Rover

Rover Eenvoudig te starten en toch oneindig uitbreidbaar. iets over robots dat tot mijn verbeelding spreekt zolang ik me kan herinneren. Ze zijn mijn comfortzone wanneer ik aan nieuwe Maker-avonturen begin; zodra ik voorbij het project "knipperende LED" kom, is een basisrobot altijd mijn project wanneer ik een nieuw platform of nieuwe technologie leer.

En dus, toen ik besloot om Windows IoT Core eens te proberen, was dit project natuurlijk mijn startpunt. De Rover is een eenvoudige robot, dus het is een goede plek om te beginnen, maar hij is ook oneindig uitbreidbaar.

Dit eerste Rover-project creëert een kleine robot die zelfstandig door je woonkamer rent. Hij rijdt gewoon rechtdoor totdat hij een object detecteert dat zijn pad blokkeert. Op dat moment draait het totdat het een duidelijk pad kan vinden en dan weer op volle snelheid vooruit. Het hart van de Rover is een Raspberry Pi met Window 10 IoT Core. De twee motoren worden aangedreven via een dubbele H-brug motorcontroller en een ultrasone afstandssensor wordt gebruikt om obstakels te detecteren. De Rover kan op elk rollend chassis worden gebouwd; Ik heb een goedkope gekozen die gemakkelijk verkrijgbaar is bij verschillende retailers over de hele wereld.

Dit is een beginnersproject en er zijn geen geavanceerde software- of hardwarevaardigheden vereist. Exclusief de vereisten, kan dit project in 1,5 tot 2 uur worden voltooid als je enige Arduino of vergelijkbare microcontroller-ervaring hebt. Als dit je allereerste elektronicaproject is, raad ik je aan een paar uur te besteden aan het bekijken van een paar inleidende Arduino- en Raspberry Pi-video's voordat je aan de slag gaat.

Ik moet nog een paar verbeteringen aanbrengen:

• Lichtafhankelijke weerstand en LED's voor koplampen.

• Code om een ​​PWM-signaal na te bootsen op de digitale GPIO-pinnen om de snelheid van de Rover aan te passen.

• 3D-print een body om alle elektronica te verbergen (misschien print je ook een chassis).

Als je een van deze verbeteringen of andere die je bedenkt probeert, laat dan een reactie achter en laat me weten hoe het ging.

Hier zijn enkele online bronnen die ik tijdens de loop van dit project erg nuttig vond:

• Microsoft Windows Dev Center for IoT heeft een zeer goede stapsgewijze handleiding om aan de slag te gaan met Windows 10 IoT Core.

• ModMyPi-blogbericht over het gebruik van een ultrasone afstandssensor met de Raspberry Pi

Vereisten

1. Laat Windows 10 IoT Core draaien op je Raspberry Pi 2 (instructies hier).

2. Laat Windows 10 en Visual Studio 2015 draaien op uw pc (instructies hier).

3. Implementeer een eenvoudige Windows-app op de Raspberry Pi om te controleren of alles werkt (instructies hier).

Opmerking:het duurt 2-3 uur om aan de vereisten te voldoen, maar het grootste deel van die tijd is onbeheerd.

Wat heb je nodig

Onderdelen:

1. Raspberry Pi 2 en standaardaccessoires:5v 2A voeding, 8GB klasse 10 micro SD-kaart, hoesje en netwerkkabel
2. Jumperdraden - zowel mannelijk/mannelijk als mannelijk/vrouwelijk
3. Mini breadboard
4. Chassiskit voor robotauto met een basis, motoren en wielen
5. L298N-motorcontroller
6. HC-SR04 ultrasone afstandssensor
7. 1k en 2.2k Ohm weerstand
8. LM2577 DC-DC instelbare step-up power converter module
9. 3 x 1.5v AA-batterijhouder
10. Optioneel: 4 x 1,5v AA-batterijhouder met aan/uit-schakelaar en deksel
11. Optioneel:dubbelzijdig plakband of klittenband of elastiekjes

Hulpprogramma's:

1. Multimeter

2. #1 kruiskopschroevendraaier

3. kleine punttang

4. Optioneel:draadstripper

5. Optioneel:soldeerbout

6. Optioneel:isolatietape

Referenties:

Projectinstructies

Stap 1:monteer het robotchassis

Tijd :30 minuten

Hulpmiddelen :#1 kruiskopschroevendraaier; soldeerbout of elektrische tape; optionele draadstripper

Onderdelen :robotchassiskit; optionele 4 x AA batterijhouder met aan/uit schakelaar

Er zijn verschillende robotkits op de markt die geschikt zijn voor dit project. Je hebt alleen een kit nodig met twee aangedreven wielen en een derde voor de balans. Volg de instructies die bij uw robotchassiskit zijn geleverd om de grondplaat, motoren en wielen te monteren. Ik vond een YouTube-video waarin de montage van een robotkit erg veel lijkt op degene die ik gebruikte.

