Rover

Rover Простой для начала, но с неограниченным расширением. кое-что о роботах, которые захватывали мое воображение, сколько я себя помню. Они - моя зона комфорта, когда я начинаю новые приключения Создателя; Как только я заканчиваю проект «мигающий светодиод», я всегда могу приступить к работе с базовым роботом при изучении новой платформы или технологии.

Итак, когда я решил попробовать Windows IoT Core, этот проект, естественно, стал моей отправной точкой. Rover - простой робот, так что это хорошее место для начала, но его также можно бесконечно расширять.

Этот первоначальный проект Rover создает маленького робота, который самостоятельно бегает по вашей гостиной. Он просто едет прямо, пока не обнаружит объект, блокирующий его путь. В этот момент он поворачивает, пока не найдет свободный путь, а затем снова набирает полную скорость. Сердце Rover - это Raspberry Pi под управлением Window 10 IoT Core. Два двигателя приводятся в действие через двойной контроллер двигателя с Н-мостом, а ультразвуковой датчик расстояния используется для обнаружения препятствий. Rover может быть построен на любом ходовом шасси; Я выбрал недорогой, который можно легко купить в различных магазинах по всему миру.

Это проект для начинающих, и никаких продвинутых навыков в области программного или аппаратного обеспечения не требуется. За исключением предварительных условий, этот проект можно завершить за 1,5–2 часа, если у вас есть опыт работы с Arduino или аналогичными микроконтроллерами. Если это ваш самый первый проект в области электроники, я рекомендую вам потратить пару часов на просмотр нескольких вводных видеороликов об Arduino и Raspberry Pi, прежде чем начать.

Мне нужно внести несколько улучшений:

• Светозависимый резистор и светодиоды для фар.

• Код для имитации сигнала ШИМ на цифровых контактах GPIO для регулировки скорости ровера.

• Распечатайте на 3D-принтере тело, чтобы скрыть всю электронику (возможно, также напечатайте шасси).

Если вы попробуете какие-либо из этих улучшений или любые другие придуманные вами, пожалуйста, оставьте комментарий и дайте мне знать, как все прошло.

Вот несколько онлайн-ресурсов, которые я нашел очень полезными на протяжении всего этого проекта:

• Microsoft Windows Dev Center for IoT содержит очень хорошее пошаговое руководство по началу работы с Windows 10 IoT Core.

• Сообщение в блоге ModMyPi об использовании ультразвукового датчика расстояния с Raspberry Pi

Предварительные требования

1. Установите Windows 10 IoT Core на Raspberry Pi 2 (инструкции здесь).

2. Установите Windows 10 и Visual Studio 2015 на свой компьютер (инструкции здесь).

3. Разверните простое приложение Windows на Raspberry Pi, чтобы убедиться, что все работает (инструкции здесь).

Примечание. Выполнение предварительных требований займет 2–3 часа, но большую часть этого времени никто не выполняет.

Что вам понадобится

Детали:

1. Raspberry Pi 2 и стандартные аксессуары:блок питания 5 В, 2 А, карта micro SD 8 ГБ класса 10, чехол и сетевой кабель.
2. Перемычки - штекер / штекер и штекер / гнездо
3. Мини-макет
4. Комплект шасси автомобиля-робота, который включает основу, двигатели и колеса.
5. Контроллер мотора L298N
6. Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04
7. резистор 1 кОм и 2,2 кОм
8. LM2577 DC-DC модуль регулируемого повышающего преобразователя питания
9. 3 батарейных отсека AA по 1,5 В
10. Дополнительно:4 батарейных отсека AA по 1,5 В с выключателем и крышкой.
11. Необязательно:двусторонний скотч, липучки или резинки.

Инструменты:

1. Мультиметр

2. Крестообразная отвертка №1

3. маленькие плоскогубцы с острым концом

4. Необязательно:инструмент для зачистки проводов

5. Необязательно:паяльник

6. Необязательно:изолента.

