Rover

Rover Simple de comenzar pero infinitamente expandible. algo sobre los robots que han capturado mi imaginación desde que tengo memoria. Son mi zona de confort cada vez que me embarco en nuevas aventuras de Maker; tan pronto como supero el proyecto de "LED parpadeantes", un robot básico es siempre mi proyecto al que ir cuando estoy aprendiendo una nueva plataforma o tecnología.

Entonces, cuando decidí probar Windows IoT Core, este proyecto fue, naturalmente, mi punto de partida. El Rover es un robot simple, por lo que es un buen lugar para comenzar, pero también es infinitamente expandible.

Este proyecto inicial de Rover crea un pequeño robot que corre solo por la sala de estar. Simplemente conduce en línea recta hasta que detecta un objeto que bloquea su camino. En ese punto, gira hasta encontrar un camino despejado y luego vuelve a avanzar a toda velocidad. El corazón del Rover es una Raspberry Pi con Windows 10 IoT Core. Los dos motores se accionan a través de un controlador de motor de puente H dual y se utiliza un sensor de distancia ultrasónico para detectar obstáculos. El Rover se puede construir sobre cualquier chasis rodante; Seleccioné uno de bajo costo que está disponible en una variedad de minoristas en todo el mundo.

Este es un proyecto para principiantes y no se requieren habilidades avanzadas de software o hardware. Excluyendo los requisitos previos, este proyecto se puede completar en 1,5 a 2 horas si tiene alguna experiencia con Arduino o microcontrolador similar. Si este es su primer proyecto de electrónica, le recomiendo que dedique un par de horas a ver algunos videos introductorios de Arduino y Raspberry Pi antes de comenzar.

Todavía tengo algunas mejoras por hacer:

• Resistencia dependiente de la luz y LED para faros.

• Código para imitar una señal PWM en los pines GPIO digitales para ajustar la velocidad del Rover.

• Imprime en 3D un cuerpo para ocultar todos los componentes electrónicos (tal vez también imprime un chasis).

Si prueba alguna de estas mejoras o cualquier otra que se le ocurra, deje un comentario y cuénteme cómo le fue.

Aquí hay algunos recursos en línea que encontré muy útiles durante el transcurso de este proyecto:

• Microsoft Windows Dev Center para IoT tiene una muy buena guía paso a paso para comenzar con Windows 10 IoT Core.

• Publicación de blog de ModMyPi sobre el uso de un sensor de distancia ultrasónico con Raspberry Pi

Requisitos previos

1. Ejecute Windows 10 IoT Core en su Raspberry Pi 2 (instrucciones aquí).

2. Ejecuta Windows 10 y Visual Studio 2015 en tu PC (instrucciones aquí).

3. Implemente una aplicación de Windows simple en la Raspberry Pi para asegurarse de que todo funcione (instrucciones aquí).

Nota:Llevará entre 2 y 3 horas completar los requisitos previos, pero la mayor parte del tiempo es desatendido.

Qué necesitará

Piezas:

1. Raspberry Pi 2 y accesorios estándar:fuente de alimentación 5v 2A, tarjeta micro SD clase 10 de 8GB, estuche y cable de red
2. Cables de puente, tanto macho / macho como macho / hembra
3. Mini tablero
4. Kit de chasis de automóvil robot que incluye una base, motores y ruedas
5. Controlador de motor L298N
6. Sensor de distancia ultrasónico HC-SR04
7. Resistencia de 1k y 2.2k Ohm
8. Módulo convertidor de potencia elevador ajustable DC-DC LM2577
9. Soporte para pilas AA de 3 x 1,5 V
10. Opcional:soporte para pilas AA de 4 x 1,5 V con interruptor de encendido / apagado y tapa
11. Opcional:cinta de doble cara o velcro o bandas elásticas

Herramientas:

1. Multímetro

2. Destornillador Phillips n. ° 1

3. alicates pequeños de punta fina

4. Opcional:pelacables

5. Opcional:soldador

6. Opcional:cinta aislante

Referencias:

Pin de Raspberry Pi 2

Instrucciones del proyecto

Paso 1:ensamble el chasis del robot

Hora :30 minutos

Herramientas :Destornillador Phillips n. ° 1; soldador o cinta aislante; pelacables opcional

Partes :kit de chasis de robot; soporte opcional para 4 pilas AA con interruptor de encendido / apagado

Hay varios kits de robots en el mercado que funcionarán con este proyecto. Solo necesita un kit con dos ruedas motrices y una tercera para mantener el equilibrio. Siga las instrucciones que vienen con el kit de chasis de su robot para ensamblar la placa base, los motores y las ruedas. Encontré un video de YouTube que muestra el ensamblaje de un kit de robot muy similar al que usé.

