Robot Pengikut Garis Dengan PICO: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Sebelum Anda mampu menciptakan robot yang dapat mengakhiri peradaban seperti yang kita kenal, dan mampu mengakhiri umat manusia. Pertama-tama kamu harus bisa membuat robot sederhana, yang bisa mengikuti garis yang ditarik di tanah, dan di sinilah kamu akan mengambil langkah pertama untuk mengakhiri kita semua >.<

Pertama-tama, robot pengikut garis adalah robot yang mampu mengikuti garis di tanah, dan garis ini biasanya berupa garis hitam yang digambar dengan latar belakang putih atau sebaliknya; dan itu karena lebih mudah bagi robot untuk membedakan antara warna yang sangat kontras, seperti hitam dan putih. Di mana robot mengubah sudutnya tergantung pada warna yang dibacanya.

Perlengkapan

1. PICO

2. Sasis robot Penggerak Dua Roda, yang memiliki sebagai berikut:

   • Sasis akrilik
   • 2 motor DC dengan roda dan encoder
   • Roda kastor dengan penyangga logam
   • tempat baterai 4 saluran
   • Beberapa sekrup dan mur
   • Sakelar hidup/mati
3. Modul driver motor L298N
4. 2 Sensor pelacak garis
5. baterai 7.4v

Langkah 1: Mempersiapkan Motor DC

Anda dapat menggunakan sasis " 2WD" penggerak dua roda untuk membuat proyek ini lebih mudah, karena menghemat waktu dan tenaga saat membuat sasis Anda sendiri. Memberi Anda lebih banyak waktu untuk fokus pada elektronik proyek.

Mari kita mulai dengan motor DC, karena Anda akan menggunakan motor untuk mengontrol kecepatan gerakan dan arah robot Anda, tergantung pada pembacaan sensor. Hal pertama yang harus dilakukan adalah mulai mengontrol kecepatan motor, yang berbanding lurus dengan tegangan input, artinya Anda harus menaikkan tegangan untuk meningkatkan kecepatan dan sebaliknya.

Teknik "Pulse Width Modulation" PWM sangat ideal untuk pekerjaan itu, karena memungkinkan Anda untuk menyesuaikan dan menyesuaikan nilai rata-rata yang masuk ke perangkat elektronik (motor) Anda. Dan bekerja dengan menggunakan sinyal digital "TINGGI" dan "RENDAH" untuk membuat nilai analog, dengan bergantian antara 2 sinyal pada tingkat yang sangat cepat. Di mana tegangan "analog" tergantung pada persentase antara sinyal TINGGI digital ke RENDAH digital yang ada selama periode PWM.

Harap dicatat bahwa kami tidak dapat menghubungkan PICO langsung ke motor, karena motor membutuhkan minimal 90mA yang tidak dapat ditangani oleh pin PICO, dan itulah sebabnya kami menggunakan modul driver motor L298N, yang memberi kami kemampuan untuk mengirim keduanya arus yang cukup ke motor dan mengubah polaritasnya.

Sekarang, mari kita menyolder kabel ke masing-masing terminal motor, dengan mengikuti langkah-langkah berikut:

1. Sekering sedikit solder di terminal motor
2. Letakkan ujung kawat di atas terminal motor dan panaskan dengan besi solder sampai solder pada terminal meleleh dan terhubung dengan kabel, kemudian lepaskan besi solder dan biarkan sambungan menjadi dingin.
3. Ulangi langkah sebelumnya dengan sisa terminal kedua motor.

Langkah 2: Menggunakan Modul Driver Motor L298N

Motor driver motor L298N memiliki kemampuan untuk meningkatkan sinyal yang berasal dari PICO, dan untuk mengubah polaritas arus yang melewatinya. Memungkinkan Anda mengontrol kecepatan dan arah putaran motor Anda.

