Daftar Isi:

ROBOT TANAMAN: 10 Langkah
ROBOT TANAMAN: 10 Langkah

Video: ROBOT TANAMAN: 10 Langkah

Video: ROBOT TANAMAN: 10 Langkah
Video: teknologi masa depan menurut imajinasi - DUNIA ROBOT 2024, Juli
Anonim
Image
Image
ROBOT TANAMAN
ROBOT TANAMAN

Semua orang senang memiliki tanaman di rumah, tetapi terkadang dengan kesibukan kita, kita tidak punya waktu untuk merawatnya dengan baik. Dari masalah ini kami mendapat ide: Mengapa tidak membuat robot yang akan mengurusnya untuk kami?

Proyek ini terdiri dari robot tanaman yang mengurus dirinya sendiri. Tanaman terintegrasi dalam robot dan akan dapat menyirami dirinya sendiri dan menemukan cahaya sambil menghindari rintangan. Ini dimungkinkan dengan menggunakan beberapa sensor pada robot dan pabrik. Instruksi ini bertujuan untuk memandu Anda melalui proses pembuatan robot tanaman sehingga Anda tidak perlu khawatir tentang tanaman Anda setiap hari!

Proyek ini merupakan bagian dari Bruface Mekatronika dan telah direalisasikan oleh:

Mercedes Arevalo Suárez

Daniel Blancquez

Baudouin Cornelis

Kaat Leemans

Marcos Martínez Jiménez

Basile Ini

(Grup 4)

Langkah 1: DAFTAR BELANJA

DAFTAR BELANJA
DAFTAR BELANJA
DAFTAR BELANJA
DAFTAR BELANJA
DAFTAR BELANJA
DAFTAR BELANJA

Berikut adalah daftar setiap produk yang Anda perlukan untuk membuat robot ini. Untuk setiap bagian yang digarisbawahi, tautan tersedia:

Motor cetak 3D mendukung X1 (salin dalam 3D)

Roda cetak 3D + sambungan roda-motor X2 (salin dalam 3D)

Baterai AA Nimh X8

Gulungan kertas abrasif X1

Arduino Mega X1

Roda kastor bola X1

Dudukan baterai X2

Papan tempat memotong roti untuk tes X1

Papan tempat memotong roti untuk menyolder X1

Motor DC (dengan encoder) X2

Engsel X2

Higrometer X1

Resistor bergantung cahaya X3

Jumper pria-pria & pria-wanita

Pelindung motor X1

Tanaman X1 (terserah Anda)

Pot tanaman X1

Dukungan tanaman X1 (dicetak 3D)

Tabung plastik X1

Resistor dengan nilai yang berbeda

Kertas gores X1

Sekrup

Sensor tajam X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 cm)

Beralih X1

Pompa air X1

Tangki penampungan air (Tupperware kecil) X1

kabel

Harap dicatat bahwa pilihan ini adalah hasil dari kendala waktu dan anggaran (3 bulan dan € 200). Pilihan lain dapat dibuat atas kebijaksanaan Anda sendiri.

PENJELASAN DARI BERBEDA PILIHAN

Arduino Mega over Arduino Uno: Pertama, kita juga harus menjelaskan alasan mengapa kita menggunakan Arduino sama sekali. Arduino adalah platform prototyping elektronik open-source yang memungkinkan pengguna untuk membuat objek elektronik interaktif. Ini sangat populer di antara para ahli dan pemula, yang berkontribusi untuk menemukan banyak informasi tentangnya di Internet. Ini bisa berguna ketika mengalami masalah dengan proyek Anda. Kami memilih Arduino Mega daripada Uno karena memiliki lebih banyak pin. Faktanya, untuk jumlah sensor yang kami gunakan Uno tidak menawarkan cukup pin. Mega juga lebih kuat dan dapat membantu jika kami menambahkan beberapa peningkatan seperti modul WIFI.

Baterai Nimh: Ide pertama adalah menggunakan baterai LiPo seperti di banyak proyek robot. LiPo memiliki tingkat debit yang baik dan mudah diisi ulang. Tapi kami segera menyadari bahwa LiPo dan charger di mana terlalu mahal. Satu-satunya baterai lain yang cocok untuk proyek ini di mana Nimh. Memang mereka murah, dapat diisi ulang dan ringan. Untuk memberi daya pada motor, kita membutuhkan 8 di antaranya untuk mencapai tegangan suplai dari 9,6V (terkosong) hingga 12V (terisi penuh).

