Rover

Rover Simples de começar, mas infinitamente expansível. algo sobre robôs que capturou minha imaginação desde que me lembro. Eles são minha zona de conforto sempre que embarco em novas aventuras do Maker; assim que eu passar do projeto “LED piscando”, um robô básico é sempre meu projeto quando estou aprendendo uma nova plataforma ou tecnologia.



E então, quando decidi dar uma chance ao Windows IoT Core, este projeto foi naturalmente meu ponto de partida. O Rover é um robô simples, então é um bom lugar para começar, mas também é infinitamente expansível.

Este projeto inicial do Rover cria um pequeno robô que percorre sua sala sozinho. Ele apenas segue em frente até detectar um objeto bloqueando seu caminho. Nesse ponto, ele vira até encontrar um caminho claro e, em seguida, volta a toda velocidade à frente. O coração do Rover é um Raspberry Pi executando o Window 10 IoT Core. Os dois motores são acionados por meio de um controlador de motor dual H-bridge e um sensor de distância ultrassônico é usado para detectar obstáculos. O Rover pode ser construído em qualquer chassi móvel; Selecionei um de baixo custo que está prontamente disponível em uma variedade de varejistas em todo o mundo.

Este é um projeto para iniciantes e nenhum software avançado ou habilidades de hardware são necessárias. Excluindo os pré-requisitos, este projeto pode ser concluído em 1,5 a 2 horas se você tiver qualquer experiência com Arduino ou microcontrolador semelhante. Se este for seu primeiro projeto de eletrônica, recomendo que você passe algumas horas assistindo a alguns vídeos introdutórios ao Arduino e ao Raspberry Pi antes de começar.

Ainda tenho algumas melhorias a fazer:

• Resistência dependente da luz e LEDs para faróis.
  

• Código para imitar um sinal PWM nos pinos GPIO digitais para ajustar a velocidade do Rover.
  

• Impressão em 3D de um corpo para ocultar todos os componentes eletrônicos (talvez imprimir um chassi também).
  

Se você tentar qualquer um desses aprimoramentos ou qualquer outro que você sugerir, deixe um comentário e me diga como foi.

Aqui estão alguns recursos online que achei muito úteis ao longo deste projeto:

• Microsoft Windows Dev Center para IoT tem um guia passo a passo muito bom para começar a usar o Windows 10 IoT Core.
  

• Postagem do blog ModMyPi sobre o uso de um sensor de distância ultrassônico com o Raspberry Pi
  

Pré-requisitos

1. Obtenha o Windows 10 IoT Core em execução no Raspberry Pi 2 (instruções aqui).
   

2. Obtenha o Windows 10 e o Visual Studio 2015 em execução no seu PC (instruções aqui).
   

3. Implante um aplicativo simples do Windows no Raspberry Pi para garantir que tudo esteja funcionando (instruções aqui).
   

Observação:levará de 2 a 3 horas para completar os pré-requisitos, mas a maior parte do tempo sem atendimento.

O que você precisa

Peças:

1. Raspberry Pi 2 e acessórios padrão:fonte de alimentação 5v 2A, cartão micro SD de 8 GB classe 10, caixa e cabo de rede
2. Fios de ligação - macho / macho e macho / fêmea
3. Mini breadboard
4. Kit de chassis de robô para carro que inclui uma base, motores e rodas
5. controlador de motor L298N
6. sensor de distância ultrassônico HC-SR04
7. resistor de 1k e 2,2k Ohm
8. Módulo conversor de potência ajustável LM2577 DC-DC
9. Suporte de bateria AA de 3 x 1,5 V
10. Opcional:suporte de bateria AA de 4 x 1,5 V com botão liga / desliga e tampa
11. Opcional:fita dupla-face ou velcro ou elásticos

Ferramentas:

1. Multímetro
   

2. Chave de fenda Phillips nº 1
   

3. alicate de bico fino
   

4. Opcional:removedor de fios
   

5. Opcional:ferro de solda
   

6. Opcional:fita isolante

Referências:

Raspberry Pi 2 Pin Out

Instruções do projeto

Etapa 1:montar o chassi do robô

Tempo :30 minutos

Ferramentas :Chave de fenda Phillips nº 1; ferro de soldar ou fita isolante; removedor de fio opcional

Peças :kit de chassis de robô; suporte de bateria 4 x AA opcional com botão liga / desliga

Existem vários kits de robôs no mercado que funcionarão com este projeto. Você só precisa de um kit com duas rodas motrizes e uma terceira para equilíbrio. Siga as instruções que vieram com o kit do chassi do robô para montar a placa de base, motores e rodas. Encontrei um vídeo no YouTube mostrando a montagem de um kit de robô muito semelhante ao que usei.