Pin Out L298N

1. Terminal pertama motor DC A
2. Terminal kedua motor DC A
3. Jumper regulator 5v terpasang. Lepas jumper ini jika anda sedang menyambungkan tegangan suplai motor lebih dari 12v, agar tidak keras regulator tegangannya.
4. Tegangan suplai motor masuk. Maksimum adalah 35v, dan jangan lupa untuk melepas pengatur tegangan jika Anda menggunakan lebih dari 12v.
5. GND
6. keluaran 5v. Output ini berasal dari pengatur tegangan jika masih terhubung, dan memberi Anda kemampuan untuk memberi daya pada PICO Anda dari sumber yang sama dengan motor.
7. Motor DC A mengaktifkan jumper. Jika jumper ini terhubung, motor akan berjalan dengan kecepatan penuh baik maju atau mundur. Tetapi, jika Anda ingin mengontrol kecepatan, lepaskan saja jumper dan sambungkan pin PWM.
8. In1, ini membantu mengendalikan polaritas arus, dan dengan demikian, arah putaran untuk motor A.
9. In2, ini membantu mengendalikan polaritas arus, dan dengan demikian, arah putaran untuk motor A.

10. In3, ini membantu mengendalikan polaritas arus, dan dengan demikian, arah rotasi untuk motor B.

11. In4, ini membantu mengendalikan polaritas arus, dan dengan demikian, arah putaran untuk motor B.
12. Motor DC B mengaktifkan jumper. Jika jumper ini terhubung, motor akan berjalan dengan kecepatan penuh baik maju atau mundur. Tetapi, jika Anda ingin mengontrol kecepatan, lepaskan saja jumper dan sambungkan pin PWM.

Terminal pertama motor DC B

Terminal kedua motor DC B

Banyaknya pin yang dimiliki motor driver L298N membuatnya terkesan sulit untuk digunakan. Tapi, sebenarnya cukup mudah, dan mari kita buktikan dengan contoh fungsi, di mana kita menggunakannya untuk mengontrol arah putaran kedua motor kita.

Hubungkan PICO ke driver motor sebagai berikut "Anda akan menemukan diagram di atas":

• In1 → D0
• In2 → D1
• In3 → D2
• In4 → D3

Arah motor dikendalikan dengan mengirimkan nilai logika HIGH dan LOW antara setiap pasangan pin driver In1/2 dan In3/4. Misalnya, jika Anda mengirim HIGH ke In1 dan LOW ke In2 itu menyebabkan motor berputar ke satu arah dan mengirim LOW ke In1 dan HIGH ke In2 memutar motor ke arah yang berlawanan. Namun, jika Anda mengirim sinyal TINGGI atau RENDAH yang sama pada saat yang sama ke In1 dan In2, motor akan berhenti.

Jangan lupa untuk menghubungkan GND PICO dengan GND baterai, dan jangan lepaskan jumper Enable A dan Enable B.

Anda juga akan menemukan kode contoh ini di atas.

Langkah 3: Menambahkan PWM ke Modul Driver L298N

Kita sekarang dapat mengontrol arah putaran motor kita. Namun, kami masih tidak dapat mengontrol kecepatan mereka, karena kami memiliki sumber tegangan konstan yang memberi mereka daya maksimum yang dapat mereka ambil. Dan untuk melakukan itu, Anda memerlukan dua pin PWM untuk mengontrol kedua motor Anda. Sayangnya Anda, PICO hanya memiliki 1 output PWM, yang perlu kita perluas dengan menggunakan modul PCA9685 OWM, dan modul yang luar biasa ini dapat memperluas PWM Anda dari 1 menjadi 16!

Pinout PCA9685:

1. VCC → Ini adalah kekuatan logika Anda, dengan maks 3-5v.
2. GND → Pin negatif harus terhubung ke GND untuk menyelesaikan rangkaian.
3. V+ → Pin ini mendistribusikan daya yang berasal dari sumber daya eksternal, terutama digunakan pada motor yang membutuhkan arus dalam jumlah besar dan membutuhkan sumber daya eksternal.
4. SCL → Pin jam serial, yang Anda sambungkan ke SCL PICO.
5. SDA → Pin data serial, yang Anda sambungkan ke SDA PICO.
6. OE → Output enable pin, pin ini aktif LOW, artinya ketika pin LOW, semua output diaktifkan, dan ketika HIGH semua output dinonaktifkan. Ini adalah pin opsional, dengan default ditarik LOW.

