Зауыт РОБОТЫ: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Барлығы үйде өсімдіктер болғанды ұнатады, бірақ кейде бос емес өмірімізде оларға күтім жасауға уақыт таба алмаймыз. Осы мәселеден біз бір ойға келдік: Неге біз үшін робот жасамасқа?

Бұл жоба өзіне қамқорлық жасайтын өсімдік-роботтан тұрады. Зауыт роботқа кіріктірілген және кедергілерден аулақ бола отырып, өзін суарып, жарық таба алады. Бұл робот пен қондырғыдағы бірнеше датчиктерді қолдану арқылы мүмкін болды. Бұл нұсқаулық сізге өсімдік роботын құру процесінде сізге бағыт береді, сондықтан сіз күн сайын өсімдіктеріңіз туралы алаңдамайсыз!

Бұл жоба Bruface Mechatronics бөлігі болып табылады және оны жүзеге асырды:

Мерседес Аревало Суарес

Даниэль Бланкес

Бодуэн Корнелис

Kaat Leemans

Маркос Мартинес Хименес

Басил Тисе

(4 -топ)

1 -қадам: САТУ ТІЗІМІ

Бұл роботты жасау үшін сізге қажет барлық өнімдердің тізімі. Асты сызылған әрбір бөлік үшін сілтеме бар:

3D басып шығарылған қозғалтқыштар X1 қолдайды (3D форматында көшіру)

3D басып шығарылған дөңгелектер + доңғалақты қозғалтқыштың қосылымы X2 (3D форматында көшірме)

AA Nimh батареялары X8

Абразивті қағаз орамы X1

Arduino Mega X1

Шар дөңгелегі X1

Батарея ұстағыш X2

X1 тесттеріне арналған бақылау тақтасы

X1 дәнекерлеуге арналған тақта

Тұрақты ток қозғалтқыштары (кодермен) X2

Ілмектер X2

Гигрометр X1

Жарыққа тәуелді резисторлар X3

Еркек-еркек және ер-әйел секірушілер

Қозғалтқыш қалқаны X1

X1 зауыты (бұл сізге байланысты)

Өсімдік ыдысы X1

Өсімдіктерді қолдау X1 (3D басып шығарылған)

Пластикалық түтік X1

Әр түрлі мәндегі резисторлар

Қағаз сызбасы X1

Бұрандалар

Өткір сенсорлар X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 см)

X1 ауыстыру

Су сорғы X1

Су қоймасына арналған резервуар (кіші Tupperware) X1

Сымдар

Назар аударыңыз, бұл таңдау уақыт пен бюджет шектеулерінің нәтижесі (3 ай және 200 евро). Басқа таңдауды өз қалауыңыз бойынша жасауға болады.

ТҮРЛІ ТАҢДАУЛАРДЫ ТҮСІНДІРУ

Arduino Mega Arduino Uno -дан: Біріншіден, біз Arduino -ны не үшін қолданғанымыздың себебін түсіндіруіміз керек. Arduino-бұл пайдаланушыларға интерактивті электронды объектілерді құруға мүмкіндік беретін ашық бастапқы электрондық прототиптеу платформасы. Бұл сарапшылар мен жаңадан бастаушылар арасында өте танымал, бұл Интернетте бұл туралы көптеген ақпаратты табуға ықпал етеді. Бұл сіздің жобаңызда қиындық туындаған кезде пайдалы болуы мүмкін. Біз Uno -дан Arduino Mega -ны таңдадық, себебі оның түйреуіштері көп. Шын мәнінде, біз Uno қолданатын сенсорлардың саны үшін түйреуіштер жеткіліксіз болды. Мега да қуатты және егер біз WIFI модулі сияқты кейбір жақсартуларды қоссақ пайдалы болады.

Nimh батареялары: Бірінші идея LiPo батареяларын көптеген роботтық жобалардағыдай пайдалану болды. LiPo зарядтау жылдамдығы жақсы және оны қайта зарядтауға болады. Бірақ біз көп ұзамай LiPo мен зарядтағыш тым қымбат екенін түсіндік. Бұл жобаға сәйкес келетін басқа батареялар Nimh. Шынында да, олар арзан, қайта зарядталатын және жеңіл. Қозғалтқышты қосу үшін бізге 9,6 В (разрядталған) - 12 В (толық зарядталған) кернеуге жету үшін олардың 8 -і қажет болады.

