistem em quatro etapas.

• (A) Conectando os fiosCertifique-se de que os cabos estejam no lugar correto (verifique a etapa 3 para a maneira correta de conectar tudo), não se esqueça dos dois motores DC. Lembre-se de onde deseja anexar os componentes.
• (B) Conectando o sensor Conecte o sensor na placa de ensaio e certifique-se de que está conectado corretamente.
• (C) Colocando a blindagem Coloque a blindagem do motor na placa Arduino UNO. Agora seria um ótimo momento para testar o sistema antes da montagem final.
• (D) Consertando os componentes Nesta etapa, pegue uma fita dupla-face e fixe os motores DC, o Arduino e um banco de energia no lugar. Nesse caso, o Arduino é colocado de cabeça para baixo abaixo da placa de ensaio.

Etapa 6: Você conseguiu

A esta altura, você provavelmente estará tão animado quanto nós para levar sua criação para um teste.

Divirta-se, tente ajustar alguns parâmetros para que funcionem melhor para você.

Obrigado por seguir nossas instruções e nos avise caso tenha alguma dúvida

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Validação da tecnologia

O sensor ultrassônico usado neste caso deveria ter um alcance de 4 metros. No entanto, o sensor perde precisão com uma distância maior que 1,5 metros.

Além disso, o sensor parece ter algum ruído. Ao usar o monitor serial para validar a precisão da distância, picos de cerca de 3.000 (mm) eram visíveis enquanto o objeto na frente estava a apenas alguns centímetros de distância. Isso provavelmente se deve ao fato de que a entrada do sensor está tendo um atraso em suas informações, de modo que a saída é distorcida de vez em quando.