Người theo dõi dòng PID Atmega328P: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

GIỚI THIỆU

Tài liệu hướng dẫn này là về việc tạo ra một Người theo dõi dòng hiệu quả và đáng tin cậy với Điều khiển PID (theo tỷ lệ-tích phân) (Toán học) chạy bên trong não của nó (Atmega328P).

Người theo dòng là một robot tự động đi theo đường màu đen trong vùng màu trắng hoặc đường màu trắng trong vùng màu đen. Robot phải có khả năng phát hiện dòng cụ thể và tiếp tục theo dõi nó.

Vì vậy, sẽ có một vài phần / bước để tạo ra một LINE FOLLOWER, tôi sẽ thảo luận về tất cả chúng từng bước một.

1. Cảm biến (Mắt để xem dòng)
2. Vi điều khiển (Bộ não để thực hiện một số phép tính)
3. Động cơ (Sức mạnh cơ bắp)
4. Trình điều khiển động cơ
5. Khung xe
6. Pin (Nguồn năng lượng)
7. Bánh xe
8. Misc

Đây là VIDEO VỀ DÒNG ĐIỆN

Ở CÁC BƯỚC TIẾP THEO TÔI SẼ THẢO LUẬN CHI TIẾT VỀ MỌI THÀNH PHẦN

Bước 1: Cảm biến (Mắt) QTR 8RC

Cảm ơn Polu đã sản xuất cảm biến tuyệt vời này.

Mô-đun là một sóng mang thuận tiện cho tám cặp bộ phát và bộ thu IR (phototransistor) cách đều nhau trong khoảng thời gian 0,375 (9,525 mm). Để sử dụng cảm biến, trước tiên bạn phải sạc nút đầu ra (Sạc tụ điện) bằng cách đặt điện áp vào chân OUT của nó. Sau đó, bạn có thể đọc độ phản xạ bằng cách rút điện áp được cung cấp bên ngoài và xác định thời gian mất bao lâu để điện áp đầu ra phân rã do phototransistor tích hợp. Thời gian phân rã ngắn hơn là một dấu hiệu của phản xạ lớn hơn. Phương pháp đo này có một số ưu điểm, đặc biệt là khi kết hợp với khả năng tắt nguồn LED của mô-đun QTR-8RC:

• Không cần bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số (ADC).
• Cải thiện độ nhạy qua đầu ra tương tự bộ chia điện áp.
• Có thể đọc song song nhiều cảm biến với hầu hết các bộ vi điều khiển.
• Đọc song song cho phép sử dụng tối ưu hóa tùy chọn bật nguồn LED

Thông số kỹ thuật

• Kích thước: 2,95 "x 0,5" x 0,125 "(không lắp chân cắm tiêu đề)
• Điện áp hoạt động: 3.3-5.0 V
• Cung cấp hiện tại: 100 mA
• Định dạng đầu ra: 8 tín hiệu tương thích I / O kỹ thuật số có thể được đọc dưới dạng xung cao được định thời
• Khoảng cách phát hiện tối ưu: 0,125 "(3 mm) Khoảng cách phát hiện tối đa được khuyến nghị: 0,375" (9,5 mm)
• Trọng lượng không có chân tiêu đề: 0,11 oz (3,09 g)

Giao tiếp các đầu ra QTR-8RC với các đường I / O kỹ thuật số

Mô-đun QTR-8RC có tám đầu ra cảm biến giống hệt nhau, giống như Parallax QTI, yêu cầu một đường I / O kỹ thuật số có khả năng điều khiển đường ra cao và sau đó đo thời gian để điện áp đầu ra giảm xuống. Trình tự điển hình để đọc cảm biến là:

1. Bật đèn LED hồng ngoại (tùy chọn).
2. Đặt dòng I / O thành một đầu ra và đẩy nó lên cao.
3. Để ít nhất 10 μs để đầu ra cảm biến tăng lên.
4. Đặt dòng I / O làm đầu vào (trở kháng cao).
5. Đo thời gian để điện áp giảm xuống bằng cách đợi dòng I / O xuống thấp.
6. Tắt đèn LED hồng ngoại (tùy chọn).