Se você tiver um ferro de solda, solde os fios incluídos nos motores. Se você não tiver um ferro de solda, pode simplesmente dobrar as pontas dos fios expostos e prendê-los aos terminais do motor e, em seguida, enrolar fita isolante em torno de ambas as conexões de fio / terminal no motor para prendê-los.

Dica:passo os fios do motor pelos orifícios da base para evitar que sejam pegos pelas rodas.

Em vez de usar o suporte de bateria 4 x AA que veio com o kit do robô, usei um diferente com uma tampa e um botão liga / desliga. Esta é uma substituição opcional, pois não altera o desempenho ou a funcionalidade do robô de forma alguma. Eu simplesmente gosto da conveniência de desligar facilmente a energia dos motores usando o interruptor embutido no suporte da bateria. Como eu monto o Raspberry Pi diretamente em cima do suporte da bateria, é um pouco mais difícil remover a bateria para cortar a energia dos motores.

A caixa da bateria pode ser montada na base de várias maneiras. Se a base do robô tiver orifícios que se alinham com os orifícios na caixa da bateria e você tiver os parafusos do tamanho certo, você pode aparafusar a caixa na base. Caso contrário, use Velcro, fita dupla-face ou elásticos. Usei elásticos e funcionaram bem. Montei a caixa no meio da base para manter o centro de gravidade próximo ao ponto médio da base.

Etapa 2:Fiação do driver do motor L298N

Tempo :20 minutos

Ferramentas :Chave de fenda Phillips nº 1; alicate de bico fino

Peças :Motorista L298N; fios de ligação

O driver do motor L298N permite girar os motores para a frente E para trás usando um punhado de pinos GPIO. Primeiro, conecte os dois fios que você prendeu a cada motor na etapa anterior a um par de terminais do motor - o fio vermelho e preto de um motor ao 'Motor A' e o fio vermelho e preto do outro motor ao 'Motor B' . A polaridade não é importante e você sempre pode mudar a ordem dos fios mais tarde se o seu motor acabar girando para o lado errado quando você implantar o código. Em seguida, conecte os fios do suporte de bateria 4 x AA aos terminais de alimentação - vermelho na entrada de + 12v e preto no aterramento; as 4 baterias AA são a fonte de alimentação dos motores. Certifique-se também de passar um fio do terminal de aterramento no L298N a um pino GND GPIO no Raspberry Pi (pino 6).

O L298N foi projetado para suportar uma única fonte de alimentação para os motores e o microcontrolador / computador. A tensão total da fonte de alimentação é direcionada aos motores. Ao mesmo tempo, a tensão da fonte de alimentação é convertida e regulada para 5 V para o microcontrolador / computador e é fornecida através do terminal + 5 V no bloco de alimentação. No entanto, através de projetos orientados a motores anteriores, eu encontrei muita variabilidade na potência da fonte de 5 V do L298N - ou seja, quando um motor para, há uma grande queda de tensão na saída de 5 V (grande o suficiente para redefinir o Raspberry Pi). Além disso, mesmo sem os motores funcionando, medi apenas 4,35 V de saída da fonte de 5 V. Embora, na realidade, isso fosse suficiente para alimentar o Raspberry Pi (embora as especificações do Raspberry Pi indiquem que ele está abaixo da tensão mínima exigida), eu não queria arriscar - não é divertido perseguir um comportamento inconsistente no Raspberry Pi especialmente quando pode ser devido a mudanças de voltagem muito pequenas. Portanto, para este projeto, decidi usar duas fontes de energia - uma para os motores e outra para o Raspberry Pi. Anteriormente nesta etapa, conectamos as 4 baterias AA ao terminal + 12v para alimentar os motores. Na próxima etapa, conectaremos as 3 baterias AA para alimentar o Raspberry Pi.