Кодерлері бар тұрақты ток қозғалтқыштары: дөңгелектердің айналу энергиясын қамтамасыз ететін осы жетектің негізгі мақсатын ескере отырып, біз айналу бұрышында шектеулері бар және позицияны анықтау қажет болатын нақты тапсырмаларға арналған екі тұрақты ток қозғалтқышын таңдадық. дәл Кодерлердің болуы қажет болған жағдайда жоғары дәлдікке ие болу мүмкіндігін қосады. Назар аударыңыз, біз ақырында кодерлерді пайдаланбадық, өйткені біз қозғалтқыштар өте ұқсас екенін және бізге роботтың тура сызықпен жүруі қажет еместігін түсіндік.

Нарықта тұрақты ток қозғалтқыштары көп, біз өз бюджетімізге және роботқа сәйкес келетінін іздедік. Бұл шектеулерді қанағаттандыру үшін екі маңызды параметр қозғалтқышты таңдауға көмектесті: роботты жылжыту үшін қажетті момент және роботтың жылдамдығы (қажетті айн / мин).

1) Айналымды есептеңіз

Бұл роботқа дыбыс кедергісін бұзудың қажеті жоқ. Жарыққа еру немесе үйде біреудің соңынан жүру үшін 1 м/с немесе 3,6 км/сағ жылдамдық орынды болып көрінеді. Оны айналымға айналдыру үшін дөңгелектердің диаметрі қолданылады: 9см. Айналу жиілігі: rpm = (60*жылдамдық (м/с))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0,045) = 212 айн/мин.

2) Қажетті айналу моментін есептеңіз

Бұл робот тегіс ортада дамитындықтан, роботтың қозғалысын бастау үшін қажетті максималды момент қажет. Егер роботтың зауыты мен әр компоненті бар салмағы 3 келіге жуық деп есептесек, дөңгелектер мен жер арасындағы үйкеліс күшін қолдана отырып, айналдыру моментін оңай табамыз. Жер мен дөңгелектер арасындағы үйкеліс коэффициентін 1 ескере отырып: Үйкеліс күштері (Fr) = үйкеліс коэффициенті. * N (мұндағы N - роботтың салмағы) бұл бізге Fr = 1 * 3 * 10 = 30 Н береді. Әр қозғалтқыштың айналу моментін келесі түрде табуға болады: T = (Fr * r)/2, мұнда r - дөңгелектер радиусы сондықтан T = (30*0.045)/2 = 0.675 Нм = 6.88 кг см.

Бұл біз таңдаған қозғалтқыштың сипаттамалары: 6В 175 айн / мин және 4 кг см 12В 350 айн / мин және 8 кг см. Сызықтық интерполяция жасау арқылы 9,6 мен 12 В аралығында жұмыс істейтінін біле отырып, жоғарыда көрсетілген шектеулер орындалатыны анық.

Жарық датчиктері: Біз жарыққа тәуелді резисторларды (LDR) таңдадық, өйткені олардың қарсылығы жарықпен тез өзгереді және LDR кернеуін LDR бар кернеу бөлгішке тұрақты кернеуді қолдану арқылы оңай өлшеуге болады.

Өткір датчиктер: олар кедергілерді болдырмау үшін қолданылады. Өткір қашықтық датчиктері арзан және қолдануға оңай, бұл оларды объектілерді анықтау мен ауқымында танымал таңдау етеді. Олар әдетте дыбыс диапазонына қарағанда жаңартудың жоғары жылдамдығына және максималды анықтау диапазонына қысқа. Нарықта әр түрлі жұмыс ауқымы бар көптеген модельдер бар. Олар бұл жобадағы кедергілерді анықтауға арналғандықтан, біз 10-80 см жұмыс ауқымы бар біреуін таңдадық.

Су сорғысы: Су сорғысы - бұл екеуі үшін де бірдей тамақтануды қолдану үшін қозғалтқыштардың кернеу диапазонына сәйкес келетін қарапайым жарық және өте қуатты сорғы. Зауытты сумен тамақтандырудың тағы бір шешімі - роботтан бөлінген су негізі болуы керек, бірақ роботта оның болуы әлдеқайда қарапайым.

Гигрометр: Гигрометр - жерге орнатылатын ылғалдылық сенсоры. Бұл қажет, себебі робот суды жіберу үшін кастрөлдің құрғағанын білуі керек.

