AT89C2051 L298 Ultra Sonik Süpürge Robotu

Süpürge robotu projesinde AT89C2051 mikrodenetleyici kullanılmış motor sürücü için L298 çift H-köprü sürücü entegresi kullanılıyor 40khz ultra sonik senrörler (multicomp sq-40-t-10b) ile cisimler, engelleyi algılayıp yön değiştirip yola devam ediyor piyasada satılan profesyonel robot süpürgeler için ya da engel algılayan robotlar için örnek bir proje

Robot süpürücü

Rastgele hareket eden elektrikli süpürgeler prensibine dayanan bu küçük robot, yerleri süpürürken engellerden kaçınarak hareket eder. Süpürgelerinizi henüz atmayın! O şeyin uygulanabilirliğini göstermeyi mümkün kılan sadece basit bir çalışmadır.

Süpürme robotunun prensibi

Bu robot, yolundaki engelleri algılamasını sağlayacak bir ultrasonik sensörle donatılmıştır. Bu işlem, bir yarasa tarafından doğal olarak kullanılana benzer. Bir yarasa ultrason yayar ve herhangi bir hedeften gelen yankıyı analiz edebilir. Hareket etmek ve beslenmek için kullandığı gerçek bir akustik görüşe (ekolokasyon) sahiptir. Bir yarasa kadar iyi yapmaktan çok uzak olan robotumuz, hareket etmek için bu prensibi kullanır.

40 kHz frekanslı bir ultrasonik dalga (OUS) varsayalım. Bu OU havada c = 340m/s hızında yayılır ve yaklaşan bir hedefi karşılar. Yayılan enerjinin bir kısmı hedef tarafından emilir ve bir kısmı da vericiye yankı olarak geri döner. Ses yoğunluğu mesafe ile üstel olarak azalır. Bu nedenle E yankısının genliği yayıcı/hedef mesafesine, frekansa ve hedefi oluşturan malzemeye bağlıdır.

Robotumuzun alıcısı, yankının genliğini bir algılama eşiğiyle karşılaştırır.Buradaki amaç bir mesafeyi ölçmek değil, yakındaki bir engelin olası varlığını belirlemektir. Farklı malzemelerden yapılmış hedeflerin farklı mesafelerde tespit edileceği unutulmamalıdır.

Ultrasonik sensör, 40 kHz frekansında bir verici ve bir alıcı dönüştürücüden oluşur. Bu iki dönüştürücü, herhangi bir Larsen etkisini önlemek için bir veya iki santimetre arayla aynı plaka üzerine monte edilir.

İki verici düzeneği kullanılabilir. İlki, en basiti, 40kHz osilatör olarak tek NE555 zamanlayıcıyı kullanır. PF çok dönüşlü potansiyometre, salınım frekansının ince ayarına izin verir.

Bu vericinin geliştirilmiş bir versiyonu, algılama mesafesini artırır. Evirici olarak monte edilen iki NAND kapısı, dönüştürücünün diferansiyel modda çalıştırılmasını mümkün kılar. (NAND kapıları 5V ile çalışır)

Bu iki verici düzeneği bizim uygulamamız için mümkündür. Her iki durumda da maksimum algılama mesafesi, osilatörün frekansı değiştirilerek belirlenir.
Dönüştürücüler, bant geçiren filtreler gibi tepki verir, salınım frekansındaki kayma, yayılan ultrason enerjisinde bir düşüşe neden olur.

Alıcı, çift AOP (İşlemsel Amplifikatör) ​​TS922 kullanır. Birinci kademe kazanç 20 yükselticidir. (R14’ü kazanç ayar potansiyometresi ile değiştirmek mümkündür)

AOP A:A’nın çıkışı, 40kHz frekanslı bir sinüzoidaldir. Bu sinüzoidal D1 tarafından düzeltilir ve C3 tarafından filtrelenir. Karşılaştırıcı A1:B’nin (-) girişinde emitör/hedef mesafesini temsil eden bir DC voltajı mevcuttur. Bu voltaj, R16 ve R17 tarafından ayarlanan bir eşik voltajı ile karşılaştırılır. Hedefe yaklaştıkça eşik voltajı aşılır ve karşılaştırıcı çıkışı düşer.