Si tiene un soldador, siga adelante y suelde los cables incluidos a los motores. Si no tiene un soldador, puede simplemente doblar los extremos de los cables expuestos y engancharlos a los terminales del motor y luego envolver con cinta aislante las conexiones de ambos cables / terminales en el motor para asegurarlos.

Consejo:enruto los cables del motor a través de los orificios de la base para evitar que queden atrapados por las ruedas.

En lugar de usar el soporte de 4 pilas AA que venía con el kit del robot, usé uno diferente con una cubierta y un interruptor de encendido / apagado. Esta es una sustitución opcional, ya que no cambia el rendimiento o la funcionalidad del robot en absoluto. Simplemente me gusta la conveniencia de apagar fácilmente la energía de los motores usando el interruptor integrado en el soporte de la batería. Como instalo la Raspberry Pi directamente en la parte superior del soporte de la batería, es un poco más difícil quitar una batería para cortar la energía de los motores.

La caja de la batería se puede montar en la base de varias formas. Si la base del robot tiene orificios que se alinean con los orificios en la caja de la batería y tiene tornillos del tamaño correcto, puede atornillar la caja a la base. De lo contrario, utilice velcro, cinta adhesiva de doble cara o gomas elásticas. Usé gomas elásticas y funcionaron bien. Monté la caja en el medio de la base para mantener el centro de gravedad cerca del punto medio de la base.

Paso 2:cableado del controlador del motor L298N

Hora :20 minutos

Herramientas :Destornillador Phillips n. ° 1; alicates pequeños de punta fina

Partes :Controlador de motor L298N; cables de puente

El controlador de motor L298N le permite hacer girar los motores hacia adelante Y hacia atrás usando un puñado de pines GPIO. Primero, conecte los dos cables que aseguró a cada motor en el paso anterior a un par de terminales del motor:el cable rojo y negro de un motor al 'Motor A' y el cable rojo y negro del otro motor al 'Motor B' . La polaridad no es importante y siempre puedes cambiar el orden de los cables más adelante si tu motor termina girando de manera incorrecta cuando implementas tu código. A continuación, conecte los cables del soporte de la batería 4 x AA a los terminales de alimentación:rojo a la entrada de + 12v y negro a tierra; las 4 pilas AA son la fuente de energía para los motores. También asegúrese de pasar un cable desde el terminal de tierra en el L298N a un pin GND GPIO en el Raspberry Pi (pin 6).

El L298N fue diseñado para admitir una sola fuente de alimentación tanto para los motores como para el microcontrolador / computadora. La tensión total de la fuente de alimentación se envía a los motores. Al mismo tiempo, el voltaje de la fuente de energía se convierte y se regula a 5v para el microcontrolador / computadora y se suministra a través del terminal + 5v en el bloque de energía. Sin embargo, a través de proyectos anteriores orientados a motores, encontré demasiada variabilidad en la potencia de la fuente de 5v del L298N, es decir, cuando un motor se detiene, hay una gran caída de voltaje en la salida de 5v (lo suficientemente grande como para reiniciar la Raspberry Pi). Además, incluso sin los motores en marcha, medí solo 4,35 voltios de salida de la fuente de 5 voltios. Si bien en realidad, eso fue suficiente para alimentar la Raspberry Pi (a pesar de que la especificación de la Raspberry Pi indica que está por debajo del voltaje mínimo requerido), no quería correr ningún riesgo, no es divertido perseguir un comportamiento inconsistente en la Raspberry Pi especialmente cuando puede deberse a cambios de voltaje muy pequeños. Por lo tanto, para este proyecto, decidí usar dos fuentes de energía, una para los motores y otra para la Raspberry Pi. Al principio de este paso, conectamos las 4 baterías AA al terminal + 12v para alimentar los motores. En el siguiente paso, conectaremos las 3 baterías AA para alimentar la Raspberry Pi.