Motor DC dengan encoder: Mempertimbangkan tujuan utama aktuator ini, memberikan energi rotasi ke roda, kami memilih dua Motor DC daripada Motor Servo yang memiliki batasan sudut rotasi dan dirancang untuk tugas yang lebih spesifik di mana posisi perlu ditentukan akurat. Fakta memiliki encoder juga menambah kemungkinan memiliki presisi yang lebih tinggi jika diperlukan. Perhatikan bahwa kami akhirnya tidak menggunakan encoder karena kami menyadari bahwa motornya sangat mirip dan kami tidak membutuhkan robot untuk mengikuti garis lurus dengan tepat.

Ada banyak motor DC di pasaran dan kami mencari yang sesuai dengan anggaran dan robot kami. Untuk memenuhi batasan ini, dua parameter penting membantu kami memilih motor: torsi yang dibutuhkan untuk menggerakkan robot dan kecepatan robot (untuk menemukan rpm yang dibutuhkan).

1) Hitung rpm

Robot ini tidak perlu memecahkan penghalang suara. Untuk mengikuti cahaya atau mengikuti seseorang di dalam rumah dengan kecepatan 1 m/s atau 3,6 km/jam tampaknya masuk akal. Untuk menerjemahkannya ke dalam rpm kami menggunakan diameter roda: 9cm. RPM diberikan oleh: rpm = (60*kecepatan(m/s))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0,045) = 212 rpm.

2) Hitung torsi maksimum yang dibutuhkan

Karena robot ini akan berevolusi di lingkungan yang datar, torsi maksimum yang dibutuhkan adalah yang membuat robot mulai bergerak. Jika kita menganggap bahwa berat robot dengan plant dan setiap komponen sekitar 3 kilo dan menggunakan gaya gesekan antara roda dan tanah kita dapat dengan mudah menemukan torsi. Mempertimbangkan koefisien gesekan 1 antara tanah dan roda: Gaya gesekan (Fr) = koefisien gesekan. * N (di mana N adalah berat robot) ini memberi kita Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. Torsi untuk setiap motor dapat ditemukan sebagai berikut: T = (Fr * r)/2 di mana r adalah jari-jari roda sehingga T = (30*0,045)/2 = 0,675 Nm = 6,88 kg cm.

Ini adalah karakteristik motor yang kami pilih: pada 6V 175 rpm dan 4 kg cm pada 12V 350 rpm dan 8 kg cm. Mengetahui bahwa itu akan didukung antara 9,6 dan 12V dengan melakukan interpolasi linier, jelas terlihat bahwa kendala di atas akan terpenuhi.

Sensor cahaya: Kami memilih resistor bergantung cahaya (LDR) karena resistansinya berubah dengan cepat dengan cahaya dan tegangan pada LDR dapat dengan mudah diukur dengan menerapkan tegangan konstan pada pembagi tegangan yang berisi LDR.

Sensor tajam: Digunakan untuk menghindari rintangan. Sensor jarak tajam tidak mahal dan mudah digunakan, menjadikannya pilihan populer untuk deteksi dan jangkauan objek. Mereka biasanya memiliki tingkat pembaruan yang lebih tinggi dan jangkauan deteksi maksimum yang lebih pendek daripada pencari jangkauan sonar. Banyak model yang berbeda tersedia di pasar dengan rentang operasi yang berbeda. Karena digunakan untuk mendeteksi hambatan dalam proyek ini, kami memilih yang memiliki jangkauan operasi 10-80 cm.

Pompa air: Pompa air adalah pompa ringan sederhana dan tidak terlalu kuat yang kompatibel dengan rentang tegangan motor untuk menggunakan makanan yang sama untuk keduanya. Solusi lain untuk memberi makan tanaman dengan air adalah memiliki dasar air yang terpisah dari robot tetapi jauh lebih sederhana untuk memilikinya di robot.

Higrometer: Higrometer adalah sensor kelembaban yang diletakkan di dalam tanah. Hal ini diperlukan karena robot perlu mengetahui kapan pot sudah kering untuk mengirim air ke dalamnya.