2 -қадам: МЕХАНИКАЛЫҚ ДИЗАЙН

Негізінде роботтың дизайны тікбұрышты қораптан тұрады, оның төменгі жағында үш дөңгелегі бар және жоғарғы жағында қақпағы ашылады. Зауыт су қоймасы бар үстіне қойылады. Өсімдік кастрөлі роботтың үстіңгі тақтасына бұралған өсімдік кастрөлін бекітуге қойылады. Су қоймасы - роботтың үстіңгі тақтайында кішкене Tupperware сызылған, ал су сорғысы су қоймасының түбінде де сызылған, сондықтан Tupperware -ге сумен толтыру кезінде бәрін оңай алып тастауға болады. Резервуар қақпағында кішкене тесік жасалады, себебі су құбыры өсімдіктің қазанына түседі және қорапта сорғы қоректенеді. Қораптың жоғарғы тақтасында тесік жасалады, ал гигрометрдің кабельдері де осы тесіктен өтеді.

Біріншіден, біз роботтың тартымды дизайнына ие болғымыз келді, сондықтан біз электронды бөлікті зауыт пен судың сыртында қалдырып, қораптың ішіне жасыруды шештік. Бұл өте маңызды, өйткені өсімдіктер үйдің декорациясының бөлігі болып табылады және кеңістікке визуалды түрде әсер етпеуі керек. Қораптағы компоненттерге жоғарғы жағындағы қақпақ арқылы оңай қол жеткізуге болады, ал бүйірлік қақпақтарда қажетті тесіктер болады, осылайша роботты қосу немесе қаласаңыз Arduino -ны ноутбукке қосу оңай болады. оны қайтадан бағдарламалау үшін.

Қораптағы компоненттер: Arduino, мотор контроллері, қозғалтқыштар, LDR, қадалық ұстағыштар, нан тақтасы мен ілмектер. Arduino кішкене тіректерге орнатылған, сондықтан оның түбі зақымдалмаған және мотор контроллері Arduino үстіне орнатылған. Қозғалтқыштар қозғалтқыш бекітпелеріне, ал қозғалтқыштардың бекітпелері қораптың төменгі тақтасына бекітіледі. LDR кішкене нан тақтасына дәнекерленген. Кішкене ағаштан жасалған тақтайшалар роботтың бүйір беттеріне бұрау үшін осы тақтаға жабыстырылады. Алда бір LDR бар, біреуі сол жақта, екіншісі оң жақта, сондықтан робот жарықтың ең көп мөлшерін көрсететін бағытты біле алады. Қағаз ұстағыштарды қораптың төменгі жағына сызып тастайды, оларды оңай алып тастап, қадаларды өзгертуге немесе қайта зарядтауға болады. Содан кейін нан тақтасы төменгі тақтаға бекітіледі, оны тіреу үшін нан тақтасының бұрышының тесіктері бар кішкентай үшбұрышты тіректер бар. Соңында ілмектер артқы және жоғарғы жағына бекітіледі.

Алдыңғы жағында кедергілерді мүмкіндігінше жақсы анықтау және болдырмау үшін үш өткір бұрандалы болады.

Физикалық дизайн маңызды болғанымен, біз техникалық бөлікті ұмыта алмаймыз, бірақ біз робот жасап жатырмыз және ол практикалық болуы керек және мүмкіндігінше кеңістікті оңтайландыру керек. Бұл тіктөртбұрышты пішінді таңдауға себеп, бұл барлық компоненттерді орналастырудың ең жақсы әдісі болды.

Ақырында, қозғалыс үшін құрылғыда үш доңғалақ болады: артында екі стандартты моторлы қозғалтқыш және алдыңғы жағында бір шар тәрізді. Олар үш циклді жетекте, конфигурацияда, алдыңғы рульде және артқы жүргізуде көрсетіледі.

3 -қадам: БӨЛШЕКТЕРДІ ӨНДІРУ

Роботтың сыртқы келбетін сіздің қызығушылығыңызға қарай өзгертуге болады. Техникалық сызбалар ұсынылған, бұл сіздің жеке жобалау кезінде жақсы негіз бола алады.

Лазермен кесілген бөлшектер:

Роботтың корпусын құрайтын барлық алты бөлік лазермен кесілген. Бұл үшін ағаш қайта өңделген. Бұл қорапты қымбатырақ плексигластан да жасауға болады.