Pero mientras configuramos el L298N, continuaremos y conectaremos la energía de la Raspberry Pi al L298N. Primero, retire el puente físico, etiquetado como "5v enable" en la foto, del L298N. Esto configura la lógica del controlador del motor para que sea alimentada por la Raspberry Pi a través del terminal + 5v en el bloque de energía en lugar de desde la fuente de energía conectada al terminal + 12v.

Importante:asegúrese de quitar el puente de activación de 5v físico en el L298N. Si no lo hace, entonces el L298N generará una variable 4-5v a través del terminal + 5v que puede causar problemas de rendimiento con la Raspberry Pi.

Desafortunadamente, la Raspberry Pi solo tiene dos pines de 5v y necesito tres para este proyecto. Entonces, decidí crear un riel de alimentación en mi placa de pruebas:use la fila interconectada en la placa de pruebas para distribuir la energía de la Raspberry Pi. Para crear el riel de alimentación, conecte un cable de puente hembra / macho desde el pin 2 de la Raspberry Pi (un pin de 5v) a cualquier fila no utilizada en la placa de pruebas (generalmente uso la primera o la última fila). Ahora, los 5v de la Raspberry Pi se pueden distribuir por todo el proyecto conectándolos a la misma fila en la placa de pruebas. Utilice un cable de puente macho / macho para conectar el terminal + 5v del L298N al riel eléctrico.

Las últimas conexiones necesarias son conectar 4 pines GPIO de la Raspberry Pi a los 4 pines de entrada del motor en el L298N. IN1 e IN2 controlan la dirección del motor A e IN3 e IN4 controlan la dirección del motor B. Deje los puentes en el L298N conectados a los dos juegos de pines de habilitación del motor - ENA y ENB - en su lugar. Mis conexiones son las siguientes:

IN1 -> GPIO 27 / físico 13

IN2 -> GPIO 22 / físico 15

IN3 -> GPIO 5 / físico 29

IN4 -> GPIO 6 / físico 31

Ahora, sus conexiones deben coincidir con este diagrama:

Paso 3:cableado del convertidor elevador de potencia CC-CC

Hora :20 minutos

Herramientas :multímetro; soldador o cinta aislante; pelacables opcional

Partes :Convertidor elevador de potencia DC-DC; 3 x portapilas AA; cables de puente

Como se mencionó en el Paso 2, decidí usar fuentes de energía separadas para la Raspberry Pi y los motores. Desafortunadamente, la Raspberry Pi no admite una amplia gama de potencia de entrada:3 baterías AA no serían suficientes y 4 serían demasiado, por lo que debe usar algo entre su paquete de baterías y la Raspberry Pi para generar una salida constante de 5v. Con el interés de intentar aligerar la carga siempre que sea posible, elegí ir con 3 baterías AA en lugar de 4. El convertidor elevador DC-DC puede tomar la entrada de 4.5v de las 3 baterías AA y puede generar 5v para la Raspberry Pi .

Suelde los cables rojo y negro del soporte de la batería 3 x AA a las almohadillas de soldadura In + e In- respectivamente en el convertidor de CC o, para aquellos sin soldador, enganche los extremos de los cables en las almohadillas de soldadura, etiquetadas como 'Entrada de energía de la batería' en la foto, y envuélvalas con cinta aislante unas cuantas veces. Coloque tres baterías en el soporte y use su multímetro para medir el voltaje de CC del convertidor de CC. Utilice el potenciómetro integrado del convertidor para "marcar" una salida de 5v.

Importante:asegúrese de configurar la salida del convertidor de CC en 5v antes de conectarlo a la Raspberry Pi. Fuera de la caja, la potencia de salida del convertidor suele ser mucho mayor, lo suficientemente alta como para dañar la Raspberry Pi.

Por último, conecte la salida del convertidor de CC a la Raspberry Pi. Usando los pelacables, corté los extremos macho de dos puentes macho / hembra, quité un poco de aislamiento, estañé el cable expuesto y los soldé a Out + (puente rojo) y Out- (puente negro). Alternativamente, retuerza las hebras de alambre expuestas, engánchelas en las almohadillas de soldadura del convertidor de CC y péguelas con cinta adhesiva. Conecte los extremos hembra de los puentes a un pin de 5v (cable rojo al pin 4) y al pin GND (cable negro al pin 14) en la Raspberry Pi.

Leer más detalles:Rover

El proyecto / publicación actual también se puede encontrar usando:

• rover raspberry pi