Rover

Rover Simple à démarrer mais extensible à l'infini.Il y a quelque chose sur les robots qui ont captivé mon imagination d'aussi loin que je me souvienne. Ils sont ma zone de confort chaque fois que je me lance dans de nouvelles aventures Maker ; dès que j'ai dépassé le projet « LED clignotante », un robot de base est toujours mon projet préféré lors de l'apprentissage d'une nouvelle plate-forme ou d'une nouvelle technologie.

Et donc, lorsque j'ai décidé d'essayer Windows IoT Core, ce projet était naturellement mon point de départ. Le Rover est un simple robot, c'est donc un bon point de départ, mais il est également extensible à l'infini.

Ce projet initial de Rover crée un petit robot qui fait le tour de votre salon tout seul. Il continue tout droit jusqu'à ce qu'il détecte un objet bloquant son chemin. À ce moment-là, il tourne jusqu'à ce qu'il puisse trouver un chemin dégagé, puis à nouveau à pleine vitesse. Le cœur du Rover est un Raspberry Pi exécutant Windows 10 IoT Core. Les deux moteurs sont entraînés via un contrôleur de moteur à double pont en H et un capteur de distance à ultrasons est utilisé pour détecter les obstacles. Le Rover peut être construit sur n'importe quel châssis roulant; J'en ai sélectionné un à bas prix qui est facilement disponible auprès d'une variété de détaillants à travers le monde.

Il s'agit d'un projet pour débutant et aucune compétence logicielle ou matérielle avancée n'est requise. Hors pré-requis, ce projet peut être réalisé en 1,5 à 2 heures si vous avez une expérience avec Arduino ou un microcontrôleur similaire. S'il s'agit de votre tout premier projet électronique, je vous recommande de passer quelques heures à regarder quelques vidéos d'introduction à Arduino et Raspberry Pi avant de commencer.

J'ai encore quelques améliorations à faire :

• Résistance dépendante de la lumière et LED pour phares.

• Code pour imiter un signal PWM sur les broches GPIO numériques pour ajuster la vitesse du Rover.

• Imprimer en 3D une carrosserie pour cacher toute l'électronique (peut-être aussi imprimer un châssis).

Si vous essayez l'une de ces améliorations ou toute autre que vous proposez, veuillez laisser un commentaire et dites-moi comment cela s'est passé.

Voici quelques ressources en ligne que j'ai trouvées très utiles tout au long de ce projet :

• Microsoft Windows Dev Center for IoT offre un très bon guide étape par étape pour démarrer avec Windows 10 IoT Core.

• Article de blog ModMyPi sur l'utilisation d'un capteur de distance à ultrasons avec le Raspberry Pi

Pré-requis

1. Obtenez Windows 10 IoT Core en cours d'exécution sur votre Raspberry Pi 2 (instructions ici).

2. Obtenez Windows 10 et Visual Studio 2015 sur votre PC (instructions ici).

3. Déployez une application Windows simple sur le Raspberry Pi pour vous assurer que tout fonctionne (instructions ici).

Remarque :Il faudra 2-3 heures pour terminer les pré-requis, mais la plupart de ce temps est sans surveillance.

Ce dont vous aurez besoin

Pièces :

1. Raspberry Pi 2 et accessoires standard :alimentation 5 v 2 A, carte micro SD de classe 10 de 8 Go, étui et câble réseau
2. Câbles de connexion – mâle/mâle et mâle/femelle
3. Mini planche à pain
4. Kit de châssis de voiture robot qui comprend une base, des moteurs et des roues
5. Contrôleur de moteur L298N
6. Capteur de distance à ultrasons HC-SR04
7. Résistance 1k et 2,2k Ohm
8. Module convertisseur de puissance réglable DC-DC LM2577
9. Porte-piles AA 3 x 1,5 v
10. En option : 4 support de piles AA 1,5 v avec interrupteur marche/arrêt et couvercle
11. Facultatif :ruban adhésif double face ou bandes Velcro ou élastiques

Outils :

1. Multimètre

2. Tournevis cruciforme n°1

3. petite pince à bec effilé

4. En option :pince à dénuder

5. En option :fer à souder

6. Facultatif :ruban électrique

Références :

Raspberry Pi 2 broches

Instructions de projet

Étape 1 :Assembler le châssis du robot

Temps :30 minutes

Outils :#1 tournevis cruciforme ; fer à souder ou ruban électrique; pince à dénuder en option

Pièces :kit châssis robot; support de 4 piles AA en option avec interrupteur marche/arrêt

Il existe plusieurs kits de robots sur le marché qui fonctionneront avec ce projet. Vous avez juste besoin d'un kit avec deux roues motrices et une troisième pour l'équilibre. Suivez les instructions fournies avec votre kit de châssis de robot pour assembler la plaque de base, les moteurs et les roues. J'ai trouvé une vidéo YouTube montrant l'assemblage d'un kit de robot très similaire à celui que j'ai utilisé.