3D басып шығарылған бөлшектер:

Роботтың артқы жағында орналасқан екі стандартты дөңгелек PLA 3D форматында басылған. Себебі, барлық қажеттіліктерді қанағаттандыратын дөңгелектерді табудың жалғыз әдісі (тұрақты ток қозғалтқыштарына сәйкес келуі, өлшемі, салмағы …) - оларды өзіміз құрастыру. Қозғалтқышты бекіту бюджеттік себептерге байланысты 3D басып шығарылды. Содан кейін өсімдік кастрюльдері, Arduino тіректері мен тақтаны тірейтін бұрыштар 3D форматында басылды, өйткені бізге роботқа белгілі бір пішін қажет болды.

4 -қадам: ЭЛЕКТРОНИКА

Өткір датчиктер: Өткір сенсорларда үш түйреуіш бар. Олардың екеуі тамақтануға арналған (Vcc және Ground), ал соңғысы - өлшенген сигнал (Vo). Тамақтану үшін бізде 4,5 -тен 5,5 В -қа дейінгі оң кернеу бар, сондықтан біз Arduino -дан 5В -ты қолданамыз. Vo Arduino аналогтық түйреуіштерінің біріне қосылады.

Жарық сенсорлары: Жарық сенсорлары жұмыс істеуі үшін кішкене контур қажет. LDR кернеу бөлгішін құру үшін 900 кОм резистормен серияға салынған. Жер LDR -ге қосылмаған резистордың түйреуішіне қосылады, ал Arduino -ның 5В -ы резисторға қосылмаған LDR -ге қосылады. Бұл кернеуді өлшеу үшін резистор мен LDR түйреуіші Arduino аналогтық түйреуішіне қосылады. Бұл кернеу толық жарыққа сәйкес келетін 5В және қараңғыға сәйкес нөлге жақын 0 -ден 5В -қа дейін өзгереді. Содан кейін бүкіл схема роботтың бүйірлік тақталарына сыятын кішкене нан тақтасына дәнекерленеді.

Батареялар: Батареялардың әрқайсысы 1,2 және 1,5 В аралығындағы 4 қададан, сондықтан 4,8 мен 6 В аралығында. Екі қадалық ұстағышты тізбектей қою арқылы бізде 9,6 мен 12 В аралығында болады.

Су сорғысы: Су сорғысында Arduino -ның тамақтануы сияқты байланыс (қуат ұясы) бар. Бірінші қадам - жерге сым мен оң кернеуге арналған сым болуы үшін қосылымды үзу және сымнан бас тарту. Біз сорғыны басқарғымыз келетіндіктен, біз оны коммутатор ретінде қолданылатын ағымдағы басқарылатын транзистормен қатар қоямыз. Содан кейін кері токтардың алдын алу үшін сорғыға параллель диод қойылады. Транзистордың төменгі аяғы Arduino/аккумуляторларының ортақ жерге қосылады, ортасы - Arduino кернеуін токқа, ал жоғарғы аяғын қара кабельге түрлендіру үшін тізбектегі 1kOhm резисторы бар Arduino цифрлық түйреуішіне қосылады. сорғы. Содан кейін сорғының қызыл кабелі батареялардың оң кернеуіне қосылады.

Қозғалтқыштар мен қалқан: қалқаны дәнекерлеу керек, ол дәнекерлемей жіберіледі. Мұны жасағаннан кейін, қалқанның барлық тақырыптарын Arduino түйреуіштеріне қиып алып, Arduino -ға орналастырады. Қалқан аккумуляторлармен қамтамасыз етіледі, содан кейін секіргіш қосылған жағдайда Arduino -ны қосады (суретте қызғылт түйреуіштер). Arduino қалқаннан басқа құралмен жұмыс жасағанда, секіргішті қоймаңыз, себебі Arduino қалқанды қуаттандырады және ол қосылымды күйдіруі мүмкін.

