Построение ровера на Windows IoT Core с Raspberry Pi 2 — Руководство от новичка к профи

Ровер — дружелюбный к новичкам робот, который начинается просто и масштабируется до бесконечных возможностей. Для меня роботы всегда вызывали любопытство — после первого мигающего LED базовый робот становится идеальным проектом для изучения новых платформ и технологий.

Когда я выбрал Windows IoT Core, Ровер стал естественным первым шагом. Его простой дизайн идеален для новичков, но архитектура позволяет будущие апгрейды.

Этот начальный Ровер работает автономно: едет прямо, пока препятствие не блокирует путь, затем поворачивает, пока не появится свободный путь, и продолжает движение вперед. Ядром Ровера является Raspberry Pi 2 на Windows 10 IoT Core. Два мотора управляются через L298N dual H-мост контроллер, а ультразвуковой датчик HC-SR04 обеспечивает детекцию препятствий. Шасси — дешевый, широко доступный набор, заменяемый на любую колесную платформу.

Продвинутых знаний железа или софта не требуется. Исключая предварительные требования, сборку можно завершить за 1,5-2 часа для кого-то, знакомого с Arduino или Raspberry Pi. Если это ваш первый электроник-проект, потратьте пару часов на вводные видео по Arduino и Raspberry Pi перед стартом.

Планируемые будущие улучшения:

• Фоторезистор и LED для фар.
• PWM-скоростной контроль через GPIO.
• 3D-печатное тело и шасси для скрытия электроники.

Не стесняйтесь делиться своими улучшениями в комментариях!

Полезные ресурсы, использованные в проекте:

• Microsoft Windows Dev Center for IoT — пошаговое руководство для Windows 10 IoT Core.
• ModMyPi блогпост об использовании ультразвукового датчика расстояния с Raspberry Pi.

Предварительные требования

1. Запустите Windows 10 IoT Core на вашем Raspberry Pi 2 (инструкции здесь).
2. Установите Windows 10 и Visual Studio 2015 на ПК (инструкции здесь).
3. Задеплойте простое Windows-приложение на Raspberry Pi для проверки настройки (инструкции здесь).

Примечание: Предварительные требования занимают 2-3 часа, большая часть может работать без присмотра.

Что понадобится

Детали:

1. Raspberry Pi 2 и стандартные аксессуары: 5 В 2 А блок питания, 8 ГБ Class 10 micro-SD, корпус, сетевой кабель.
2. Перемычки — male/male и male/female.
3. Мини-макетная плата.
4. Набор шасси робота-машинки (база, моторы, колеса).
5. L298N моторный контроллер.
6. HC-SR04 ультразвуковой датчик расстояния.
7. 1 кОм и 2,2 кОм резисторы.
8. LM2577 DC-DC регулируемый step-up преобразователь питания.
9. 3 × 1,5 В держатель АА батарей.
10. Опционально: 4 × 1,5 В держатель АА с выключателем и крышкой.
11. Опционально: двусторонний скотч, липучки, резиновые ленты.

Инструменты:

1. Мультиметр.
2. #1 крестообразная отвертка.
3. Кусачки с тонкими губками.
4. Опционально: стриппер для проводов.
5. Опционально: паяльник.
6. Опционально: изолента.

Референсы:

Инструкции проекта

Шаг 1: Сборка шасси робота

Время: 30 минут

Инструменты: #1 крестообразная отвертка; паяльник или изолента; опционально стриппер

Детали: набор шасси; опционально 4 × AA держатель батарей с выключателем

Следуйте инструкциям набора для сборки базовой пластины, моторов и колес. Если есть паяльник, припаяйте провода моторов; иначе согните концы проводов, зафиксируйте на клеммах и обмотайте изолентой.

Совет: Прокладывайте провода моторов через отверстия в базе, чтобы они не путались.

Я заменил батарейный держатель из набора на такой с крышкой и выключателем для удобного контроля питания. Raspberry Pi сидит прямо на держателе батарей, поэтому этот выключатель позволяет отключать моторы без отключения Pi.

Установите батарейный кейс по центру базы для баланса. Используйте винты, липучки, двусторонний скотч или резиновые ленты по необходимости.

Шаг 2: Проводка L298N моторного драйвера

Время: 20 минут

Инструменты: #1 крестообразная отвертка; кусачки

Детали: L298N драйвер; перемычки

Подключите провода моторов к терминалам L298N: красный/черный к Motor A, красный/черный к Motor B. Прикрепите 4 × AA держатель к входу +12 В (красный) и Ground (черный). Соедините Ground L298N с GND GPIO пином на Raspberry Pi (пин 6).

5 В выход L298N может флуктовать под нагрузкой моторов, потенциально сбрасывая Raspberry Pi. Чтобы избежать этого, питайте логику L298N от 5 В рельсы Pi и используйте отдельный батарейный пак для моторов.

Важно: Снимите 5 В enable джампер на L298N, чтобы предотвратить переменный выход.

Создайте 5 В рельсу на макетной плате: соедините female-to-male перемычку от пина 2 Pi (5 В) к свободному ряду, затем male-to-male перемычкой соедините терминал +5 В L298N с этой рельсой.

Подключите четыре GPIO пина к входам L298N: IN1 → GPIO 27 (пин 13), IN2 → GPIO 22 (пин 15), IN3 → GPIO 5 (пин 29), IN4 → GPIO 6 (пин 31). Оставьте джамперы ENA/ENB.

Результирующие соединения соответствуют диаграмме ниже.

Шаг 3: Проводка DC-DC Step-Up преобразователя питания

Время: 20 минут

Инструменты: мультиметр; паяльник или изолента; опционально стриппер

Детали: DC-DC step-up конвертер; 3 × AA держатель батарей; перемычки

Используя три АА элемента (4,5 В), DC-DC конвертер повышает до стабильных 5 В для Raspberry Pi. Припаяйте или зафиксируйте выводы батарей к входам In+ и In- конвертера, затем установите выход на 5 В встроенным потенциометром.

Важно: Проверьте, что конвертер выдает 5 В перед подключением к Pi.

Присоедините выход конвертера к Pi: припаяйте или скрутите провода к выводам Out+ (красный) и Out- (черный), затем подключите к 5 В Pi (пин 4) и GND (пин 14).

Читать подробнее: Rover

Текущий проект / Пост также можно найти по:

• rover raspberry pi