Ссылки:

Распиновка Raspberry Pi 2

Инструкции по проекту

Шаг 1. Соберите корпус робота

Время :30 минут

Инструменты :Крестовая отвертка №1; паяльник или изолента; дополнительный инструмент для зачистки проводов

Детали :комплект шасси робота; дополнительный держатель 4 батарейки AA с переключателем включения / выключения

На рынке есть несколько комплектов роботов, которые будут работать с этим проектом. Вам просто понадобится комплект с двумя ведущими колесами и третьим для балансировки. Следуйте инструкциям, прилагаемым к комплекту шасси робота, чтобы собрать опорную плиту, двигатели и колеса. Я нашел на YouTube видео, на котором показана сборка набора для роботов, очень похожего на тот, который я использовал.

Если у вас есть паяльник, припаяйте прилагаемые провода к двигателям. Если у вас нет паяльника, вы можете просто согнуть оголенные концы проводов и прикрепить их к клеммам двигателя, а затем обернуть изолентой оба провода / клеммные соединения на двигателе, чтобы закрепить их.

Совет. Я пропускаю провода двигателя через отверстия в основании, чтобы они не зацепились колесами.

Вместо держателя батарей типа 4 x AA, поставляемого с комплектом робота, я использовал другой держатель с крышкой и переключателем включения / выключения. Это необязательная замена, поскольку она вообще не влияет на производительность или функциональность робота. Мне просто нравится удобство простого отключения питания двигателей с помощью переключателя, встроенного в держатель батареи. Поскольку я устанавливаю Raspberry Pi непосредственно на держателе батареи, немного сложнее извлечь батарею, чтобы отключить двигатели.

Батарейный отсек можно установить на базу несколькими способами. Если в основании робота есть отверстия, которые совпадают с отверстиями в отсеке для батареи, и у вас есть винты подходящего размера, вы можете прикрутить корпус к основанию. В противном случае используйте липучку, двусторонний скотч или резинки. Я использовал резинки, и они работали нормально. Я установил корпус посередине основания, чтобы центр тяжести находился ближе к середине основания.

Шаг 2. Подключение драйвера двигателя L298N

Время :20 минут

Инструменты :Крестовая отвертка №1; плоскогубцы малые

Детали :Драйвер мотора L298N; перемычки

Драйвер двигателя L298N позволяет вращать двигатели вперед И назад, используя несколько контактов GPIO. Сначала подключите два провода, которые вы закрепили к каждому двигателю на предыдущем шаге, к паре клемм двигателя - красный и черный провод от одного двигателя к «двигателю A» и красно-черный провод от другого двигателя к «двигателю B». . Полярность не важна, и вы всегда можете поменять порядок проводов позже, если ваш мотор начинает вращаться неправильно, когда вы развертываете свой код. Затем подключите провода от держателя батареек 4 x AA к клеммам питания - красный к входу +12 В и черный к заземлению; 4 батарейки AA служат источником энергии для двигателей. Также обязательно проложите провод от клеммы заземления на L298N к контакту GND GPIO на Raspberry Pi (контакт 6).

L298N был разработан для поддержки одного источника питания как для двигателей, так и для микроконтроллера / компьютера. Полное напряжение от источника питания подается на двигатели. В то же время напряжение от источника питания преобразуется и регулируется до 5 В для микроконтроллера / компьютера и подается через клемму + 5 В на блоке питания. Однако в прошлых проектах, ориентированных на двигатели, я обнаружил слишком большую вариабельность мощности от источника питания 5 В L298N - то есть, когда двигатель глохнет, на выходе 5 В возникает большое падение напряжения (достаточно большое, чтобы сбросить Raspberry Pi). Вдобавок, даже если двигатели не работали, я измерил только 4,35 В на выходе от источника питания 5 В. Хотя на самом деле этого было достаточно для питания Raspberry Pi (хотя в спецификации Raspberry Pi указано, что оно ниже минимально необходимого напряжения), я не хотел рисковать - гоняться за непоследовательным поведением в Raspberry Pi - неинтересно. особенно, если это может быть связано с очень незначительными изменениями напряжения. Поэтому для этого проекта я решил использовать два источника питания - один для двигателей и один для Raspberry Pi. Ранее на этом этапе мы подключили 4 батарейки AA к клемме +12 В для питания двигателей. На следующем этапе мы подключим 3 батарейки AA для питания Raspberry Pi.