Нан тақтасы: Енді барлық компоненттер тақтаға дәнекерленген болады. Бір қадалық ұстағыштың, Arduino, мотор реттегішінің және барлық сенсорлардың негізі бір қатарда дәнекерленген болады (біздің тақтаның жолдарында әлеуеті бірдей). Содан кейін екінші қадалық ұстағыштың қара кабелі жері дәнекерленген бірінші қадалық ұстағыштың қызыл түсімен бірдей қатарда дәнекерленеді. Содан кейін кабель екеуіне сәйкес келетін екінші қадалық ұстағыштың қызыл кабелі сияқты бір қатарда дәнекерленеді. Бұл кабель коммутатордың бір ұшына қосылады, ал екінші ұшы бос жолда нан тақтасына дәнекерленген сыммен қосылады. Сорғының қызыл кабелі мен мотор реттегішінің алиментациясы осы қатарға дәнекерленген болады (қосқыш суретте көрсетілмеген). Содан кейін Arduino 5V басқа қатарға дәнекерленеді және әр сенсордың қоректену кернеуі сол қатарда дәнекерленеді. Мүмкіндігінше, тақтаға секіргішті және компонентті секіруге дәнекерлеп көріңіз, осылайша оларды оңай ажыратуға болады, ал электрлік компоненттерді жинау оңай болады.

5 -қадам: БАҒДАРЛАМА

Бағдарламаның схемасы:

Бағдарлама күйдің айнымалысы түсінігін қолдана отырып, қарапайым болды. Блок -схемада көріп отырғаныңыздай, бұл штаттар басымдық туралы түсінікті тудырады. Робот шарттарды келесі ретпен тексереді:

1) 2 -күйде: Өсімдікке moist_level функциясы бар су жеткілікті ме? Егер гигрометрмен өлшенетін ылғалдылық деңгейі 500 -ден төмен болса, сорғы ылғалдылық 500 -ден асқанға дейін жұмыс істейді. Зауытта су жеткілікті болғанда робот 3 күйге өтеді.

2) 3 -күйде: Ең жарық болатын бағытты табыңыз. Бұл жағдайда зауытта су жеткілікті және кедергілерден аулақ бола отырып, жарықпен бағытты ұстану қажет. Light_direction функциясы ең көп жарық қабылдайтын үш жарық сенсорының бағытын береді. Содан кейін робот моторларды осы бағытта жүру үшін follow_light функциясымен басқарады. Егер жарық деңгейі белгілі бір табалдырықтан жоғары болса (жеткілікті жарық), робот жарықты ұстануды тоқтатады, себебі ол осы позицияда жеткілікті (тоқтау_моторлары). Жарықты қадаған кезде 15 см -ден төмен кедергілерді болдырмау үшін кедергінің бағытын қайтару үшін функционалды кедергілер енгізілді. Кедергілерді дұрыс болдырмау үшін болдырмайтын функция іске асырылды. Бұл функция қозғалтқышты кедергінің қай жерде екенін біле отырып басқарады.

6 -қадам: ЖИНАУ

Бұл роботты құрастыру өте қарапайым. Компоненттердің көпшілігі өз орнын сақтап қалу үшін қорапқа бекітілген. Содан кейін қадалық ұстағыш, су қоймасы мен сорғы сызылады.

7 -қадам: ЭКСПЕРИМЕНТТЕР

Әдетте, роботты құру кезінде заттар біркелкі болмайды. Керемет нәтижеге жету үшін келесі өзгерістермен бірге көптеген сынақтар қажет. Мұнда өсімдік роботы процесінің көрмесі!

Бірінші қадам - роботты қозғалтқыштармен, Arduino, мотор контроллері мен прототиптік тақтасы бар жарық сенсорларымен орнату. Робот ең жарықты өлшеген бағытта жүреді. Егер жарық жеткілікті болса, роботты тоқтату үшін шектеу шешілді. Робот еденге сырғып бара жатқанда, біз дөңгелектерге абразивті қағазды қосып, шинаны имитацияладық.

Содан кейін кедергілерді болдырмау үшін құрылымға өткір сенсорлар қосылды. Бастапқыда екі сенсор алдыңғы бетке қойылды, бірақ ортасына үшінші сенсор қосылды, себебі өткір сенсорлардың анықтау бұрышы өте шектеулі. Ақырында, бізде роботтың шетінде екі сенсор бар, олар кедергілерді анықтайды, солға немесе оңға, ал ортасында бір кедергі бар -жоғын анықтайды. Кедергілер роботқа дейінгі 15см қашықтыққа сәйкес келетін белгілі бір мәннен асатын кезде анықталады. Кедергілер бір жақта болғанда робот одан аулақ болады, ал ортада кедергі болған кезде робот тоқтайды. Назар аударыңыз, өткірден төмен кедергілер анықталмайды, сондықтан кедергілерден аулақ болу үшін белгілі бір биіктікке ие болу керек.