Modul PWM PCA9685 memiliki 16 output PWM, dengan masing-masing memiliki sinyal V+, GND, dan PWM sendiri yang dapat Anda kendalikan secara independen dari yang lain. Setiap PWM dapat menangani arus 25mA, jadi berhati-hatilah.

Sekarang sampai pada bagian di mana kita menggunakan modul PCA9685 untuk mengontrol kecepatan dan arah motor kita, dan ini adalah bagaimana kita menghubungkan PICO ke modul PCA9685 dan L298N:

PICO ke PCA9685:

1. D2 (PICO) SDA (PCA9685)
2. D3 (PICO) SCL (PCA9685)

PCA9685 hingga L298N:

1. PWM 0 (PCA9685) → In1 (L298N), untuk mengontrol arah motor A
2. PWM 1 (PCA9685) → In2 (L298N), untuk mengontrol arah motor A
3. PWM 2 (PCA9685) → In3 (L298N), untuk mengontrol arah motor B
4. PWM 3 (PCA9685) → In4 (L298N), untuk mengontrol arah motor B
5. PWM 4 (PCA9685) → enableA (L298N), untuk mengirimkan sinyal PWM yang mengontrol kecepatan motor A.
6. PWM 5 (PCA9685) → enableB (L298N), untuk mengirimkan sinyal PWM yang mengontrol kecepatan motor B.

Anda akan menemukan kode untuk semua bagian ini terlampir di atas.

Langkah 4: Menggunakan Sensor Pelacak Garis

Pelacak garis cukup mudah. Sensor ini memiliki kemampuan untuk membedakan antara dua permukaan, tergantung pada kontras di antara keduanya, seperti dalam hitam dan putih.

Sensor line tracker memiliki dua bagian utama yaitu IR LED dan photodiode. Ini dapat mengetahui warna dengan memancarkan cahaya IR dari LED dan membaca pantulan yang kembali ke fotodioda, kemudian fotodioda mengeluarkan nilai tegangan tergantung pada cahaya yang dipantulkan (nilai TINGGI untuk permukaan "mengkilap" cahaya, dan nilai RENDAH untuk permukaan gelap).

Pinout pelacak garis:

1. A0: ini adalah pin output analog, dan kami menggunakannya jika kami ingin pembacaan input analog (0-1023)
2. D0: Ini adalah pin output digital, dan kami menggunakannya jika kami ingin pembacaan input digital (0-1)
3. GND: Ini adalah pin ground, dan kami menghubungkannya ke pin GND PICO
4. VCC: Ini adalah pin power, dan kami menghubungkannya ke pin VCC PICO (5v)
5. Potensiometer: Ini digunakan untuk mengontrol sensitivitas sensor.

Mari kita uji sensor pelacak garis dengan program sederhana yang menyalakan LED jika mendeteksi garis hitam, dan mematikan LED jika mendeteksi permukaan putih saat mencetak pembacaan sensor di Serial Monitor.

Anda akan menemukan kode untuk tes ini terlampir di atas.

Langkah 5: Menyatukan Semuanya

Hal terakhir yang perlu kita lakukan adalah menyatukan semuanya. Karena kami telah menguji semuanya secara individual dan semuanya berfungsi seperti yang diharapkan.

Kami akan tetap menghubungkan modul PICO, PCA9685, dan L298N sebagaimana adanya. Kemudian, kami menambahkan sensor pengikut garis ke pengaturan kami yang ada, dan itu adalah sebagai berikut:

1. VCC (semua sensor pelacakan garis) → VCC (PICO)
2. GND (semua sensor pelacakan garis) → GND (PICO)
3. D0 (Sensor pelacak garis kanan) → A0 (PICO)
4. D0 (Sensor pelacak garis tengah) → A1 (PICO)
5. D0 (Sensor pelacak garis kiri) → A2 (PICO)

Ini adalah kode terakhir yang akan mengendalikan mobil Anda dan memerintahkannya untuk mengikuti garis, garis hitam dengan latar belakang putih dalam kasus kami.