Si vous avez un fer à souder, allez-y et soudez les fils inclus aux moteurs. Si vous n'avez pas de fer à souder, vous pouvez simplement plier les extrémités des fils dénudés et les accrocher aux bornes du moteur, puis enrouler du ruban isolant autour des deux connexions fil/borne sur le moteur pour les fixer.

Astuce :J'achemine les fils du moteur dans les trous de la base pour les empêcher de se coincer dans les roues.

Au lieu d'utiliser le support de 4 piles AA fourni avec le kit robot, j'en ai utilisé un autre avec un couvercle et un interrupteur marche/arrêt. Il s'agit d'une substitution facultative car elle ne modifie en rien les performances ou les fonctionnalités du robot. J'aime juste la commodité de couper facilement l'alimentation des moteurs à l'aide de l'interrupteur intégré dans le support de batterie. Comme je monte le Raspberry Pi directement sur le support de batterie, il est un peu plus difficile de retirer une batterie pour couper l'alimentation des moteurs.

Le boîtier de la batterie peut être monté sur la base de plusieurs manières. Si la base du robot a des trous qui s'alignent avec les trous du boîtier de la batterie et que vous avez les vis de la bonne taille, vous pouvez visser le boîtier à la base. Sinon, utilisez du velcro, du ruban adhésif double face ou des élastiques. J'ai utilisé des élastiques et ils ont bien fonctionné. J'ai monté le boîtier au milieu de la base pour garder le centre de gravité proche du milieu de la base.

Étape 2 :Câblage du pilote de moteur L298N

Temps :20 minutes

Outils :#1 tournevis cruciforme ; petite pince à bec effilé

Pièces :pilote de moteur L298N ; fils de liaison

Le pilote de moteur L298N vous permet de faire tourner les moteurs en avant ET en arrière à l'aide d'une poignée de broches GPIO. Tout d'abord, connectez les deux fils que vous avez fixés à chaque moteur à l'étape précédente à une paire de bornes de moteur - le fil rouge et noir d'un moteur au « Moteur A » et le fil rouge et noir de l'autre moteur au « Moteur B » . La polarité n'est pas importante et vous pouvez toujours changer l'ordre des fils plus tard si votre moteur finit par tourner dans le mauvais sens lorsque vous déployez votre code. Ensuite, connectez les fils du support de 4 piles AA aux bornes d'alimentation - rouge à l'entrée +12 V et noir à la terre ; les 4 piles AA sont la source d'alimentation des moteurs. Assurez-vous également de faire passer un fil de la borne de terre sur le L298N à une broche GND GPIO sur le Raspberry Pi (broche 6).

Le L298N a été conçu pour prendre en charge une seule source d'alimentation pour les moteurs et le microcontrôleur/ordinateur. La pleine tension de la source d'alimentation est acheminée vers les moteurs. Dans le même temps, la tension de la source d'alimentation est convertie et régulée à 5v pour le microcontrôleur/ordinateur et est fournie via la borne +5v du bloc d'alimentation. Cependant, dans le cadre de projets antérieurs axés sur les moteurs, j'ai trouvé trop de variabilité dans la puissance de l'alimentation 5v du L298N - c'est-à-dire lorsqu'un moteur cale, il y a une chute de tension importante dans la sortie 5v (assez grande pour réinitialiser le Raspberry Pi). De plus, même sans les moteurs en marche, je n'ai mesuré que 4,35 V de sortie de l'alimentation 5 V. Alors qu'en réalité, cela suffisait pour alimenter le Raspberry Pi (même si les spécifications du Raspberry Pi indiquent qu'il est inférieur à la tension minimale requise), je ne voulais prendre aucun risque - ce n'est pas amusant de rechercher un comportement incohérent dans le Raspberry Pi surtout quand cela peut être dû à des changements de tension très mineurs. Par conséquent, pour ce projet, j'ai décidé d'utiliser deux sources d'alimentation - une pour les moteurs et une pour le Raspberry Pi. Plus tôt dans cette étape, nous avons connecté les 4 piles AA à la borne +12v pour alimenter les moteurs. Dans l'étape suivante, nous allons connecter les 3 piles AA pour alimenter le Raspberry Pi.