Осыдан кейін сорғы мен гигрометр сыналды. Сорғы гигрометрдің кернеуі құрғақ кастрөлге сәйкес келетін белгілі бір мәннен төмен болғанша су жібереді. Бұл мән құрғақ және ылғалды құмыралар өсімдіктерімен сынау арқылы эксперименталды түрде өлшенді және анықталды.

Соңында бәрі бірге сыналды. Зауыт алдымен судың жеткілікті мөлшерін тексереді, содан кейін кедергілерден аулақ бола отырып, жарыққа қарай бастайды.

8 -қадам: ҚОРЫТЫНДЫ ТЕСТ

Міне, роботтың қалай жұмыс істейтіні туралы бейнематериалдар. Сізге ұнайды деп үміттенемін!

9 -қадам: Біз бұл жобамен Нені үйрендік?

Бұл жобаның жалпы кері байланысы өте жақсы болғанымен, біз көп нәрсені білдік, бірақ оны салу мерзіміне байланысты біз қатты қиналдық.

Кездескен мәселелер

Біздің жағдайда процесс барысында бірнеше мәселелер туындады. Олардың кейбіреулерін шешу оңай болды, мысалы, компоненттерді жеткізу кешіктірілген кезде, егер біз оларды сатып ала алатын болсақ, қаладағы дүкендерді іздедік. Басқалары сәл ойлануды қажет етеді.

Өкінішке орай, барлық мәселе шешілмеді. Біздің бірінші идея - үй жануарлары мен өсімдіктердің сипаттамаларын біріктіру, олардың әрқайсысының ең жақсысын алу. Біз жасай алатын өсімдіктер үшін бұл роботтың көмегімен бізде үйлерді безендіретін зауыт болады, біз оған күтім жасамаймыз. Бірақ үй жануарлары үшін біз олар жасаған компанияны модельдеудің жолын таба алмадық. Біз оны адамдардың жолымен алудың түрлі жолдарын ойладық, біз оны іске асыра бастадық, бірақ оны аяқтауға уақыт болмады.

Қосымша жақсартулар

Біз қалағанымыздың бәрін алғымыз келсе де, бұл жобаның көмегімен оқу керемет болды. Мүмкін, уақыт өте келе біз одан да жақсы роботқа ие болар едік. Мұнда біз роботты жақсартуға арналған кейбір идеяларды ұсынамыз, мүмкін сіздердің кейбіреулеріңіз оны сынап көргіңіз келеді:

- Пайдаланушыға роботты қашан зарядтау керектігін айтатын түрлі түсті жарықдиодты қосу (қызыл, жасыл,…). Бұл кернеуді Arduino көмегімен өлшеу үшін аккумуляторды толық зарядталған кезде батареяны өлшеуді максималды кернеуі 5В болатын кернеу бөлгішпен жасауға болады. Содан кейін тиісті светодиод қосылады.

- пайдаланушыға су қоймасын қашан толтыру керектігін айтатын су датчигін қосу (су биіктігі сенсоры).

- Робот пайдаланушыға хабар жібере алатындай интерфейс құру.

Және, әрине, біз оны адамдарға еру мақсатына ұмыта алмаймыз. Үй жануарлары - адамдар жақсы көретін нәрселердің бірі, және егер біреу роботтың бұл мінез -құлықты имитациялайтынына қол жеткізсе, жақсы болар еді. Мұны жеңілдету үшін біз мұнда бар нәрсені береміз.

10 -қадам: Роботты адамдарға еруге қалай алуға болады?

Біз үш ультрадыбыстық сенсорды, бір эмитент пен екі қабылдағышты қолданудың ең жақсы әдісін анықтадық.

Таратқыш

Таратқыш үшін біз 50% жұмыс циклінің болғанын қалаймыз. Мұны істеу үшін сізге 555 таймерді қолдану керек, біз NE555N қолдандық. Суретте сіз тізбектің қалай салынуы керектігін көре аласыз. Бірақ, мысалы, 3, 1μF шығысында қосымша конденсаторды қосу қажет болады. Резисторлар мен конденсаторлар келесі формулалармен есептеледі: (1 және 2 суреттер)

50% жұмыс циклы қажет болғандықтан, t1 және t2 бір -біріне тең болады. Осылайша, 40 кГц таратқышта t1 және t2 1,25*10-5 с тең болады. C1 = C2 = 1 nF қабылдағанда, R1 мен R2 есептелуі мүмкін. Біз R1 = 15 кОм және R2 = 6,8 кОм алдық, R1> 2R2 екеніне көз жеткізіңіз!