Als je een soldeerbout hebt, soldeer dan de meegeleverde draden aan de motoren. Als je geen soldeerbout hebt, kun je gewoon de blootliggende draaduiteinden buigen en ze aan de motorterminals haken en vervolgens elektrische tape om beide draad-/terminalverbindingen op de motor wikkelen om ze vast te zetten.

Tip:ik leid de motordraden omhoog door de gaten in de basis om te voorkomen dat ze door de wielen vast komen te zitten.

In plaats van de 4 x AA-batterijhouder die bij de robotkit werd geleverd, gebruikte ik een andere met een deksel en een aan/uit-schakelaar. Dit is een optionele vervanging omdat het de prestaties of functionaliteit van de robot helemaal niet verandert. Ik hou gewoon van het gemak van het eenvoudig uitschakelen van de stroom naar de motoren met behulp van de schakelaar die in de batterijhouder is ingebouwd. Omdat ik de Raspberry Pi direct op de batterijhouder monteer, is het iets moeilijker om een ​​batterij te verwijderen om de stroomtoevoer naar de motoren uit te schakelen.

De batterijhouder kan op verschillende manieren aan de basis worden bevestigd. Als de robotbasis gaten heeft die zijn uitgelijnd met de gaten in de batterijbehuizing en u de juiste maat schroeven hebt, kunt u de behuizing op de basis schroeven. Gebruik anders klittenband, dubbelzijdig plakband of elastiekjes. Ik gebruikte elastiekjes en ze werkten prima. Ik heb de behuizing in het midden van de basis gemonteerd om het zwaartepunt dicht bij het middelpunt van de basis te houden.

Stap 2:Bedrading van de L298N-motordriver

Tijd :20 minuten

Hulpmiddelen :#1 kruiskopschroevendraaier; kleine punttang

Onderdelen :L298N-motoraandrijving; jumperdraden

Met de L298N-motordriver kun je de motoren vooruit EN achteruit laten draaien met een handvol GPIO-pinnen. Verbind eerst de twee draden die u in de vorige stap aan elke motor hebt bevestigd met een paar motorklemmen - de rode en zwarte draad van de ene motor naar 'Motor A' en de rode en zwarte draad van de andere motor naar 'Motor B' . Polariteit is niet belangrijk en u kunt de volgorde van de draden later altijd wijzigen als uw motor de verkeerde kant op draait wanneer u uw code implementeert. Sluit vervolgens de draden van de 4 x AA-batterijhouder aan op de voedingsklemmen - rood op +12v-ingang en zwart op aarde; de 4 AA-batterijen zijn de stroombron voor de motoren. Zorg er ook voor dat u een draad leidt van de aardingsterminal op de L298N naar een GND GPIO-pin op de Raspberry Pi (pin 6).

De L298N is ontworpen om een ​​enkele stroombron te ondersteunen voor zowel de motoren als de microcontroller/computer. De volledige spanning van de stroombron wordt naar de motoren geleid. Tegelijkertijd wordt de spanning van de stroombron omgezet en geregeld naar 5v voor de microcontroller / computer en wordt geleverd via de +5v-aansluiting op het voedingsblok. Door eerdere motorgeoriënteerde projecten vond ik echter te veel variabiliteit in het vermogen van de 5v-voeding van de L298N - d.w.z. wanneer een motor afslaat, is er een grote spanningsval in de 5v-uitgang (groot genoeg om de Raspberry Pi te resetten). Bovendien heb ik, zelfs zonder dat de motoren draaien, slechts 4,35v aan output van de 5v-voeding gemeten. Hoewel dat in werkelijkheid genoeg was om de Raspberry Pi van stroom te voorzien (ook al staat in de specificatie van de Raspberry Pi dat deze onder de minimaal vereiste spanning ligt), wilde ik geen risico nemen - het is niet leuk om inconsistent gedrag in de Raspberry Pi na te jagen vooral wanneer het te wijten kan zijn aan zeer kleine spanningsveranderingen. Daarom heb ik voor dit project besloten om twee stroombronnen te gebruiken:een voor de motoren en een voor de Raspberry Pi. Eerder in deze stap hebben we de 4 AA-batterijen aangesloten op de +12v-terminal om de motoren van stroom te voorzien. In de volgende stap zullen we de 3 AA-batterijen aansluiten om de Raspberry Pi van stroom te voorzien.