Langkah 2: DESAIN MEKANIK

DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK
DESAIN MEKANIK

Pada dasarnya, desain robot akan terdiri dari kotak persegi panjang, dengan tiga roda di sisi bawah dan tutup yang terbuka di sisi atas. Tanaman akan ditempatkan di atas dengan reservoir air. Pot tanaman ditempatkan pada fiksasi pot tanaman yang disekrup pada papan atas robot. Penampung air Tupperware sedikit tergores di papan atas robot dan pompa air juga tergores di bagian bawah penampung air sehingga semuanya dapat dengan mudah dikeluarkan saat mengisi ulang Tupperware dengan air. Lubang kecil dibuat di tutup penampung karena tabung air masuk ke pot tanaman dan nutrisi pompa masuk ke dalam kotak. Sebuah lubang dibuat di papan atas kotak dan kabel higrometer juga melewati lubang ini.

Pertama, kami ingin robot memiliki desain yang menarik, itulah sebabnya kami memutuskan untuk menyembunyikan bagian elektronik di dalam kotak, hanya menyisakan bagian luar pabrik dan air. Hal ini penting karena tanaman merupakan bagian dari dekorasi rumah dan tidak boleh mempengaruhi ruang secara visual. Komponen-komponen di dalam box akan mudah diakses melalui penutup di sisi atas, dan penutup samping akan memiliki lubang yang diperlukan sehingga mudah, misalnya untuk menyalakan robot atau menghubungkan Arduino ke laptop jika kita mau. untuk memprogramnya lagi.

Komponen yang ada di dalam box adalah: Arduino, motor controller, motor, LDR, pile holder, breadboard dan engsel. Arduino dipasang pada pilar kecil sehingga bagian bawahnya tidak rusak dan pengontrol motor dipasang di atas Arduino. Motor disekrup ke fiksasi motor dan fiksasi motor kemudian disekrup ke papan bawah kotak. LDR disolder pada sepotong kecil papan tempat memotong roti. Papan kayu mini direkatkan ke papan tempat memotong roti ini untuk disekrupkan ke permukaan samping robot. Terdapat satu LDR di depan, satu di sisi kiri dan satu di sisi kanan sehingga robot dapat mengetahui arah dengan jumlah cahaya tertinggi. Pemegang tumpukan digores ke permukaan bawah kotak untuk menghapusnya dengan mudah dan mengganti tumpukan atau mengisi ulang. Kemudian papan tempat memotong roti disekrup ke papan bawah dengan pilar berbentuk segitiga kecil yang memiliki lubang berbentuk sudut papan tempat memotong roti untuk menopangnya. Akhirnya engsel disekrup pada permukaan belakang dan permukaan atas.

Di muka depan, tiga benda tajam akan langsung disekrup untuk mendeteksi dan menghindari rintangan sebaik mungkin.

Meskipun desain fisik itu penting, kami tidak bisa melupakan bagian teknisnya, kami sedang membangun robot dan itu harus praktis dan sejauh mungkin kami harus mengoptimalkan ruang. Ini adalah alasan untuk memilih bentuk persegi panjang, itu adalah cara terbaik yang ditemukan untuk mengatur semua komponen.

Akhirnya, untuk pergerakan, perangkat akan memiliki tiga roda: dua roda bermotor standar di belakang dan satu kastor bola di depan. Mereka ditampilkan dalam penggerak tiga siklus, konfigurasi, kemudi depan, dan penggerak belakang.

Langkah 3: MANUFAKTUR BAGIAN

BAGIAN MANUFAKTUR
BAGIAN MANUFAKTUR
BAGIAN MANUFAKTUR
BAGIAN MANUFAKTUR
BAGIAN MANUFAKTUR
BAGIAN MANUFAKTUR

Tampilan fisik robot dapat diubah sesuai dengan minat Anda. Gambar teknis disediakan, yang mungkin berfungsi sebagai landasan yang baik saat mendesain sendiri.

Bagian yang dipotong laser:

Keenam bagian yang membentuk casing robot telah dipotong laser. Bahan yang digunakan untuk ini adalah kayu daur ulang. Kotak ini juga bisa dibuat dari Plexiglas yang sedikit lebih mahal.