Мұны осциллографта тізбекте тексергенде келесі сигналды алдық. Шкаласы 5 мкс/див, сондықтан жиілік шамамен 43 кГц болады. (3 -сурет)

Қабылдағыш

Қабылдағыштың кіріс сигналы Arduino дәл өңдеуге тым төмен болады, сондықтан кіріс сигналын күшейту қажет. Бұл инвертті күшейткішті жасау арқылы жүзеге асады.

Опамп үшін біз Arduino -дан 0 В және 5 В қуат алатын LM318N қолдандық. Ол үшін тербеліс сигналының айналасындағы кернеуді көтеруге тура келді. Бұл жағдайда оны 2,5 В -қа дейін көтеру қисынды болады, себебі кернеу симметриялы емес, сондықтан резистордың алдында конденсатор қою керек. Осылайша біз жоғары рұқсат сүзгісін де жасадық. Біз қолданған мәндерге сәйкес жиілік 23 кГц -тен жоғары болуы керек еді. Біз A = 56 күшейтуін қолданған кезде, сигнал қанықтылыққа ауысады, сондықтан біз оның орнына A = 18 қолдандық. Бұл әлі де жеткілікті болады. (4 -сурет)

Енді бізде синус толқыны күшейгендіктен, бізге Arduino оны өлшей алатын тұрақты мән қажет. Мұны істеу әдісі - детектордың шыңын жасау. Осылайша, сигналдың қарқындылығына пропорционалды тұрақты сигналдың болуы арқылы таратқыштың қабылдағыштан алшақ орналасқанын немесе бұрынғыға қарағанда басқа бұрышта екенін көруге болады. Бізге дәлдік шыңы детекторы қажет болғандықтан, біз диодты 1N4148 кернеу ізбасарына қоямыз. Осылайша, бізде диодтың жоғалуы жоқ және біз идеалды диодты құрдық. Опамп үшін біз тізбектің бірінші бөлігіндегідей қолдандық және бірдей қуат көзі 0 В және 5 В.

Параллель конденсатор жоғары мәнге ие болуы керек, сондықтан ол өте баяу шығарылады және біз әлі де нақты мәнмен бірдей шыңның түрін көреміз. Резистор сонымен қатар параллель орналастырылады және тым төмен болмайды, себебі басқаша разряд үлкен болады. Бұл жағдайда 1,5 мкФ және 56 кОм жеткілікті. (5 -сурет)

Суретте жалпы тізбекті көруге болады. Ардуиноға шығатын шығыс қайда. Ал 40 кГц ауыспалы сигнал қабылдағыш болады, оның екінші ұшы жерге қосылады. (6 -сурет)

Жоғарыда айтқанымыздай, біз сенсорларды роботқа біріктіре алмадық. Бірақ біз тізбектің жұмыс істейтінін көрсету үшін тесттердің бейнелерін ұсынамыз. Бірінші видеода күшейтуді (бірінші OpAmp -тен кейін) көруге болады. Осциллографта 2,5В ығысу бар, сондықтан сигнал ортасында, сенсорлар бағытын өзгерткен кезде амплитудасы өзгереді. Екі сенсор бір -біріне қарама -қарсы тұрған кезде, синус амплитудасы сенсорлар үлкенірек болған кездегіге қарағанда жоғары болады. Екінші бейнеде (тізбектің шығысы) түзетілген сигналды көруге болады. Тағы да, датчиктер бір -біріне қарама -қарсы тұрған кезде жалпы кернеу жоғары емес болады. Сигнал конденсатордың разрядына және вольт/дивке байланысты мүлдем түзу емес. Біз сенсорлар арасындағы бұрыш немесе қашықтық енді оңтайлы болмаған кезде тұрақты сигналдың төмендеуін өлшей алдық.

Ол кезде роботты қабылдағыш пен қолданушыны таратушыға айналдыру керек еді. Робот қай бағытта қарқындылығы жоғары екенін анықтау үшін өздігінен бұрыла алады және сол бағытта жүре алады. Екі қабылдағыштың болуы және ең жоғары кернеуді анықтайтын қабылдағыштың артынан жүрудің жақсы жолы болуы мүмкін, ал пайдаланушының сигналы қай бағытта шығарылатынын білу үшін үш қабылдағышты қою және оларды LDR сияқты орналастыру. солға немесе оңға).