Các bước này thường có thể được thực hiện song song trên nhiều đường I / O.

Với độ phản xạ mạnh, thời gian phân rã có thể thấp tới vài chục micro giây; không có phản xạ, thời gian phân rã có thể lên đến vài mili giây. Thời gian chính xác của quá trình phân rã phụ thuộc vào đặc điểm dòng I / O của bộ vi điều khiển của bạn. Kết quả có ý nghĩa có thể có trong vòng 1 mili giây trong các trường hợp điển hình (tức là khi không cố gắng đo lường sự khác biệt nhỏ trong các tình huống phản xạ thấp), cho phép lấy mẫu lên đến 1 kHz của tất cả 8 cảm biến. Nếu lấy mẫu tần số thấp hơn là đủ, có thể tiết kiệm điện đáng kể bằng cách tắt đèn LED. Ví dụ: nếu tốc độ lấy mẫu 100 Hz có thể chấp nhận được, đèn LED có thể tắt 90% thời gian, giảm mức tiêu thụ dòng điện trung bình từ 100 mA xuống 10 mA.

Bước 2: Bộ vi điều khiển (Brain) Atmega328P

Cảm ơn công ty Atmel đã sản xuất bộ vi điều khiển tuyệt vời này là AKA Atmega328.

Các thông số chính cho ATmega328P

Giá trị tham số

• Flash (Kbyte): 32 Kbyte
• Số lượng pin: 32
• Tối đa Vận hành Freq. (MHz): 20 MHz
• CPU: AVR 8-bit
• Số chân I / O tối đa: 23
• Ngắt ngoài: 24
• SPI: 2
• TWI (I2C): 1
• UART: 1
• Kênh ADC: 8
• Độ phân giải ADC (bit): 10
• SRAM (Kbyte): 2
• EEPROM (Byte): 1024
• I / O Cấp cung cấp: 1,8 đến 5,5
• Điện áp hoạt động (Vcc): 1,8 đến 5,5
• Bộ hẹn giờ: 3

Để biết thông tin chi tiết, hãy xem qua Datasheet của Atmega328P.

Trong dự án này, tôi đang sử dụng Atmega328P vì một vài lý do

1. Rẻ
2. Có đủ RAM để tính toán
3. Đủ các chân I / O cho Dự án này
4. Atmega328P được sử dụng trong Arduino…. Bạn có thể nhận thấy trong Hình ảnh và Video có Arduino Uno nhưng ban đêm tôi đang sử dụng Arduino IDE hoặc Bất kỳ Arduino nào.. Tôi đã Chỉ sử dụng phần cứng làm bảng giao tiếp. Tôi đã xóa bộ nạp khởi động và sử dụng USB ASP để Lập trình chip.

Để lập trình Chip tôi đã sử dụng Atmel Studio 6

Tất cả MÃ NGUỒN CÓ TRONG GitHub Tải xuống và kiểm tra tệp test.c.

Để biên dịch gói này, bạn phải tải xuống và cài đặt CÀI ĐẶT THƯ VIỆN AVR POLOLU Kiểm tra Phần đính kèm…

Tôi cũng đang TẢI LÊN Tệp sơ đồ và bảng phát triển Atmega328P… Bạn có thể tự sản xuất…

Bước 3: Động cơ và trình điều khiển động cơ

Tôi đã sử dụng động cơ DC 350RPM 12V BO loại giảm tốc làm thiết bị truyền động. Để biết thêm thông tin… LIÊN KẾT ĐỘNG CƠ

Là một trình điều khiển động cơ, tôi đã sử dụng IC cầu L293D.

Tôi đang đính kèm Schematic và Board File cho giống nhau.

Bước 4: Khung và Linh tinh

Bot được làm bằng gỗ Ply dày 6mm.