Bagian cetak 3D:

Dua roda standar yang ditempatkan di bagian belakang robot telah dicetak 3D di PLA. Alasannya adalah bahwa satu-satunya cara untuk menemukan roda yang memenuhi semua kebutuhan (pas di motor DC, ukuran, berat…) adalah dengan mendesainnya sendiri. Fiksasi motor juga dicetak 3D karena alasan anggaran. Kemudian penyangga pot tanaman, pilar penyangga Arduino dan sudut penyangga papan tempat memotong roti juga dicetak 3D karena kami membutuhkan bentuk tertentu yang pas di robot kami.

Langkah 4: ELEKTRONIK

ELEKTRONIK
ELEKTRONIK
ELEKTRONIK
ELEKTRONIK
ELEKTRONIK
ELEKTRONIK

Sensor tajam: Sensor tajam memiliki tiga pin. Dua diantaranya untuk alimentasi (Vcc dan Ground) dan yang terakhir adalah sinyal terukur (Vo). Untuk alimentasi kita memiliki tegangan positif yang bisa antara 4,5 dan 5,5 V jadi kita akan menggunakan 5V dari Arduino. Vo akan terhubung ke salah satu pin analog Arduino.

Sensor cahaya: Sensor cahaya membutuhkan sirkuit kecil untuk dapat bekerja. LDR dirangkai seri dengan resistor 900 kOhm untuk membuat pembagi tegangan. Ground terhubung pada pin resistor yang tidak terhubung ke LDR dan 5V Arduino terhubung ke pin LDR yang tidak terhubung ke resistor. Pin resistor dan LDR yang terhubung satu sama lain dihubungkan ke pin analog Arduino untuk mengukur tegangan ini. Tegangan ini akan bervariasi antara 0 dan 5V dengan 5V sesuai dengan cahaya penuh dan mendekati nol sesuai dengan gelap. Kemudian seluruh rangkaian akan disolder pada sepotong kecil papan tempat memotong roti yang dapat ditampung di papan samping robot.

Baterai: Baterai terbuat dari 4 tumpukan antara 1,2 dan 1,5 V masing-masing jadi antara 4,8 dan 6V. Dengan menempatkan dua pemegang tumpukan secara seri, kami memiliki antara 9,6 dan 12 V.

Pompa air: Pompa air memiliki sambungan (colokan listrik) yang jenisnya sama dengan alimentasi Arduino. Langkah pertama adalah memutuskan sambungan dan menggunduli kabel agar ada kabel untuk ground dan kabel untuk tegangan positif. Karena kami ingin mengontrol pompa, kami akan memasangnya secara seri dengan transistor yang dapat dikontrol arus yang digunakan sebagai sakelar. Kemudian dioda akan dipasang paralel dengan pompa untuk mencegah arus mundur. Kaki bawah transistor terhubung ke ground bersama Arduino/baterai, kaki tengah ke pin digital Arduino dengan resistor 1kOhm secara seri untuk mengubah tegangan Arduino menjadi arus dan kaki atas ke kabel hitam pompa. Kemudian kabel merah pompa dihubungkan ke tegangan positif baterai.

Motor dan pelindung: Pelindung harus disolder, dikirim tanpa disolder. Setelah ini selesai ditempatkan di Arduino dengan memotong semua header perisai di pin Arduino. Perisai akan ditenagai dengan baterai dan kemudian akan memberi daya pada Arduino jika jumper aktif (pin oranye pada gambar). Berhati-hatilah untuk tidak meletakkan jumper saat Arduino ditenagai oleh alat lain selain pelindung karena Arduino kemudian akan memberi daya pada pelindung dan dapat membakar sambungan.

Breadboard: Semua komponen sekarang akan disolder pada breadboard. Tanah dari satu pemegang tiang, Arduino, pengontrol motor dan semua sensor akan disolder pada baris yang sama (pada baris papan tempat memotong roti kami memiliki potensi yang sama). Kemudian kabel hitam pemegang tiang kedua akan disolder pada baris yang sama dengan kabel merah pemegang tiang pertama yang tanahnya sudah disolder. Sebuah kabel kemudian akan disolder pada baris yang sama dengan kabel merah dari pemegang tiang kedua yang sesuai dengan keduanya secara seri. Kabel ini akan dihubungkan ke salah satu ujung sakelar dan ujung lainnya akan dihubungkan dengan kawat yang disolder pada papan tempat memotong roti pada baris bebas. Kabel merah pompa dan makanan pengontrol motor akan disolder ke baris ini (saklar tidak ditunjukkan pada gambar). Kemudian 5V Arduino akan disolder pada baris lain dan tegangan alimentasi setiap sensor akan disolder pada baris yang sama. Usahakan untuk menyolder jumper pada breadboard dan jumper pada komponen bila memungkinkan sehingga Anda dapat dengan mudah melepasnya dan perakitan komponen listrik akan lebih mudah.

