LF baseado em PIC e robô evitando: 16 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Introdução

Neste instrutível você aprenderá a fazer uma luz seguindo e evitando o robô. Minha inspiração vem de robôs que imitam o comportamento humano comum, por exemplo, você não vai simplesmente bater em uma parede sem motivo. Seu cérebro se comunica com seus músculos / órgãos e imediatamente irá impedi-lo. Seu cérebro funciona de forma muito semelhante a um microcontrolador básico, recebendo entradas e processando-as em saídas; neste caso, seu cérebro depende de seus olhos para obter informações. Ao mesmo tempo, é aceitável bater em uma parede quando se é cego. Seu cérebro não recebe informações de seus olhos e não pode ver a parede. Este robô não será apenas uma construção completa no final, mas uma ótima experiência de aprendizado sobre componentes eletrônicos básicos, DIY e habilidades de design para criar algo, e eu sei que você vai gostar. Eu sei que existem métodos muito mais fáceis e convencionais onde você não tem que construir circuitos você mesmo e usar módulos básicos para alcançar o mesmo resultado, mas optei por uma abordagem mais diferente, além de se você for um louco por DIY como eu e procurando aprenda algo novo este é o projeto perfeito para você! Este robô seguirá a luz e quando um apalpador tocar a parede, ele inverterá e girará, então essas são as funções básicas para este robô. Espero que gostem do meu projeto!

Etapa 1: Lista de Materiais

A eletronica

Resistores

· Resistor de 10K, ¼ watt (x20)

· Resistor de 2,2 K, ¼ watt (x10)

· 4,7 K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Resistor de 1K, ¼ watt (x10)

· Resistor de 220 ohms, ¼ watt (x4)

· Resistor de 22K ¼ watt (x10)

Capacitores

· Cerâmica 10pf (x5)

· 2200 uf eletrolítico, 25 V (x 2)

· Cerâmica 10nf (x4)

Semicondutores

· Transistor de potência BD 139 NPN (x4)

· Transistor de potência BD 140 PNP (x4)

· Transistor BC 327 PNP (x4)

· Reguladores de tensão LM350 (x2)

· 741 op-amp (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Microcontrolador PIC16F628A (x1)

· LED 5 mm (sua escolha de cor) (x3)

Hardware

· Folhas de madeira compensada

· Porca espaçadora de 5 mm x 60 mm (x4)

· Parafuso de 5 mm x 20 mm (x8)

· Motores redutores 12V 500mA (x2)

· Rodas de espuma de 60 mm (x2)

· Conectores fêmeas urze (jumper) (x50)

· Bateria do motor de porta de 12 V, 7,2 Ah (opcional, uma bateria menor pode ser usada, mas certifique-se de que seja de 12 V).

· Fio de 2 mm (10 m)

· Pinos do conector de urze macho (jumper) (x50)

· Tubo termorretrátil de 3 mm (2 m)

Etapa 2: construir circuitos

Construir os circuitos é bastante simples, é um ótimo aprendizado para quem nunca fez isso antes e uma boa prática para quem já fez. Você sempre pode tentar um método diferente, mas eu prefiro usar o Veroboard porque é mais fácil com os trilhos para soldar. Eu recomendo antes de construir o circuito real para fazer um modelo na placa de pão e projetar seu layout Veroboard para o seu circuito no papel, isso parece muito trabalhoso agora, mas vai valer a pena ao construir seus circuitos (especialmente para os pontos de referência)

Construindo pontes H

O H-Bridge é um circuito responsável pelo acionamento de seus motores que recebe o sinal do microcontrolador e para ou reverte os motores (este é um H-Bridge modificado com o 4011 que atua como circuito de proteção e adiciona mais recursos de controle). Abaixo estão as imagens do diagrama do circuito, o layout da placa Vera e o circuito final (lembre-se de construir 2 pontes H, uma para cada motor).

Etapa 3: construir circuitos LDR

Os circuitos LDR atuam como olhos para o robô que detectam a presença de luz e enviam um sinal de tensão para o microcontrolador PIC, a fim de amplificar o sinal de tensão para o PIC I utilizado um amplificador operacional 741. Lembre-se de construir 2 circuitos, um para cada olho do robô.

Etapa 4: Construindo Circuito de Suporte PIC

Este é o circuito que é o cérebro do robô.

Etapa 5: Construindo Circuitos Reguladores de Tensão

A alimentação de tensão principal que entra no robô será de 12 V, isso significa que deve haver um regulador de tensão nos circuitos H-Bridge porque eles funcionam em 9V e nos circuitos PIC e LDR que funcionam em 5V. A tensão também deve ser estável para não danificar os componentes, esses circuitos regularão a tensão, lembre-se de construir 2 circuitos. (Todas as imagens estão abaixo). Depois de concluir os circuitos, defina-os para a voltagem correta girando o VR e medindo com multímetro. Lembre-se de que os circuitos LDR e PIC precisam de + 5V. E as pontes H precisam de + 9V.