Но пока мы настраиваем L298N, мы продолжим и подключим питание от Raspberry Pi к L298N. Во-первых, снимите физическую перемычку, обозначенную на фотографии как «включение 5 В», с L298N. Это устанавливает питание логики контроллера мотора от Raspberry Pi через клемму + 5В на блоке питания, а не от источника питания, подключенного к клемме + 12В.

Важно:убедитесь, что вы сняли физическую перемычку включения 5 В на L298N. В противном случае L298N будет выводить переменную 4-5 В через терминал + 5 В, что может вызвать проблемы с производительностью Raspberry Pi.

К сожалению, Raspberry Pi имеет только два вывода на 5 В, а мне нужно три для этого проекта. Итак, я решил создать на своей макетной плате шину питания - использовать соединенный ряд на макетной плате для распределения мощности от Raspberry Pi. Чтобы создать шину питания, подключите перемычку «мама / папа» от контакта 2 Raspberry Pi (контакт 5 В) к любому неиспользуемому ряду на макетной плате (я обычно использую первый или последний ряд). Теперь 5 В от Raspberry Pi можно распределить по проекту, подключив его к той же строке на макете. Используйте перемычку «папа-вилка» для подключения клеммы + 5В на L298N к шине питания.

Последние необходимые подключения - это подключение 4 контактов GPIO Raspberry Pi к 4 входным контактам двигателя на L298N. IN1 и IN2 управляют направлением двигателя A, а IN3 и IN4 управляют направлением двигателя B. Оставьте перемычки на L298N, прикрепленные к двум наборам контактов включения двигателя - ENA и ENB - на своих местах. Мои связи следующие:

IN1 -> GPIO 27 / физический 13

IN2 -> GPIO 22 / физический 15

IN3 -> GPIO 5 / физический 29

IN4 -> GPIO 6 / физический 31

Теперь ваши соединения должны соответствовать этой диаграмме:

Шаг 3. Подключение повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный

Время :20 минут

Инструменты :мультиметр; паяльник или изолента; дополнительный инструмент для зачистки проводов

Детали :Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный; 3 батарейных держателя AA; перемычки

Как упоминалось в шаге 2, я решил использовать отдельные источники питания для Raspberry Pi и двигателей. К сожалению, Raspberry Pi не поддерживает широкий диапазон входной мощности - 3 батарейки AA будет недостаточно, а 4 - слишком много - поэтому вам нужно использовать что-то между аккумулятором и Raspberry Pi для стабильного вывода 5 В. Чтобы попытаться облегчить нагрузку, где это возможно, я решил использовать 3 батареи AA, а не 4. Повышающий преобразователь DC-DC может принимать входное напряжение 4,5 В от 3 батареек AA и может выдавать 5 В для Raspberry Pi. .

Либо припаяйте красный и черный провода от держателя 3 батарей AA к контактным площадкам In + и In- на преобразователе постоянного тока соответственно, либо, если у вас нет паяльника, зацепите концы проводов. в контактные площадки (на фото обозначено «Питание от батареи») и несколько раз оберните их изолентой. Вставьте три батареи в держатель и с помощью мутлиметра измерьте напряжение постоянного тока на преобразователе постоянного тока. Используйте встроенный потенциометр преобразователя для «дозвона» выхода 5 В.

Важно:убедитесь, что вы установили выход DC преобразователя на 5 В, прежде чем подключать его к Raspberry Pi. По умолчанию выходная мощность преобразователя обычно намного выше - достаточно, чтобы повредить Raspberry Pi.

Наконец, подключите выход преобразователя постоянного тока к Raspberry Pi. Используя инструменты для зачистки проводов, я отрезал концы вилок двух перемычек «папа / мама», снял немного изоляции, залудил оголенный провод и припаял их к Out + (красная перемычка) и Out- (черная перемычка). В качестве альтернативы скрутите оголенные жилы проводов, зацепите их за контактные площадки преобразователя постоянного тока и закрепите лентой. Подключите женские концы перемычек к контакту 5 В (красный провод к контакту 4) и контакту GND (черный провод к контакту 14) на Raspberry Pi.

Подробнее:Rover

Текущий проект / сообщение также можно найти с помощью:

• марсоход Raspberry Pi