Langkah 5: PEMROGRAMAN

PEMROGRAMAN
PEMROGRAMAN

Diagram alur program:

Program telah dibuat agak sederhana dengan menggunakan pengertian variabel keadaan. Seperti yang Anda lihat di diagram alur, keadaan ini juga menyebabkan gagasan tentang prioritas. Robot akan memverifikasi kondisi dalam urutan ini:

1) Dalam keadaan 2: Apakah tanaman memiliki cukup air dengan fungsi moisture_level? Jika tingkat kelembaban yang diukur oleh higrometer di bawah 500, pompa akan dioperasikan sampai tingkat kelembaban di atas 500. Ketika tanaman memiliki cukup air, robot akan beralih ke keadaan 3.

2) Dalam keadaan 3: Temukan arah yang paling terang. Dalam keadaan ini tanaman memiliki cukup air dan perlu mengikuti arah dengan cahaya paling banyak sambil menghindari rintangan. Fungsi light_direction memberikan arah dari tiga sensor cahaya yang paling banyak menerima cahaya. Robot kemudian akan mengoperasikan motor mengikuti arah tersebut dengan fungsi follow_light. Jika tingkat cahaya di atas ambang tertentu (cukup_cahaya) robot berhenti mengikuti cahaya karena sudah cukup pada posisi ini (stop_motor). Untuk menghindari rintangan di bawah 15 cm saat mengikuti cahaya, sebuah fungsi rintangan telah diterapkan untuk mengembalikan arah rintangan. Untuk menghindari rintangan dengan benar, fungsi avoid_obstacle telah diimplementasikan. Fungsi ini mengoperasikan motor mengetahui di mana hambatannya.

Langkah 6: PERAKITAN

PERAKITAN
PERAKITAN
PERAKITAN
PERAKITAN
PERAKITAN
PERAKITAN

Perakitan robot ini sebenarnya cukup mudah. Sebagian besar komponen disekrup ke kotak untuk memastikan mereka tetap pada tempatnya. Kemudian pemegang tiang pancang, penampung air dan pompa tergores.

Langkah 7: EKSPERIMEN

Biasanya, ketika membangun robot, hal-hal tidak berjalan mulus. Banyak tes, dengan perubahan berikut, diperlukan untuk mendapatkan hasil yang sempurna. Berikut adalah pameran dari proses robot tanaman!

Langkah pertama adalah memasang robot dengan motor, Arduino, pengontrol motor dan sensor cahaya dengan papan tempat memotong roti prototyping. Robot hanya menuju ke arah di mana ia mengukur paling banyak cahaya. Ambang batas diputuskan untuk menghentikan robot jika ia memiliki cukup cahaya. Saat robot tergelincir di lantai, kami menambahkan kertas abrasif pada roda untuk mensimulasikan ban.

Kemudian sensor tajam ditambahkan ke struktur untuk mencoba menghindari rintangan. Awalnya dua sensor ditempatkan di muka depan tetapi yang ketiga ditambahkan di tengah karena sensor tajam memiliki sudut deteksi yang sangat terbatas. Terakhir, kami memiliki dua sensor di ujung robot yang mendeteksi rintangan di kiri atau kanan dan satu di tengah untuk mendeteksi jika ada rintangan di depan. Hambatan terdeteksi ketika tegangan pada benda tajam melebihi nilai tertentu yang sesuai dengan jarak 15cm ke robot. Ketika rintangan berada di samping robot menghindarinya dan ketika rintangan berada di tengah robot berhenti. Harap dicatat bahwa rintangan di bawah benda tajam tidak dapat dideteksi sehingga rintangan harus memiliki ketinggian tertentu untuk dihindari.

Setelah itu dilakukan pengujian pompa dan higrometer. Pompa mengirimkan air selama tegangan higrometer di bawah nilai tertentu sesuai dengan pot kering. Nilai ini diukur dan ditentukan secara eksperimental dengan pengujian dengan tanaman pot kering dan lembab.

