Einfacher Linienfolger mit Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Arduino Linienfolger-Roboter

In diesem Tutorial werden wir die Arbeitsweise eines Arduino-Roboters besprechen, der einer schwarzen Linie auf weißem Hintergrund folgt und die richtige Wendung nimmt, wenn er Kurven in seinem Weg erreicht.

Arduino Line Follower-Komponenten

1. Arduino
2. IR-Sensor (Array-Sensor oder 2 einzelne Sensoren)
3. Gleichspannungs Motor
4. LIPO-Batterie
5. Roboter-Chassis
6. Arduino-IDE

Arduino

Sie alle kennen vielleicht Arduino; Dies ist die am weitesten verbreitete und sich am schnellsten entwickelnde elektronische Plattform mit so vielen Mikrocontroller-Boards und Software. Für unseren linienfolgenden Roboter verwende ich Arduino UNO, das am häufigsten verwendete Board.

Der Arduino Nano ist die beste Option, um mit Elektronik und Codierung zu beginnen, wenn dies Ihre erste Erfahrung mit der Arduino-Plattform ist. Sie können jedes Arduino-Board für dieses Projekt verwenden.

IR-Sensor

Wie bereits erwähnt, folgt unser Linienfolgeroboter einer schwarzen Linie auf weißem Hintergrund. Wir brauchen also etwas, das die Linie „sieht“und den Linienfolger anweist, der Linie zu folgen oder sich umzudrehen, wenn sie sich von der Linie entfernt. Zu diesem Zweck verwenden wir einen IR (Infrarot) Sensor.

Schritt 1: Erste Schritte mit PCB

Die Platine von JLCPCB beziehen

EasyEDA ist ein einfacheres, aber leistungsstarkes Online-PCB-Design-Tool, mit dem Elektronikingenieure, Hacker, Pädagogen, Bastler, Hersteller und Enthusiasten die Schaltpläne ihrer Projekte sowie das PCB-Layout entwerfen und teilen können. Dies ist ein Design-Tool mit integriertem LCSC-Komponentenkatalog und JLCPCB-Leiterplattenservice, der Benutzern hilft, Zeit zu sparen, um ihre Ideen in reale Produkte umzusetzen.

Einfach gesagt ist das PCB-Layout eine Art Landkarte. Eine Karte, die alle Komponenten über Leiterbahnen miteinander verbindet. Dieses Design drucken wir auf eine kupferkaschierte Platine, die dann zu einer Leiterplatte entwickelt wird. Surface Mount Technology ist die Technik der Montage von Leiterplatten durch Anbringen der Komponenten auf der Oberfläche der Platine. Im Gegensatz zur traditionellen Methode, die Komponenten durch Löcher zu platzieren und auf der anderen Seite zu löten, werden bei SMT die Komponenten über der Platine platziert und die Leitungen werden auf derselben Seite gelötet.

Schritt 2: Die Schaltung

Um zu beginnen, gehen Sie zuerst zur EasyEDA-Website und erstellen Sie ein kostenloses Konto. Gehen Sie zu „Editor“und erstellen Sie ein neues Projekt. Derzeit stehen Ihnen bei JLCPCB 689 Basic-Komponenten und mehr als 30k Extended-Komponenten zur Verfügung. Die vollständige Liste der Komponenten finden Sie hier. Stellen Sie sicher, dass Sie die Komponenten aus dieser Liste hinzufügen, während Sie die Schaltpläne in EasyEDA zeichnen. Sie können sogar nach den Komponenten suchen und ihre Verfügbarkeit überprüfen.

Jetzt können Sie Ihr Layout mit den integrierten Tools in EasyEDA erstellen. Sie können jetzt die Gerber-Datei herunterladen und damit Ihre Leiterplatte von JLCPCB herstellen.

Die Gerber-Datei enthält Informationen über Ihre Leiterplatte wie PCB-Layout-Informationen, Layer-Informationen, Abstandsinformationen, Spuren, um nur einige zu nennen. Die Stücklistendatei oder Stückliste enthält die Liste aller Komponenten im Layout. CPL-Datei (Component Placement List / Pick & Place File (PNP)-Datei) wird von automatisierten SMT-Bestückungsmaschinen verwendet, um zu bestimmen, wo sich jedes Teil auf der Platine befinden soll.