Etapa 6: Adicionando pinos ao circuito

Agora que você construiu seus circuitos, é hora de soldar os pinos do cabeçote. Outro método é soldar o fio direto na placa, mas acho que quebras de fio são mais comuns nessa época. Para determinar onde soldar os pinos, olhe no layout Veroboard de cada circuito, nas chaves abaixo do design do circuito você encontrará os símbolos para os pinos do cabeçalho e, em seguida, basta olhar para o design do seu circuito, contar seus furos na placa para seguir o layout e, em seguida, basta soldar o pino. (O símbolo que você deve procurar será fornecido em uma imagem). Lembre-se de escolher o layout correto para o circuito correto.

Etapa 7: Quebrando faixas do Veroboard

Seus circuitos estão quase concluídos; a coisa mais importante a fazer agora é quebrar os trilhos do Veroboard. Novamente siga o mesmo princípio usando as teclas em cada circuito para determinar onde quebrar as faixas, certifique-se de quebrar as faixas por completo, eu usei uma faca artesanal (hobby). (Uma imagem da chave e um exemplo de uma quebra de faixa serão fornecidos).

Etapa 8: Codificando o PIC

Agora que você completou seus circuitos, você pode começar a fazer a parte principal do robô, codificando o PIC, codificar o PIC é direto, o código foi escrito em MPLab X, o código-fonte e o arquivo de firmware (.hex) são fornecidos em o pacote zip. Para atualizar o firmware para o controlador PIC, você pode usar qualquer programador disponível.

Etapa 9: Inserindo Microchips

Agora que você concluiu a maior parte do seu trabalho com os circuitos, é hora da última coisa, inserir os microchips. Esta é uma tarefa bastante fácil, mas ainda é complicada, a maioria dos seus microchips vêm em esponjas estranhas quando você os compra na loja, você pode se perguntar por que, mas os chips são sensíveis à estática, o que significa que você não pode tocá-los com as mãos a menos que você estão usando uma faixa estática. Isso inclui o 4011 e o PIC, então tome cuidado e não toque nos pinos desses microchips, caso contrário, você os danificará. (Certifique-se de inserir o chip no lado correto, um exemplo será fornecido).

Etapa 10: Circuitos de teste

Seus circuitos agora estão completos; é hora de testá-los! Para testar seus circuitos, você precisará de um multímetro (um multímetro é um dispositivo que mede as diferenças de tensão, corrente e resistência), felizmente o multímetro moderno tem mais algumas funções. Em primeiro lugar, você deve fazer uma inspeção visual básica do circuito, verificando se há rachaduras, quebras de fio e desconexões. Depois que você estiver feliz com isso, é importante verificar todas as polaridades no circuito, por exemplo: seus transistores devem estar do lado certo e seus microchips devem ser inseridos corretamente. Depois disso, é hora de verificar a parte inferior da placa de circuito, verificar se há curtos entre as faixas visualmente e, em seguida, apenas para ter certeza de pegar uma faca artesanal e apenas cortá-la entre as faixas de metal da placa para ter certeza. A última coisa a observar são os seus intervalos, faça uma inspeção visual de cada intervalo em seu circuito para se certificar de que a pista está totalmente quebrada. Para verificar corretamente, você precisa ajustar a configuração do multímetro para a continuidade (uma imagem será fornecida abaixo) e colocar um cabo de um lado da pista de Brocken e o outro cabo do outro lado, se o multímetro emitir um bipe, sua interrupção está com defeito e você precisa refazer isso. Aconselho testar cada circuito individualmente para não se confundir. (Corrija todas as suas falhas antes de dar o próximo passo). Lembre-se de executar os circuitos com a regulação de tensão adequada:

· Pontes H: 9V

· LDR + PIC: 5V

Etapa 11: montagem do corpo do robô

Agora que o trabalho do seu circuito está pronto, é hora de fazer algumas DIY, agora iremos montar a parte superior do robô. A parte superior consiste basicamente em todos os circuitos e sensores. Em primeiro lugar, você precisa fazer furos em sua placa de madeira compensada para as porcas e parafusos espaçadores, perfurar um centímetro de lado em cada canto (não é muito importante onde você escolhe fazer os furos, desde que sua estrutura seja estável e corresponda aos orifícios feitos na placa inferior). Agora há mais furos a serem feitos … se você escolher montar sua placa em porcas espaçadoras, você precisa fazer enxadas para elas (veja o diâmetro de sua porca e escolha a broca de acordo), você também precisa fazer furos em sua circuito, tenha cuidado ao fazer isso para não danificar a placa e escolha onde deseja que os furos fiquem de acordo com o layout da sua placa de circuito (para não danificar as trilhas). Outro método mais fácil é apenas colar as placas na madeira compensada (ao fazer isso, tente aderir ao meu layout, pontes H montadas na parte de trás, etc.)