Akhirnya semuanya diuji bersama. Tanaman memeriksa terlebih dahulu apakah memiliki cukup air dan kemudian mulai mengikuti cahaya sambil menghindari rintangan.

Langkah 8: UJI AKHIR

Berikut adalah video bagaimana robot akhirnya bekerja. Berharap kamu menikmatinya!

Langkah 9: APA YANG TELAH KITA PELAJARI DENGAN PROYEK INI?

Meskipun umpan balik keseluruhan dari proyek ini sangat bagus karena kami belajar banyak, kami cukup stres ketika membangunnya karena tenggat waktu.

Masalah yang dihadapi

Dalam kasus kami, kami memiliki beberapa masalah selama proses tersebut. Beberapa di antaranya mudah untuk diselesaikan, misalnya ketika pengiriman komponen tertunda kami hanya mencari toko di kota yang kami bisa membelinya. Yang lain membutuhkan sedikit lebih banyak pemikiran.

Sayangnya, tidak semua masalah terselesaikan. Ide pertama kami adalah menggabungkan karakteristik hewan peliharaan dan tanaman, mendapatkan yang terbaik dari masing-masing. Untuk tanaman kita bisa melakukannya, dengan robot ini kita bisa memiliki tanaman yang menghiasi rumah kita dan kita tidak perlu merawatnya. Tetapi untuk hewan peliharaan, kami tidak menemukan cara untuk mensimulasikan perusahaan yang mereka buat. Kami memikirkan berbagai cara untuk membuatnya mengikuti orang, dan kami mulai menerapkannya tetapi kami tidak memiliki waktu untuk menyelesaikannya.

Perbaikan lebih lanjut

Meskipun kami ingin sekali mendapatkan semua yang kami inginkan, pembelajaran dengan proyek ini sangat luar biasa. Mungkin dengan lebih banyak waktu kita bisa mendapatkan robot yang lebih baik. Berikut kami sarankan beberapa ide untuk meningkatkan robot kami yang mungkin beberapa dari Anda ingin mencoba:

- Menambahkan led dengan warna berbeda (merah, hijau, …) yang memberi tahu pengguna kapan robot harus diisi daya. Pengukuran baterai dapat dilakukan dengan pembagi tegangan yang memiliki tegangan maksimal 5V ketika baterai terisi penuh untuk mengukur tegangan ini dengan Arduino. Kemudian led yang sesuai dihidupkan.

- Menambahkan sensor air yang memberi tahu pengguna kapan reservoir air harus diisi ulang (sensor ketinggian air).

- Membuat antarmuka agar robot dapat mengirim pesan ke pengguna.

Dan jelas, kita tidak bisa melupakan tujuan membuatnya mengikuti orang. Hewan peliharaan adalah salah satu hal yang paling disukai orang, dan akan sangat menyenangkan jika seseorang dapat mencapai bahwa robot mensimulasikan perilaku ini. Untuk memudahkannya, di sini kami akan memberikan semua yang kami punya.

Langkah 10: Bagaimana Membuat Robot Mengikuti Orang?

Image
Image
Bagaimana Membuat Robot Mengikuti Orang?
Bagaimana Membuat Robot Mengikuti Orang?
Bagaimana Membuat Robot Mengikuti Orang?
Bagaimana Membuat Robot Mengikuti Orang?

Kami menemukan cara terbaik untuk melakukannya dengan menggunakan tiga sensor ultrasonik, satu emitor dan dua penerima.

Pemancar

Untuk pemancar, kami ingin memiliki siklus kerja 50%. Untuk melakukan ini, Anda harus menggunakan timer 555, kami telah menggunakan NE555N. Pada gambar, Anda dapat melihat bagaimana rangkaian harus dibangun. Tetapi Anda harus menambahkan kapasitor tambahan pada output 3, 1µF misalnya. Resistor dan kapasitor dihitung dengan rumus sebagai berikut: (gambar 1 & 2)

Karena siklus kerja 50% diinginkan, t1 dan t2 akan sama satu sama lain. Jadi dengan pemancar 40 kHz, t1 dan t2 akan sama dengan 1,25*10-5 s. Ketika Anda mengambil C1 = C2 = 1 nF, R1 dan R2 dapat dihitung. Kami mengambil R1= 15 kΩ dan R2= 6,8 kΩ, pastikan bahwa R1>2R2!

