نحوه ایجاد یک دنبال کننده خط با استفاده از آردوینو: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

توسط miniProjectsminiProjects بیشتر دنبال کنید توسط نویسنده:

درباره: برای پروژه های مشابه ، کانال YouTube من را بررسی کنید. اطلاعات بیشتر درباره miniProjects »

اگر در حال کار با رباتیک هستید ، یکی از اولین پروژه هایی که مبتدیان انجام می دهند شامل یک دنبال کننده خط است. این یک ماشین اسباب بازی مخصوص است که دارای امکانی است که در امتداد خطی که معمولاً دارای رنگ مشکی و در تضاد با زمینه است ، حرکت کند.

بیایید شروع کنیم.

مرحله 1: فیلم

ویدئوی جامع ضمیمه شده است. لطفا یک نگاه بنداز.

مرحله 2: بلوک های اصلی

ما می توانیم پیرو خط را در چهار بلوک اصلی تقسیم کنیم. سنسورهای IR-photodiode ، راننده موتور ، شاسی آردوینو/کد و ماشین اسباب بازی به همراه چرخ های پلاستیکی و موتورهای DC 6V. اجازه دهید این بلوک ها را یکی یکی بررسی کنیم.

مرحله 3: ماژول IR-Photodiode (قسمت 1 از 3)

وظیفه سنسور IR-Photodiode در دنبال کننده خط این است که تشخیص دهد که خط مشکی در زیر آن وجود دارد. نور IR ساطع شده از IR LED ، از سطح زیر باز می گردد تا توسط فوتودیود ضبط شود. جریان از طریق فوتودیود متناسب با فوتون هایی است که دریافت می کند و فیزیک می گوید که رنگ سیاه تابش های IR را جذب می کند ، بنابراین اگر خط مشکی زیر یک دیود نوری داشته باشیم فوتون های کمتری دریافت می کند و در مقایسه با اگر سطح بازتابی مانند سفید در زیر آن جریان کمتری داشته باشد.

ما این سیگنال فعلی را به سیگنال ولتاژ تبدیل می کنیم که آردوینو می تواند با استفاده از digitalRead در مرحله بعد بخواند.

مرحله 4: ماژول IR-Photodiode (قسمت 2 از 3)

جریان Photodiode از طریق مقاومت 10 کیلو اهم عبور می کند تا افت ولتاژ متناسب ایجاد شود ، بگذارید آن را Vphoto بنامیم. اگر سطح سفید در زیر وجود داشته باشد ، جریان فوتودیود بالا می رود و بنابراین Vphoto ، از طرف دیگر برای سطح سیاه هر دو کاهش می یابد. Vphoto به ترمینال Non Inverting opamp LM741 متصل است. در این پیکربندی اگر ولتاژ در ترمینال غیر معکوس (+) بیشتر از ولتاژ در ترمینال معکوس (-) باشد ، خروجی opamp برعکس بر روی HIGH و LOW تنظیم می شود. ما با دقت ولتاژ را در پین معکوس تنظیم می کنیم تا بین رنگهای سیاه و سفید با استفاده از پتانسیومتر اندازه گیری بین ولتاژ باشد. با انجام این کار ، خروجی این مدار برای سفید زیاد و برای رنگ سیاه کم است ، که برای خواندن آردوینو عالی است.

من تصاویر پیوست را به ترتیب توضیحات بالا برای درک بهتر برچسب گذاری کرده ام.

مرحله 5: ماژول IR-Photodiode (قسمت 3 از 3)

تنها یک سنسور IR-photodiode برای ایجاد یک دنبال کننده خط کافی نیست زیرا ما جهت خروج را برای جبران استفاده از موتورها نمی دانیم. بنابراین از ماژول سنسور حاوی 6 مدار IR-photodiode که در تصویر پیوست نشان داده شده استفاده کردم. 6 IR-photodiode به صورت 3 خوشه در یک جفت 2 قرار می گیرند. اگر خوشه مرکزی سیاه و دو تای دیگر سفید بخوانند ، می توانیم به جلو ادامه دهیم. اگر خوشه سمت چپ سیاه باشد ، باید دنبال کننده را به سمت چپ بچرخانیم تا دنبال کننده در مسیر خود قرار گیرد. همین امر در مورد خوشه راست نیز صدق می کند.

مرحله 6: راننده موتور

برای جابجایی دنبال کننده ، من از دو موتور DC 6V استفاده می کنم که با استفاده از درایور موتور L293D کنترل می شوند. اگر موتور همانطور که در تصویر پیوست شماره 4 نشان داده شده است متصل شده باشد ، تنظیم فعال و پین 1A روی بالا همراه با پین 2A به پایین موتور را در یک جهت حرکت می دهد. برای حرکت آن در جهت دیگر ، ما نیاز به تبادل وضعیت پین های 2A و 1A داریم. ما نیازی به لحظه دو طرفه نخواهیم داشت زیرا پیرو همیشه به جلو حرکت می کند. برای گردش به چپ ، موتور چپ را در حالی که موتور سمت راست کار می کند غیرفعال می کنیم و برعکس.

مرحله 7: آردوینو نانو و کد

آردوینو نانو 5 ولت با فرکانس 16 مگاهرتز تصمیم می گیرد که آیا دنبال کننده باید به راست یا چپ بپیچد. با نگاه کردن به خواندن آرایه سنسور IR-Photodiode تصمیم گیری می شود. کد پیوست آردوینو بر حرکت پیروان نظارت می کند. پاراگراف زیر نمای بالایی از کد آردوینو را نشان می دهد.

در ابتدا ، ما 6 سنسور و 4 پین موتور اعلام می کنیم. هنگام راه اندازی ، پین های موتور را روی خروجی تنظیم می کنیم زیرا حالت پیش فرض ورودی است. در حلقه ، ابتدا همه پین های سنسور را می خوانیم ، در ادامه زنجیره ای از دستور if-else است که حرکت پیرو را تعیین می کند. برخی از جملات به پیشرفت آن کمک می کند. برخی عبارات به توقف آن کمک می کند و برخی به آن اجازه می دهد که به چپ یا راست برود.

کد را مرور کنید و در صورت بروز مشکل به من اطلاع دهید.

مرحله 8: شماتیک و پایان

سرانجام همه چیز با توجه به شماتیک ضمیمه شده با استفاده از چند سیم و تخته نان کنار هم قرار گرفت. بنابراین شما آن را دارید ، یک خط ماشین ماشین اسباب بازی.

ممنون که خواندید.

امیدوارم تصویر دنبال کننده خط خود را در نظرات مشاهده کنید.