Einen Linienfolger mit Arduino erstellen – wikiHow

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

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Wenn Sie mit der Robotik beginnen, enthält eines der ersten Projekte, die Anfänger machen, einen Linienfolger. Es ist ein spezielles Spielzeugauto mit der Eigenschaft, entlang einer Linie zu fahren, die normalerweise schwarz ist und sich vom Hintergrund abhebt.

Lass uns anfangen.

Schritt 1: Video

Anbei umfassendes Video. Bitte sehen Sie sich das an.

Schritt 2: Hauptblöcke

Wir können Line Follower in vier Hauptblöcke unterteilen. IR-Fotodiodensensoren, Motortreiber, Arduino Nano/Code und Spielzeugauto-Chassis zusammen mit Kunststoffrädern und 6-V-Gleichstrommotoren. Schauen wir uns diese Blöcke einen nach dem anderen an.

Schritt 3: IR-Photodiodenmodul (Teil 1 von 3)

Die Aufgabe des IR-Photodioden-Sensors im Linienfolger besteht darin, zu erkennen, ob sich darunter eine schwarze Linie befindet. IR-Licht, das von der IR-LED emittiert wird, wird von der darunter liegenden Oberfläche zurückgeworfen und von der Fotodiode erfasst. Der Strom durch die Photodiode ist proportional zu den Photonen, die sie empfängt, und die Physik sagt, dass schwarze Farbe IR-Strahlung absorbiert.

Wir werden dieses Stromsignal in ein Spannungssignal umwandeln, das Arduino im nächsten Schritt mit digitalRead auslesen kann.

Schritt 4: IR-Photodiodenmodul (Teil 2 von 3)

Der Strom der Photodiode wird durch einen 10 KOhm Widerstand geleitet, um einen proportionalen Spannungsabfall zu erzeugen, nennen wir ihn Vphoto. Wenn sich darunter eine weiße Fläche befindet, steigt der Strom der Fotodiode und damit Vphoto, auf der anderen Seite nimmt bei einer schwarzen Fläche beides ab. Vphoto ist mit dem nicht invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers LM741 verbunden. Wenn in dieser Konfiguration die Spannung an der nicht invertierenden Klemme (+) größer ist als die Spannung an der invertierenden Klemme (-), wird der Ausgang des Operationsverstärkers auf HIGH und LOW gesetzt, um es umgekehrt zu machen. Wir stellen die Spannung am invertierenden Pin mit einem Potentiometer sorgfältig so ein, dass sie zwischen den Spannungswerten für weiße und schwarze Farben liegt. Dabei ist der Ausgang dieser Schaltung hoch für Weiß und niedrig für schwarze Farbe, was perfekt für Arduino zum Auslesen ist.

Zum besseren Verständnis habe ich die angehängten Bilder in der Reihenfolge der obigen Beschreibung beschriftet.

Schritt 5: IR-Photodiodenmodul (Teil 3 von 3)

Nur ein IR-Fotodiodensensor reicht nicht aus, um einen Linienfolger zu erstellen, da wir die Austrittsrichtung nicht kennen, um die Verwendung von Motoren zu kompensieren. Daher habe ich ein Sensormodul mit 6 IR-Fotodiodenschaltung verwendet, die im beigefügten Bild gezeigt wird. 6 IR-Photodioden werden als 3 Cluster in einem Paar von 2 platziert. Wenn der mittlere Cluster schwarz und die anderen beiden weiß angezeigt werden, können wir weitermachen. Wenn der linke Cluster schwarz angezeigt wird, müssen wir den Follower nach links drehen, um den Follower auf Kurs zu halten. Gleiches gilt für den rechten Cluster.

Schritt 6: Motortreiber

Um den Follower zu bewegen, verwende ich zwei 6V DC-Motoren, die mit dem L293D-Motortreiber gesteuert werden. Wenn der Motor wie im angehängten Bild Nr. 4 dargestellt angeschlossen ist, bewegt das Setzen von Freigabe und 1A-Pin auf High zusammen mit 2A-Pin auf Low den Motor in eine Richtung. Um es in eine andere Richtung zu bewegen, müssen wir den Zustand der 2A- und 1A-Pins austauschen. Wir werden keinen bidirektionalen Moment brauchen, da sich die Anhänger immer vorwärts bewegen. Um nach links abzubiegen, deaktivieren wir den linken Motor, während der rechte Motor weiterläuft und umgekehrt.

Schritt 7: Arduino Nano und Code

5V Arduino Nano mit 16MHz entscheidet, ob der Follower nach rechts oder links abbiegen muss. Entscheidungen werden getroffen, indem man die Messwerte des IR-Photodioden-Sensorarrays betrachtet. Der angehängte Arduino-Code regelt die Bewegung des Anhängers. Der folgende Absatz gibt eine Draufsicht auf den Arduino-Code.

Zunächst deklarieren wir 6 Sensor- und 4 Motorpins. Im Setup stellen wir die Motorpins auf Ausgabe, da der Standardmodus eingegeben wird. In der Schleife lesen wir zuerst alle Sensorpins, danach folgt eine Kette von if-else-Anweisungen, die die Bewegung des Followers bestimmen. Einige Aussagen helfen dabei, voranzukommen. Einige Anweisungen helfen ihm, anzuhalten, und einige erlauben ihm, entweder nach links oder nach rechts zu gehen.

Gehen Sie den Code durch und lassen Sie es mich wissen, wenn Probleme auftreten.

Schritt 8: Schema und FINISH

Schließlich wurde alles nach beigefügtem Schema mit wenigen Drähten und Steckbrett zusammengebaut. Da haben Sie es also, ein Spielzeugauto, das einer Linie folgt.

Danke fürs Lesen.

Ich hoffe, das Bild Ihres Line-Followers in den Kommentaren zu sehen.