Seguidor de linha PID Atmega328P: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

INTRODUÇÃO

Este instrutível é sobre como fazer um Seguidor de Linha eficiente e confiável com PID (proporcional-integral-derivativo) Controle (Matemático) rodando dentro de seu cérebro (Atmega328P).

O seguidor de linha é um robô autônomo que segue uma linha preta em uma área branca ou uma linha branca em uma área preta. O robô deve ser capaz de detectar uma linha específica e continuar seguindo-a.

Portanto, haverá algumas partes / etapas para fazer um SEGUIDOR DE LINHA. Estarei discutindo todas elas passo a passo.

1. Sensor (olho para ver a linha)
2. Microcontrolador (cérebro para fazer alguns cálculos)
3. Motores (força muscular)
4. Motorista
5. Chassis
6. Bateria (fonte de energia)
7. Roda
8. Diversos

Aqui está o VÍDEO DA LINHA SEGUIDOR

NAS PRÓXIMAS ETAPAS, ESTAREI DISCUTINDO EM DETALHES SOBRE TODOS OS COMPONENTES

Etapa 1: Sensor (olho) QTR 8RC

Graças à Pololu por fabricar este sensor incrível.

O módulo é uma portadora conveniente para oito pares de emissor e receptor de IV (fototransistor) espaçados uniformemente em intervalos de 0,375 (9,525 mm). Para usar um sensor, você deve primeiro carregar o nó de saída (Carregar o capacitor) aplicando uma tensão a seu pino OUT. Você pode então ler a refletância retirando a tensão fornecida externamente e cronometrando quanto tempo leva para a tensão de saída cair devido ao fototransistor integrado. O tempo de decaimento mais curto é uma indicação de maior reflexão. Esta abordagem de medição tem várias vantagens, especialmente quando combinado com a capacidade do módulo QTR-8RC de desligar a energia do LED:

• Nenhum conversor analógico-digital (ADC) é necessário.
• Sensibilidade aprimorada sobre a saída analógica do divisor de tensão.
• A leitura paralela de vários sensores é possível com a maioria dos microcontroladores.
• A leitura paralela permite o uso otimizado da opção de ativação de energia LED

Especificações

• Dimensões: 2,95 "x 0,5" x 0,125 "(sem pinos de cabeçalho instalados)
• Tensão operacional: 3,3-5,0 V
• Corrente de alimentação: 100 mA
• Formato de saída: 8 sinais digitais compatíveis com E / S que podem ser lidos como um pulso alto cronometrado
• Distância de detecção ideal: 0,125 "(3 mm) Distância de detecção máxima recomendada: 0,375" (9,5 mm)
• Peso sem pinos de cabeçalho: 0,11 oz (3,09 g)

Interface das saídas QTR-8RC para linhas de E / S digital

O módulo QTR-8RC tem oito saídas de sensor idênticas que, como o Parallax QTI, requerem uma linha de E / S digital capaz de elevar a linha de saída e então medir o tempo para a tensão de saída diminuir. A sequência típica para ler um sensor é:

1. Ligue os LEDs de infravermelho (opcional).
2. Defina a linha de E / S para uma saída e aumente o nível alto.
3. Aguarde pelo menos 10 μs para que a saída do sensor aumente.
4. Faça da linha de E / S uma entrada (alta impedância).
5. Meça o tempo para o declínio da tensão esperando que a linha de E / S diminua.
6. Desligue os LEDs de infravermelho (opcional).

Normalmente, essas etapas podem ser executadas em paralelo em várias linhas de E / S.

Com uma refletância forte, o tempo de decaimento pode ser tão baixo quanto várias dezenas de microssegundos; sem refletância, o tempo de decaimento pode ser de até alguns milissegundos. O tempo exato do decaimento depende das características da linha de E / S do seu microcontrolador. Resultados significativos podem estar disponíveis dentro de 1 ms em casos típicos (ou seja, quando não se tenta medir diferenças sutis em cenários de baixa refletância), permitindo amostragem de até 1 kHz de todos os 8 sensores. Se a amostragem de frequência mais baixa for suficiente, economias substanciais de energia podem ser obtidas desligando os LEDs. Por exemplo, se uma taxa de amostragem de 100 Hz for aceitável, os LEDs podem ficar desligados 90% do tempo, reduzindo o consumo médio de corrente de 100 mA para 10 mA.

Etapa 2: Microcontrolador (cérebro) Atmega328P

Agradecimentos aAtmel CorporationPor Manufacturing this Awesome Microcontrolador AKA Atmega328.

Parâmetros chave para ATmega328P

Valor do parâmetro

• Flash (Kbytes): 32 Kbytes
• Contagem de alfinetes: 32
• Máx. Freq. Operacional (MHz): 20 MHz
• CPU: AVR de 8 bits
• Pinos de E / S máximos: 23
• Interrupções Ext: 24
• SPI: 2
• TWI (I2C): 1
• UART: 1
• Canais ADC: 8
• Resolução ADC (bits): 10
• SRAM (Kbytes): 2
• EEPROM (Bytes): 1024
• Classe de alimentação de E / S: 1,8 a 5,5
• Tensão operacional (Vcc): 1,8 a 5,5
• Temporizadores: 3

Para obter informações detalhadas, consulte a folha de dados do Atmega328P.

Neste projeto estou usando Atmega328P por poucos motivos

1. Barato
2. Tem RAM suficiente para computação
3. Pinos de E / S suficientes para este projeto
4. O Atmega328P é usado no Arduino…. Você pode notar na imagem e no vídeo um Arduino Uno, mas mais noite estou usando o IDE do Arduino ou qualquer Arduino. Usei apenas o hardware como placa de interface. Apaguei o bootloader e usei USB ASP para programar o chip.

Para a programação do chip, usei o Atmel Studio 6

Todo O CÓDIGO FONTE ESTÁ NO GitHub Baixe e verifique o arquivo test.c.

Para compilar este pacote, você deve baixar e instalar a CONFIGURAÇÃO DA BIBLIOTECA POLOLU AVR Verifique os anexos …

Também estou FAZENDO UPLOAD de um esquema da placa de desenvolvimento Atmega328P e um arquivo da placa … Você pode fabricá-los sozinho …

Etapa 3: Motor e driver do motor

Eu usei um motor CC com engrenagens tipo BO 350 RPM 12V como atuador. Para saber mais informações … MOTOR LINK

Como driver de motor, usei L293D H-bridge IC.

Estou anexando o Esquemático e o Arquivo do Quadro para o mesmo.

Etapa 4: Chassi e Miscelânea

O Bot é feito de Ply Wood de 6 mm de espessura.