Mais pendant que nous installons le L298N, nous allons continuer et relier l'alimentation du Raspberry Pi au L298N. Tout d'abord, retirez le cavalier physique - étiqueté " 5v enable " sur la photo - du L298N. Cela définit la logique du contrôleur de moteur pour qu'elle soit alimentée par le Raspberry Pi via la borne +5v du bloc d'alimentation plutôt que depuis la source d'alimentation connectée à la borne +12v.

Important :Assurez-vous de retirer le cavalier d'activation physique 5v sur le L298N. Si vous ne le faites pas, le L298N produira une variable 4-5v via le terminal +5v, ce qui peut entraîner des problèmes de performances avec le Raspberry Pi.

Malheureusement, le Raspberry Pi n'a que deux broches 5v et j'en ai besoin de trois pour ce projet. J'ai donc décidé de créer un rail d'alimentation sur ma planche à pain - utilisez la rangée interconnectée sur la planche à pain pour distribuer l'alimentation du Raspberry Pi. Pour créer le rail d'alimentation, connectez un cavalier femelle/mâle de la broche 2 du Raspberry Pi (une broche 5v) à n'importe quelle rangée inutilisée de la planche à pain (j'utilise généralement la première ou la dernière rangée). Désormais, le 5v du Raspberry Pi peut être distribué sur l'ensemble du projet en se branchant sur la même rangée sur la maquette. Utilisez un cavalier mâle/mâle pour connecter la borne +5v du L298N au rail d'alimentation.

Les dernières connexions requises sont de connecter 4 broches GPIO du Raspberry Pi aux 4 broches d'entrée du moteur sur le L298N. IN1 et IN2 contrôlent la direction du moteur A et IN3 et IN4 contrôlent la direction du moteur B. Laissez les cavaliers du L298N attachés aux deux jeux de broches d'activation du moteur – ENA et ENB – en place. Mes connexions sont les suivantes :

                IN1 -> GPIO 27 / physique 13

                IN2 -> GPIO 22 / physique 15

                IN3 -> GPIO 5 / physique 29

                IN4 -> GPIO 6 / physique 31

Maintenant, vos connexions doivent correspondre à ce schéma :

Étape 3 : câblage du convertisseur de puissance DC-DC

Temps :20 minutes

Outils :multimètre; fer à souder ou ruban électrique; pince à dénuder en option

Pièces :convertisseur de puissance élévateur DC-DC ; 3 x porte-piles AA ; fils de liaison

Comme mentionné à l'étape 2, j'ai décidé d'utiliser des sources d'alimentation distinctes pour le Raspberry Pi et les moteurs. Malheureusement, le Raspberry Pi ne prend pas en charge une large gamme de puissance d'entrée - 3 piles AA ne suffiraient pas et 4 seraient trop - vous devez donc utiliser quelque chose entre votre batterie et le Raspberry Pi pour produire un 5v stable. Dans l'intérêt d'essayer d'alléger la charge dans la mesure du possible, j'ai choisi d'utiliser 3 piles AA plutôt que 4. Le convertisseur élévateur DC-DC peut prendre l'entrée 4,5v des 3 piles AA et peut sortir 5v pour le Raspberry Pi .

Soit soudez les fils rouge et noir du support de 3 piles AA aux pastilles de soudure In+ et In- respectivement sur le convertisseur DC ou, pour ceux qui n'ont pas de fer à souder, accrochez les extrémités des fils dans les pastilles de soudure – étiquetées « Entrée d'alimentation de la batterie » sur la photo – et enroulez le ruban isolant autour d'elles plusieurs fois. Mettez trois piles dans le support et utilisez votre multimètre pour mesurer la tension continue du convertisseur CC. Utilisez le potentiomètre intégré du convertisseur pour « composer » une sortie de 5 v.

Important :Assurez-vous de régler la sortie du convertisseur CC sur 5 v avant de le connecter au Raspberry Pi. En sortie de boîte, la puissance de sortie du convertisseur est généralement beaucoup plus élevée - suffisamment élevée pour endommager le Raspberry Pi.

Enfin, connectez la sortie du convertisseur DC au Raspberry Pi. À l'aide des pinces à dénuder, j'ai coupé les extrémités mâles de deux cavaliers mâles/femelles, enlevé un peu d'isolant, étamé le fil exposé et les ai soudés au Out+ (cavalier rouge) et au Out- (cavalier noir). Alternativement, torsadez les brins de fil exposés, accrochez-les aux plots de soudure du convertisseur CC et collez-les. Connectez les extrémités femelles des cavaliers à une broche 5v (fil rouge à la broche 4) et à la broche GND (fil noir à la broche 14) sur le Raspberry Pi.

Lire plus de détails :Rover

Le projet/post en cours peut également être trouvé en utilisant :

• rover framboise pi