Mas enquanto estamos configurando o L298N, iremos em frente e conectaremos a energia do Raspberry Pi ao L298N. Primeiro, remova o jumper físico - rotulado como ‘5v habilitado’ na foto - do L298N. Isso configura a lógica do controlador do motor para ser alimentada pelo Raspberry Pi por meio do terminal + 5v no bloco de alimentação em vez da fonte de alimentação conectada ao terminal + 12v.

Importante:certifique-se de remover o jumper de habilitação de 5v físico no L298N. Se não o fizer, o L298N produzirá uma variável de 4-5 V através do terminal + 5 V, o que pode causar problemas de desempenho com o Raspberry Pi.

Infelizmente, o Raspberry Pi tem apenas dois pinos de 5v e preciso de três para este projeto. Portanto, decidi criar um barramento de alimentação em minha placa de ensaio - use a linha interconectada na placa de ensaio para distribuir a energia do Raspberry Pi. Para criar o barramento de alimentação, conecte um fio jumper fêmea / macho do pino 2 do Raspberry Pi (um pino de 5 V) a qualquer linha não utilizada na placa de ensaio (geralmente uso a primeira ou a última linha). Agora, o 5v do Raspberry Pi pode ser distribuído em todo o projeto conectando-se à mesma linha na placa de ensaio. Use um fio de jumper macho / macho para conectar o terminal + 5 V no L298N ao barramento de alimentação.

As últimas conexões necessárias são para conectar 4 pinos GPIO do Raspberry Pi aos 4 pinos de entrada do motor no L298N. IN1 e IN2 controlam a direção do motor A e IN3 e IN4 controlam a direção do motor B. Deixe os jumpers no L298N anexados aos dois conjuntos de pinos de habilitação do motor - ENA e ENB - no lugar. Minhas conexões são as seguintes:

IN1 -> GPIO 27 / físico 13

IN2 -> GPIO 22 / físico 15

IN3 -> GPIO 5 / físico 29

IN4 -> GPIO 6 / físico 31

Agora, suas conexões devem corresponder a este diagrama:

Etapa 3:Fiação do conversor de potência DC-DC

Tempo :20 minutos

Ferramentas :multímetro; ferro de soldar ou fita isolante; removedor de fio opcional

Peças :Conversor de potência DC-DC; 3 porta-pilhas AA; fios de ligação

Conforme mencionado na Etapa 2, decidi usar fontes de alimentação separadas para o Raspberry Pi e os motores. Infelizmente, o Raspberry Pi não suporta uma ampla faixa de potência de entrada - 3 pilhas AA não seriam suficientes e 4 seriam demais - então você precisa usar algo entre a bateria e o Raspberry Pi para produzir 5v constante. No interesse de tentar aliviar a carga onde possível, optei por ir com 3 baterias AA em vez de 4. O conversor DC-DC pode receber a entrada de 4,5 V das 3 baterias AA e pode produzir 5 V para o Raspberry Pi .

Solde os fios vermelho e preto do suporte de bateria 3 x AA às almofadas de solda In + e In- respectivamente no conversor DC ou, para aqueles sem um ferro de solda, prenda as pontas dos fios nas almofadas de solda - etiquetadas como 'Entrada de energia da bateria' na foto - e enrole a fita isolante em torno delas algumas vezes. Coloque três baterias no suporte e use seu mutlimímetro para medir a tensão CC de saída do conversor CC. Use o potenciômetro embutido do conversor para "discar" uma saída de 5v.

Importante:certifique-se de definir a saída do conversor DC para 5v antes de conectá-lo ao Raspberry Pi. Fora da caixa, a saída de energia do conversor é geralmente muito maior - alta o suficiente para danificar o Raspberry Pi.

Por último, conecte a saída do conversor DC ao Raspberry Pi. Usando os desencapadores de fio, cortei as pontas macho de dois jumpers macho / fêmea, tirei um pouco do isolamento, estanhei o fio exposto e os soldei no Out + (jumper vermelho) e Out- (jumper preto). Como alternativa, torça os fios de fio expostos, prenda-os nas almofadas de solda do conversor DC e prenda com fita adesiva. Conecte as extremidades fêmeas dos jumpers a um pino 5v (fio vermelho no pino 4) e pino GND (fio preto no pino 14) no Raspberry Pi.



Leia mais detalhes:Rover

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• rover raspberry pi