Ketika kami menguji ini di sirkuit pada osiloskop, kami mendapat sinyal berikut. Skalanya adalah 5 s/div sehingga frekuensi sebenarnya sekitar 43 kHz. (Gambar 3)

Penerima

Sinyal input penerima akan terlalu rendah untuk diproses oleh Arduino secara akurat, sehingga sinyal input perlu diperkuat. Ini akan dilakukan dengan membuat penguat pembalik.

Untuk opamp, kami menggunakan LM318N, yang kami dukung dengan 0 V dan 5 V dari Arduino. Untuk melakukan ini, kami harus menaikkan tegangan di sekitar sinyal yang berosilasi. Dalam hal ini akan logis untuk menaikkannya menjadi 2,5 V. Karena tegangan suplai tidak simetris, kita juga harus meletakkan kapasitor sebelum resistor. Dengan cara ini, kami juga telah membuat filter lolos tinggi. Dengan nilai yang kami gunakan, frekuensi harus lebih tinggi dari 23 kHz. Ketika kami menggunakan amplifikasi A=56, sinyal akan masuk ke saturasi yang tidak baik, jadi kami menggunakan A=18 sebagai gantinya. Ini masih akan cukup. (Gambar 4)

Sekarang kita memiliki gelombang sinus yang diperkuat, kita membutuhkan nilai konstan sehingga Arduino dapat mengukurnya. Salah satu caranya adalah dengan membuat rangkaian detektor puncak. Dengan cara ini, kita dapat melihat apakah pemancar lebih jauh dari penerima atau dalam sudut yang berbeda dari sebelumnya dengan memiliki sinyal konstan yang sebanding dengan intensitas sinyal yang diterima. Karena kita membutuhkan detektor puncak yang presisi, kita menempatkan dioda, 1N4148, pada pengikut tegangan. Dengan demikian, kami tidak kehilangan dioda dan kami menciptakan dioda yang ideal. Untuk opamp, kami menggunakan yang sama seperti di bagian pertama rangkaian dan dengan catu daya yang sama, 0 V dan 5V.

Kapasitor paralel harus bernilai tinggi, sehingga debitnya sangat lambat dan kita masih melihat jenis nilai puncak yang sama dengan nilai sebenarnya. Resistor juga akan ditempatkan secara paralel dan tidak akan terlalu rendah, karena jika tidak maka debitnya akan lebih besar. Dalam hal ini, 1,5µF dan 56 kΩ sudah cukup. (Gambar 5)

Pada gambar, rangkaian total dapat dilihat. Di mana keluar adalah output, yang akan masuk ke Arduino. Dan sinyal AC 40 kHz akan menjadi penerima, di mana ujung lainnya akan dihubungkan ke ground. (Gambar 6)

Seperti yang kami katakan sebelumnya, kami tidak dapat mengintegrasikan sensor di robot. Tetapi kami menyediakan video pengujian untuk menunjukkan bahwa rangkaian berfungsi. Dalam video pertama, amplifikasi (setelah OpAmp pertama) dapat dilihat. Sudah ada offset 2.5V pada osiloskop sehingga sinyal berada di tengah, amplitudo bervariasi ketika sensor berubah arah. Ketika kedua sensor saling berhadapan, amplitudo sinus akan lebih tinggi daripada ketika sensor memiliki sudut atau jarak yang lebih besar antara keduanya. Pada video kedua (output dari rangkaian), sinyal yang diperbaiki dapat dilihat. Sekali lagi, tegangan total akan lebih tinggi saat sensor saling berhadapan daripada saat tidak. Sinyal tidak sepenuhnya lurus karena pelepasan kapasitor dan karena volt/div. Kami dapat mengukur penurunan sinyal konstan ketika sudut atau jarak antar sensor tidak optimal lagi.

Idenya kemudian membuat robot memiliki penerima dan pengguna sebagai pemancar. Robot dapat melakukan turn on sendiri untuk mendeteksi ke arah mana intensitas paling tinggi dan dapat menuju ke arah tersebut. Cara yang lebih baik adalah dengan memiliki dua penerima dan mengikuti penerima yang mendeteksi tegangan tertinggi dan cara yang lebih baik lagi adalah dengan menempatkan tiga penerima dan menempatkannya seperti LDR untuk mengetahui ke arah mana sinyal pengguna dipancarkan (lurus, kiri atau kanan).

Direkomendasikan: