Robot đuổi theo lửa: 6 bước (có hình ảnh)

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

Trong dự án này, chúng tôi sẽ tạo ra một robot cứu hỏa đuổi theo ngọn lửa và dập tắt nó bằng cách thổi không khí vào nó từ một chiếc quạt.

Sau khi hoàn thành dự án này, bạn sẽ biết cách sử dụng cảm biến ngọn lửa với PICO, cách đọc giá trị đầu ra của chúng và cách hoạt động trên nó, cũng như cách sử dụng cảm biến Darlington với động cơ DC và cách điều khiển chúng. Điều đó tất nhiên cùng với một robot cứu hỏa rất ngầu.

Quân nhu

• PICO
• Thiết bị cảm biến cháy
• Động cơ DC nhỏ
• Cánh quạt nhỏ
• Trình điều khiển động cơ cầu H L298N
• Trình điều khiển PWM 12-bit 16 kênh PCA9685
• Bộ khung robot 2WD
• Breadboard mini
• Dây nhảy
• Vít và đai ốc

Bước 1: Kết nối Cảm biến ngọn lửa với PICO

Hãy bắt đầu với phần quan trọng nhất của robot chữa cháy của chúng tôi, đó là khả năng phát hiện đám cháy khi chúng xảy ra. Đó là lý do tại sao chúng ta sẽ bắt đầu với các thành phần chịu trách nhiệm phát hiện đám cháy, nhưng trước khi chúng ta làm, hãy lắp ráp bộ khung robot 2WD của chúng tôi, vì chúng ta sẽ chế tạo robot của mình dựa trên nó.

Chúng tôi sẽ sử dụng 3 cảm biến ngọn lửa trong dự án này và chúng tôi sẽ để rô bốt di chuyển độc lập bằng cách sử dụng các chỉ số của chúng, chúng tôi sẽ đặt các cảm biến này ở giữa, bên trái và bên phải của khung gầm của rô bốt. Và chúng sẽ được đặt theo cách để có khả năng xác định chính xác nguồn lửa và dập tắt nó.

Trước khi bắt đầu sử dụng cảm biến ngọn lửa, hãy nói về cách chúng hoạt động: các mô-đun cảm biến ngọn lửa chủ yếu được làm bằng đèn LED thu hồng ngoại có thể phát hiện ánh sáng hồng ngoại phát ra từ ngọn lửa và gửi dữ liệu dưới dạng đầu vào kỹ thuật số hoặc tương tự, trong trường hợp chúng tôi sẽ sử dụng cảm biến ngọn lửa gửi đầu ra kỹ thuật số.

Đầu ra chân mô-đun cảm biến ngọn lửa:

• VCC: dương 5 vôn, nối với chân VCC của PICO.
• GND: chân âm, nối với chân GND của PICO.
• D0: chân đầu ra kỹ thuật số, được kết nối với kỹ thuật số mong muốn trên PICO.

Bây giờ chúng ta hãy kết nối nó với PICO của chúng tôi để kiểm tra hệ thống dây và logic mã của chúng tôi, để đảm bảo rằng mọi thứ đều hoạt động bình thường. Kết nối các cảm biến ngọn lửa rất dễ dàng, chỉ cần kết nối VCC và GND của các cảm biến với VCC và GND của PICO, sau đó kết nối các chân đầu ra như sau:

• D0 (cảm biến ngọn lửa bên phải) → A0 (PICO)
• D0 (cảm biến ngọn lửa giữa) → A1 (PICO)
• D0 (cảm biến ngọn lửa bên trái) → A2 (PICO)

Bước 2: Mã hóa PICO bằng cảm biến ngọn lửa

Bây giờ chúng ta đã kết nối cảm biến ngọn lửa với PICO, chúng ta hãy bắt đầu mã hóa để chúng ta biết cảm biến ngọn lửa nào có ngọn lửa phía trước và cảm biến ngọn lửa nào không.

Logic mã:

• Đặt các chân A0, A2 và A3 của PICO làm chân INPUT
• Đọc từng giá trị đầu ra của cảm biến
• In từng giá trị đầu ra của cảm biến trên màn hình nối tiếp để chúng tôi có thể chẩn đoán xem mọi thứ có hoạt động bình thường hay không.

Xin lưu ý rằng các cảm biến của chúng tôi có số đọc thấp "0" khi chúng cảm nhận được lửa và số đọc cao là "1" khi chúng không cảm nhận được lửa.

Để kiểm tra mã của bạn, hãy mở màn hình nối tiếp của bạn và xem nó thay đổi như thế nào khi bạn kích hoạt trước nó, so với khi nó xảy ra. Các hình ảnh đính kèm có các chỉ số về việc hoàn toàn không có ngọn lửa và các chỉ số của một ngọn lửa ở phía trước cảm biến ở giữa.

Bước 3: Kết nối quạt

Để làm cho một robot chữa cháy hiệu quả, nó phải có khả năng chữa cháy, và vì vậy chúng tôi sẽ tạo ra một chiếc quạt mà chúng tôi nhắm vào đám cháy và dập tắt nó. Và chúng tôi sẽ tạo ra chiếc quạt này bằng cách sử dụng một động cơ DC nhỏ với một cánh quạt được lắp trên đó.

Vì vậy, hãy bắt đầu bằng cách kết nối động cơ DC của chúng tôi. Động cơ DC có dòng điện cao, do đó chúng tôi không thể kết nối trực tiếp chúng với PICO của mình, vì nó chỉ có thể cung cấp 40 mA cho mỗi chân GPIO, trong khi động cơ cần 100 mA. Đây là lý do tại sao chúng ta phải sử dụng một bóng bán dẫn để kết nối nó và chúng tôi sẽ sử dụng Bóng bán dẫn TIP122, vì chúng tôi có thể sử dụng nó để tăng dòng điện do PICO của chúng tôi cung cấp lên mức cần thiết của động cơ.

Chúng tôi sẽ thêm động cơ DC và pin "PLACE HOLDER" bên ngoài, để cung cấp cho động cơ nguồn điện cần thiết mà không gây hại cho PICO của chúng tôi.

Động cơ DC phải được kết nối như sau:

• Chân đế (TIP122) → D0 (PICO)
• Chân thu (TIP122) → Dây dẫn động cơ DC "Động cơ DC không có cực tính, vì vậy không quan trọng dây dẫn nào"
• Chân phát (TIP122) → GND
• Dây dẫn trống của động cơ DC → Cực dương (dây màu đỏ) của pin bên ngoài

Đừng quên kết nối GND của pin với GND của PICO, vì nếu nó không được kết nối, mạch sẽ không hoạt động

Logic mã của quạt: mã rất đơn giản, chúng tôi sẽ chỉ sửa đổi mã mà chúng tôi đã có để bật quạt khi số đọc của cảm biến giữa cao và tắt quạt khi số đọc của cảm biến giữa thấp.

Bước 4: Kết nối động cơ ô tô rô bốt

Giờ đây, robot của chúng tôi có thể phát hiện đám cháy và có thể dập tắt chúng bằng quạt khi ngọn lửa ở ngay trước mặt nó. Đã đến lúc cung cấp cho robot khả năng di chuyển và tự định vị ngay trước ngọn lửa, để nó có thể dập tắt. Chúng tôi đã sử dụng bộ khung robot 2WD của mình, đi kèm với DC 2 bánh răng mà chúng tôi sẽ sử dụng.

Để có thể điều khiển tốc độ và hướng chạy của động cơ DC, bạn cần sử dụng trình điều khiển động cơ cầu H L298N, là một mô-đun điều khiển động cơ có khả năng điều khiển tốc độ và hướng chạy của động cơ, với khả năng cấp nguồn cho động cơ từ nguồn điện bên ngoài.

Trình điều khiển động cơ L298N cần 4 đầu vào kỹ thuật số để điều khiển hướng quay của động cơ và 2 đầu vào PWM để điều khiển tốc độ quay của động cơ. Nhưng thật không may, PICO chỉ có một chân đầu ra PWM duy nhất không thể điều khiển cả hướng và tốc độ quay của động cơ. Đây là nơi chúng tôi sử dụng mô-đun mở rộng chân PWM PCA9685 để tăng PWM của PICO phù hợp với nhu cầu của chúng tôi.

Hệ thống dây giờ phức tạp hơn một chút, vì chúng tôi đang kết nối 2 động cơ mới cùng với 2 mô-đun để điều khiển chúng. Tuy nhiên, điều đó sẽ không thành vấn đề nếu bạn làm theo các sơ đồ và bước được cung cấp:

Hãy bắt đầu với mô-đun PCA9685 PWM:

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

Bây giờ, hãy kết nối mô-đun trình điều khiển động cơ L298N:

Hãy bắt đầu bằng cách kết nối nó với nguồn điện của chúng tôi:

• +12 (mô-đun L298N) → Dây dương màu đỏ (pin)
• GND (mô-đun L298N) → GND

Để điều khiển hướng quay của động cơ:

• In1 (mô-đun L298N) → PWM 0 chân (PCA9685)
• In2 (mô-đun L298N) → PWM 1 chân (PCA9685)
• In3 (mô-đun L298N) → PWM 2 pin (PCA9685)
• In4 (mô-đun L298N) → PWM 3 chân (PCA9685)

Để điều khiển tốc độ quay của động cơ:

• enableA (mô-đun L298N) → PWM 4 chân (PCA9685)
• enableB (mô-đun L298N) → PWM 5 chân (PCA9685)

Trình điều khiển động cơ L298N có thể tạo ra +5 volt được điều chỉnh, mà chúng tôi sẽ sử dụng để cung cấp năng lượng cho PICO của chúng tôi:

+5 (mô-đun L298N) → Vin (PICO)

Không kết nối chân này nếu PICO được cấp nguồn qua USB

Bây giờ chúng ta đã kết nối mọi thứ, chúng ta sẽ lập trình cho robot tự di chuyển để đối diện trực tiếp với ngọn lửa và bật quạt.

Bước 5: Hoàn thiện mã

Bây giờ chúng ta đã kết nối mọi thứ đúng cách, đã đến lúc phải viết mã để nó hoạt động tốt. Và đây là những điều chúng tôi muốn mã của mình hoàn thành:

Nếu nó cảm nhận được ngọn lửa hướng thẳng về phía trước (cảm biến ở giữa cảm nhận được ngọn lửa), thì robot sẽ di chuyển ngay về phía nó cho đến khi nó đạt đến khoảng cách đã đặt và bật quạt

Nếu nó cảm nhận được ngọn lửa ở phía bên phải của rô bốt (cảm biến bên phải cảm nhận được ngọn lửa), thì rô bốt sẽ quay cho đến khi ngọn lửa ở ngay phía trước rô bốt (cảm biến ở giữa), sau đó di chuyển về phía nó cho đến khi đạt được khoảng cách đã đặt và bật quạt

Nếu nó cảm nhận được lửa ở phía bên trái của robot, nó sẽ thực hiện tương tự như trên. Tuy nhiên, nó sẽ chuyển sang trái thay vì phải.

Và nếu nó không cảm nhận được bất kỳ ngọn lửa nào, tất cả các cảm biến sẽ xuất ra giá trị CAO, dừng robot.

Bước 6: Bạn đã hoàn tất

Trong dự án này, chúng tôi đã học cách đọc đầu ra của cảm biến và thực hiện hành động tùy thuộc vào nó, cách sử dụng bóng bán dẫn Darlington với động cơ DC và cách điều khiển động cơ DC. Và chúng tôi đã sử dụng tất cả kiến thức của mình để tạo ra một robot cứu hỏa như một ứng dụng. Đó là khá tuyệt vời x)

Vui lòng không ngần ngại đặt bất kỳ câu hỏi nào bạn có thể có trong phần nhận xét hoặc trên trang web của chúng tôi mellbell.cc. Và như mọi khi, hãy tiếp tục làm:)