Mikrodenetleyici tarafından yorumlanan düşük seviyeye (“mantıksal “0”) inmenizi sağlayan “raydan raya” AOP’lerin kullanılması zorunludur. V/2, R11 ve R12 dirençlerinin köprüsünden elde edilen 2,5 V’luk bir ön gerilimdir.

Motor Kontrol

Burada seçilen mikrodenetleyici bir ATMEL 89C2051’dir. Bir PIC veya başka bir mikrodenetleyici kullanmak oldukça mümkündür. Motorlar, özel L298 çift H-köprü devresi tarafından kontrol edilir.Burada kullanılan motorlar, L298’e monte edilecek bir soğutucu gerektirmez.

Engel algılamayı sağlam bir şekilde gerçekleştirmek için bir zil kullanılır. J1/J2 üzerine yerleştirilmiş bir jumper, kullanıcının bir engel algıladığında (30°, 90°, 180°) robotun dönüş açısını seçmesine olanak tanır. J1/J2’nin konumu aynı zamanda zili devre dışı bırakmayı da mümkün kılar. Sol/sağ dönüş seçimini işaretlemek için iki LED kullanılır.

Robotu çalıştırmak için gereken tüm elektronik aksam, ABD vericisi ve alıcısı da dahil olmak üzere tek bir 12x7cm karta sığar. Güç kaynağı, bir zener diyot ile ilişkili bir güç transistörü kullanılarak gerçekleştirilir. Bu teknik, 78XX tipi bir regülatörün çalışması için gerekli diferansiyel voltajın üstesinden gelmeyi mümkün kılar.

Dört adet 1,5V pil, 6V’a (JB) eşit bir voltaj sağlar. Motorlar, L298 devresi aracılığıyla doğrudan 6V pil (VB) tarafından çalıştırılır.

Süpürge Robotu Mekaniği

19x7cm’lik bir Pleksiglas levha, robotun tüm unsurlarını destekler. Motorlara dönüştürülen iki servo motor, motorizasyonu sağlar. Çoğu ticari servo, motorlara dönüştürülebilir. (Kaliteli servo motor almaya gerek yoktur.) Bu dönüşüm servo motor tipine ve markasına göre farklı şekillerde gerçekleştirilebilir.

Dişli redüktör parçalarını kaybetmemeye dikkat ederek servo motoru sökün. Elektroniği sökün ve iki güç kaynağı kablosunu (siyah/kırmızı) doğrudan motor terminallerine bağlayın. Zor kısım, konum sensörünü (potansiyometre) değiştirmektir. Bu potansiyometrenin ekseni korunur, ancak 360° serbestçe dönmelidir.

Daha sonra kilitleme pimini, redüktörün çıkış pinyonunun bir turunda törpülemek gerekir. Başlangıçta sadece bir tur gerçekleştirmesi planlanan redüktörün ekseninin dönüşü, her iki yönde de serbest olmalıdır.

İki motor, L-biçimli alüminyum levhalar kullanılarak baştan sona sabitlenmiştir.Arka teflon ped, tripod robotunun dengesini sağlar. Robotun kullanışlı olması için altına küçük bir fırça sabitlenmiştir.Bu fırçanın robotun hareketini bozmamasına dikkat edilmelidir.

Tekerlekler (55mm çapında PVC rondelalar) servonun çentikli eksenine takılır. Lastik, tekerleğin yere yapışmasını sağlayan (temel) bir bisiklet iç lastiği “diliminden” oluşur. Cep telefonuna daha yüksek bir hız vermek istenirse tekerleklerin çapı artırılabilir.

Dört adet 1,5V LR6 pil, robotumuza güç sağlar, yani 6V. Pil yuvası kendinden yapışkanlı cırt cırtla sabitlenmiştir. Bir açma/kapama anahtarı, robotun başlatılmasını sağlar.

Kaynak: public.iutenligne.net/etudes-et-realisations/nardi/robotbalayeur/Robot1/index.html