Maar terwijl we de L298N installeren, gaan we door en koppelen we de stroom van de Raspberry Pi aan de L298N. Verwijder eerst de fysieke jumper - met het label '5v enable' op de foto - van de L298N. Dit zorgt ervoor dat de logica van de motorcontroller wordt gevoed door de Raspberry Pi via de +5v-aansluiting op het voedingsblok in plaats van via de stroombron die is aangesloten op de +12v-aansluiting.

Belangrijk:zorg ervoor dat je de fysieke jumper voor het inschakelen van 5v op de L298N verwijdert. Als je dat niet doet, zal de L298N een variabele 4-5v uitvoeren via de +5v-terminal, wat prestatieproblemen met de Raspberry Pi kan veroorzaken.

Helaas heeft de Raspberry Pi maar twee 5v-pinnen en ik heb er drie nodig voor dit project. Dus besloot ik een stroomrail op mijn breadboard te maken - gebruik de onderling verbonden rij op het breadboard om de stroom van de Raspberry Pi te verdelen. Om de stroomrail te maken, sluit u een vrouwelijke / mannelijke jumperdraad van de Raspberry Pi's pin 2 (een 5v-pin) aan op een ongebruikte rij op het breadboard (ik gebruik meestal de eerste of laatste rij). Nu kan de 5v van de Raspberry Pi over het project worden verdeeld door op dezelfde rij op het breadboard aan te sluiten. Gebruik een mannelijke / mannelijke jumperdraad om de +5v-aansluiting op de L298N aan te sluiten op de voedingsrail.

De laatste benodigde verbindingen zijn om 4 GPIO-pinnen van de Raspberry Pi aan te sluiten op de 4 motoringangspinnen op de L298N. IN1 en IN2 regelen de richting van motor A en IN3 en IN4 regelen de richting van motor B. Laat de jumpers op de L298N bevestigd aan de twee sets motorinschakelpennen - ENA en ENB - op hun plaats. Mijn connecties zijn als volgt:

                IN1 -> GPIO 27 / fysiek 13

                IN2 -> GPIO 22 / fysiek 15

                IN3 -> GPIO 5 / fysiek 29

                IN4 -> GPIO 6 / fysiek 31

Uw verbindingen moeten nu overeenkomen met dit diagram:

Stap 3:Bedrading van de DC-DC step-up power converter

Tijd :20 minuten

Hulpmiddelen :multimeter; soldeerbout of elektrische tape; optionele draadstripper

Onderdelen :DC-DC step-up power converter; 3 x AA-batterijhouder; jumperdraden

Zoals vermeld in stap 2, heb ik besloten om aparte stroombronnen te gebruiken voor de Raspberry Pi en de motoren. Helaas ondersteunt de Raspberry Pi geen breed scala aan ingangsvermogen - 3 AA-batterijen zouden niet genoeg zijn en 4 zou te veel zijn - dus je moet iets tussen je batterijpakket en de Raspberry Pi gebruiken om een ​​stabiele 5v uit te voeren. In het belang van het proberen om de belasting waar mogelijk te verlichten, heb ik ervoor gekozen om met 3 AA-batterijen te gaan in plaats van 4. De DC-DC step-up converter kan de 4.5v-ingang van de 3 AA-batterijen nemen en kan 5v uitvoeren voor de Raspberry Pi .

Soldeer de rode en zwarte draden van de 3 x AA-batterijhouder aan respectievelijk de In+ en In-soldeerpads op de DC-converter of, voor degenen zonder soldeerbout, haak de uiteinden van de draden vast in de soldeerpads - met het label 'Power input from battery' op de foto - en wikkel de elektrische tape er een paar keer omheen. Plaats drie batterijen in de houder en gebruik uw mutlimeter om de DC-spanning uit de DC-converter te meten. Gebruik de ingebouwde potentiometer van de converter om een ​​uitgang van 5v in te bellen.

Belangrijk:Zorg ervoor dat u de uitgang van de DC-converter instelt op 5v voordat u deze aansluit op de Raspberry Pi. Uit de doos is het uitgangsvermogen van de converter meestal veel hoger - hoog genoeg om de Raspberry Pi te beschadigen.

Sluit ten slotte de uitgang van de DC-converter aan op de Raspberry Pi. Met behulp van de draadstrippers heb ik de mannelijke uiteinden van twee mannelijke / vrouwelijke jumpers gesneden, een beetje isolatie verwijderd, de blootliggende draad vertind en gesoldeerd aan de Out+ (rode jumper) en Out- (zwarte jumper). U kunt ook de blootliggende draadstrengen verdraaien, ze op de soldeerpads op de DC-converter haken en afplakken. Sluit de vrouwelijke uiteinden van de jumpers aan op een 5v-pin (rode draad naar pin 4) en GND-pin (zwarte draad naar pin 14) op de Raspberry Pi.

Lees meer details:Rover

Huidig ​​project / bericht kan ook worden gevonden met:

• rover raspberry pi