Etapa 12: Montagem do corpo do robô (parte 2)

Agora que você montou a parte superior, é hora de montar a parte inferior. A parte inferior abrigará todos os reguladores de tensão, os motores de acionamento e os capacitores. Seu primeiro passo será montar os motores na placa de madeira compensada. Eu prefiro duas maneiras básicas de montar motores, ou você os monta no meio do painel de madeira compensada ou em um lado de sua escolha. Se você optar por montar motores na lateral, você precisa se lembrar de comprar um volante dianteiro para ajudar o robô a se equilibrar e manobrar adequadamente. Lembre-se de fazer algumas medições e verificações básicas antes de montar corretamente seus motores, eu recomendo montar o motor com abraçadeiras que são baratas e fáceis de completar, primeiro cole o motor com cola quente de acordo com as medidas desejadas e depois faça dois furos nos dois lados do motor na madeira compensada e use apenas uma braçadeira para prendê-lo (lembre-se de apertar a braçadeira corretamente). Vai ser fácil colocar os reguladores e os condensadores (improvise com o espaço que tem no contraplacado) e monte-os usando o método da porca espaçadora ou cola quente (recomendo colar os condensadores). Finalmente faça furos para montar a placa superior (use as mesmas medidas que você fez na parte superior), eu recomendo fazer furos menores e encaixar por pressão as porcas espaçadoras.

Etapa 13: Fiação

Agora que você soldou, verificou e montou seus circuitos, é hora de conectar tudo. O básico da fiação é que todos os circuitos serão eventualmente ligados ao PIC que irá processar e enviar informações, lembre-se que a sua fiação é muito importante e você deve se certificar de que tudo está correto. Ok, agora para saber como fazer a fiação, agora você entende por que escolhi o método do pino de urze porque torna mais fácil. Se você tiver um fio de jumper fêmea, você pode conectar rapidamente as placas, caso contrário, você pode apenas soldar o fio normal no pino de urze (os jumpers são melhores porque se você errou os pinos, não precisa soldar novamente). Um diagrama de fiação será fornecido na imagem.

Etapa 14: Anexando e conectando os Feelers

Seu robô usará duas antenas para sentir a parede à sua frente. Conectar os sensores é bastante simples, basicamente dois micro interruptores atuando como sensor esquerdo e direito. Cole-os com cola quente na frente de sua segunda placa. O diagrama do circuito das conexões será fornecido abaixo. (Lembre-se de descobrir os pinos do micro switch, por exemplo, COM).

Etapa 15: Testando o Robô

Ok, este é o momento emocionante que você estava esperando para finalmente ligar o seu robô pela primeira vez !! Não fique muito animado agora, isso nunca funciona na primeira vez, se funcionar VOCÊ É UM CONSTRUTOR DE SORTE !! Agora, não fique desapontado se não funcionar, não se preocupe, definitivamente em breve. Abaixo, fiz uma lista de todos os possíveis problemas que você pode enfrentar e como resolvê-los.

· A coisa toda não faz nada. Verifique os circuitos da fonte de alimentação e as conexões aos pinos de alimentação da placa, verifique também se há problemas de polaridade.

· Motores girando em direções opostas. Trocar a polaridade de um dos motores deve enviá-lo girando para o outro lado, também pode ser um problema de programação.

· Algo começa a soltar fumaça ou você sente que algo está muito quente. CURTO CIRCUITO!! Desligue imediatamente para evitar danos. Verifique todos os circuitos possíveis, incluindo as conexões dos fios.

· Os motores giram muito devagar. Aumente a corrente para o robô. Ou possível escassez do H-Bridge.

· O robô não está detectando a luz corretamente. Ajustar VR em circuitos LDR pode ser um problema de programação.

· O robô está se comportando de maneira incomum e fazendo coisas estranhas. Programação! Verifique novamente o código de programação.

· O robô não está detectando a parede. Verifique as conexões nos microinterruptores.

Então esses são os problemas que aconteceram com meu robô, se você tiver um problema incomum, sinta-se à vontade para mudar ou modificar meus designs para melhor, lembre-se que estamos todos aprendendo e não existe perfeição.

Etapa 16: tentativa e erro

Se depois de muitas horas de tentativas, verificar e testar seu robô ainda não funcionar, não o jogue contra a parede ou o rasgue e perca a esperança. Experimente sair para tomar um pouco de ar fresco ou apenas dormir, já tive muitos momentos assim, sabe por quê? A eletrônica é um hobby difícil, um componente falha - tudo falha. Não se esqueça de dividi-lo em seções durante o teste e sempre mantenha a mente aberta com o design e o layout. Seja livre e criativo e nunca desista !!! Se você gostou do meu projeto, vote em mim no concurso make it move, espero que gostem!