Schritt 3: Bestellung der Platine

Gehen Sie zur JLCPCBs-Website und klicken Sie auf „Jetzt zitieren“und laden Sie Ihre Gerber-Datei hoch. Sobald die Gerber-Datei hochgeladen ist, wird Ihnen eine Vorschau Ihrer Leiterplatte angezeigt. Stellen Sie sicher, dass dies das PCB-Layout der gewünschten Platine ist. Unter der PCB-Vorschau sehen Sie so viele Optionen wie PCB-Anzahl, Textur, Dicke, Farbe usw. Wählen Sie alles aus, was für Sie erforderlich ist.

Klicken Sie auf „Bestücken Sie Ihre Leiterplatten“.

Jetzt müssen Sie die BOM- und CPL-Datei hochladen, die wir zuvor heruntergeladen haben. Wählen Sie alle Komponenten aus, die JLCPCB in Ihrer Leiterplatte montieren soll. Klicken Sie einfach auf das Bestätigungsfeld, um die Komponenten auszuwählen.

Auf dieser Seite können Sie Ihre Bestellung überprüfen. Sie können das Layout überprüfen, alle Komponenten anzeigen und bei Problemen auf „Zurück“klicken, um Ihre Bestellung zu bearbeiten.

Wenn alles fertig ist, klicken Sie auf „Im Warenkorb speichern“. Auf der nächsten Seite können Sie eine Versand- und Zahlungsoption auswählen und sicher auschecken. Sie können entweder Paypal oder Kredit-/Debitkarte zum Bezahlen verwenden.

Die Leiterplatte wird innerhalb von Tagen hergestellt und versendet und innerhalb des angegebenen Zeitraums an Ihre Haustür geliefert.

Schritt 4: Zusammenbau des Roboters

Beginnen wir nun mit dem Bau des Roboters unseres Arduino Line Follower. Hier werden wir einen 4-Rad-Roboter bauen, mit 2 DC-Motoren auf beiden Seiten (vorne) und zwei Dummy-Rädern auf der Rückseite. Wie bereits erwähnt, verwenden wir die Arduino UNO-Platine, um Eingaben von den Sensoren zu erhalten, sie zu verarbeiten und Signale an den L293D-Motortreiber-IC zu senden, um den Gleichstrommotor des Line-Following-Roboter Arduino anzutreiben.

L293DUnten können Sie das Diagramm des L293D-ICs belegen. Wie Sie sehen können, hat es zwei Pins für die Eingabe der Spannung. Einer von ihnen dient zur Stromversorgung des internen Schaltkreises des ICs und der andere zum Antreiben des Motors.

Pin 8 – Antreiben der Motoren – 4,5 V bis 33 V Pin 16 – Funktionieren des ICs – 5 V Wenn Sie diese Verbindung versehentlich vertauschen, können Sie den Chip verbrennen. Dieser IC hat zwei H-Brückenschaltungen und ist somit in der Lage, zwei Motoren gleichzeitig einzeln zu steuern. Eine Seite dieses ICs steuert einen Motor und die andere Seite steuert den zweiten Motor. Damit der Motor funktioniert, sollte der Enable-Pin dieser Seite High sein.

Über die Enable-Pins kann auch die Drehzahl des Motors mittels PWM (Pulsweitenmodulation) gesteuert werden. Wenn Sie mehr über L293D und die Funktionsweise von H-Bridge erfahren möchten, folgen Sie dem untenstehenden Link. Klicken Sie hier, um die Funktionsweise eines H-Brücken-Motortreibers kennenzulernen. Wir haben also zwei Räder.

Wie geht dieser Linienfolger vorwärts, rückwärts, links oder rechts?

Die Logik ist ziemlich einfach. Wenn sich beide Motoren in die gleiche Richtung drehen (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn), bewegt sich der Arduino-Linienfolger vorwärts oder rückwärts. Wenn sich beide in die entgegengesetzte Richtung bewegen, dreht sich der linienfolgende Roboter nach links oder rechts.

Den vollständigen Anschlussplan erhalten Sie hier -> Line Follower Complete Tutorial

Schritt 5: Hochladen von Code und Erstausführung

Der Code ist wirklich einfach zu verstehen und wenn Sie Fragen zu den Codes haben, können Sie ihn gerne in den Kommentaren oder in unserer Community stellen. Sie erhalten den vollständigen Code von hier.

Laden Sie den Code hoch, schalten Sie ihn ein und platzieren Sie Ihren Arduino Line Follower Robot in der schwarzen Linie und sehen Sie den Roboter in Aktion.

Hatte Spaß? Im nächsten Kapitel zeige ich Ihnen, wie Sie den PID-Algorithmus in unseren Arduino Line Follower integrieren können, um unseren Roboter durch die Steuerung der Motorgeschwindigkeit reibungsloser und schneller zu machen. Abonnieren Sie RootSaid für weitere tolle Projekte.