Uw eigen slimme auto en meer dan HyperDuino+R V3.5R met Funduino/Arduino - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit is een directe kopie van deze set instructies HIER. Ga voor meer informatie naar HyperDuino.com.

Met de HyperDuino+R v4.0R kun je een pad van verkenning in veel verschillende richtingen beginnen, van het besturen van motoren tot het verkennen van elektronica, van programmeren (coderen) tot begrijpen hoe de fysieke en digitale werelden op elkaar kunnen inwerken. Met al het nieuwe dat je leert, worden je eigen mogelijkheden voor uitvindingen, innovatie en verdere ontdekkingen tienvoudig en meer vergroot.

Deze specifieke tutorial volgt het pad van het veranderen van een kartonnen doos plus enkele wielen en motoren in een "slimme auto". Dit wordt vaak robotica genoemd, maar het is de moeite waard om over na te denken over wat een automaat (automaat), slimme auto's en een "robot" onderscheidt (zie ook de oorsprong van het woord "robot"). Is deze "tuimelende robot" bijvoorbeeld echt een "robot", of gewoon een automaat?

Het lijkt misschien dat de woorden onbelangrijk zijn, maar voor onze doeleinden beschouwen we de verschillen dat een automaat iets is dat zijn gedrag niet verandert op basis van input van buitenaf. Het herhaalt steeds dezelfde reeks geprogrammeerde acties. Een robot is iets dat verschillende acties uitvoert als reactie op verschillende inputs. In geavanceerde vorm kunnen de niveaus van meerdere ingangen resulteren in verschillende acties. Dat wil zeggen, niet slechts één uitgang per ingang, maar verschillende acties op basis van een geprogrammeerde analyse van meerdere ingangen.

De 'slimme auto' verkent dit bereik. In de eenvoudigste vorm is een slimme auto voorgeprogrammeerd om in een vooraf gedefinieerd pad te rijden. De uitdaging in dit geval zou kunnen zijn om de auto door een vooraf gemaakt "doolhof" te bewegen. Op dat moment wordt het succes van de missie echter volledig bepaald door de voorgeprogrammeerde reeks acties, bijvoorbeeld vooruit 10, rechts, vooruit 5, links, enz.

Op het volgende niveau kan een invoer zoals die van een afstandssensor de auto ertoe aanzetten te stoppen voordat deze in contact komt met dat obstakel, en een bocht nemen om een nieuwe richting in te slaan. Dit zou een voorbeeld zijn van één invoer, één actie. Dat wil zeggen, dezelfde invoer (een obstakel) resulteert altijd in dezelfde uitvoer (een draai weg van het obstakel).

Op een meer geavanceerd niveau kan het programma meerdere inputs monitoren, zoals het batterijniveau, het volgen van paden en/of het vermijden van obstakels, en deze allemaal combineren tot een optimale volgende actie.

In het eerste geval is het programma slechts een reeks zetten. In het 2e en 3e voorbeeld bevat het programma een "als-dan"-structuur waarmee het verschillende delen van het programma kan doen als reactie op invoer van sensoren.

Stap 1: Materialen

HyperDuino-doos of vergelijkbaar

HyperDuino+R v3.5R + Funduino/Arduino

Transparante zelfklevende folie (OL175WJ) met gedrukt patroon. (of gebruik deze handleiding alleen voor de motoren en zwenkwielen die op papier kunnen worden afgedrukt)

4-AA Batterijdoos plus 4 AA-batterijen

2 reductiemotoren

2 wielen

1 rolkogelwiel

4 #4 x 40 1 ½” machineschroeven met #4s ring & moer

2 #4 x 40 ⅜” machineschroeven met #4s ring & moer

1 philipps/platte schroevendraaier

1 HC SR-04 Ultrasone bereiksensor

1 9g-servo

1 4xAA-batterijdoos

4 AA-batterijen

1 9v batterij

1 IR-afstandsbediening & IR-ontvanger

1 SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE-ontvangermodule

1HC-SR04 ultrasone sensor

2 3-aderige aansluitkabels.

2 Grove-compatibele 4-aderige aansluitkabels.

1 Grove connector naar stopcontacten kabel

1 blanco wit zelfklevend etiket

1 HyperDuino-schroevendraaier (of vergelijkbaar)

Stap 2: De slimme auto bouwen

(Alle afbeeldingen hierboven)

Bereid de doos voor

Hoewel de HyperDuino Robotics-kit een plastic basis had kunnen bevatten die een "chassis" wordt genoemd (uitgesproken als "chass-ee"), denken we dat het veel bevredigender is om zo dicht mogelijk bij de "from scratch"-constructie van uw slimme auto te komen. Om die reden beginnen we met het hergebruiken van de kartonnen doos van de HyperDuino Robotics kit zelf.

In de HyperDuino+R-doos vind je een stuk wit papier met zelfklevende achterkant en een stuk transparant materiaal met zelfklevende achterkant met contouren die de posities voor de HyperDuino, de batterijdoos en de motoren aangeven.

Er zijn ook cirkels die aangeven waar de klittenbandcirkels met zelfklevende achterkant moeten worden geplaatst.

1. Verwijder de zelfklevende achterkant van het witte papieren label en plaats deze over het HyperDuino-label aan de bovenkant van de doos. Opmerking: dit kleefpatroon is bedoeld als lay-outgids voor een specifieke doos, de MakerBit-kartonnen doos. Als je die doos eenmaal hebt opgebruikt, of als je een andere doos wilt gebruiken, kun je dit pdf-patroonbestand gebruiken dat bedoeld is om op papier te worden afgedrukt, en vervolgens de motorgeleiders uitknippen (boven en onder = links en rechts) en een van de zwenkwielgeleiders. U kunt het papier op zijn plaats plakken terwijl u de gaten maakt, en als ze eenmaal zijn gemaakt, verwijdert u het papieren patroon.

2. Vouw de HyperDuino+R box uit zodat deze plat kan liggen. Dit is waarschijnlijk het moeilijkste deel van het project. U moet de lipjes aan elke kant van de doos een beetje indrukken en optillen uit de sleuven aan de onderkant van de doos. Het kan zijn dat het gebruik van de HyperDuino-schroevendraaier om van de binnenkant van de flap naar buiten te duwen, helpt om de flappen los te maken.

3. Verwijder de helft van de zelfklevende achterkant van het transparante materiaal aan de linkerkant (als het HyperDuino-logo "omhoog" is) en plaats deze in de HyperDuino-doos met de halve omtreklijnen van de sleuven die overeenkomen met de uitsparingen op de doos. Doe je best om de twee horizontale lijnen op één lijn te brengen met de vouwen van de onderkant van de HyperDuino+R-doos.

4. Nadat u de linkerkant van de transparante film hebt geplaatst, verwijdert u de papieren achterkant van de rechterhelft en voltooit u het bevestigen van het patroon.

5. Gebruik de kruiskop van de HyperDuino-schroevendraaier die in uw set zit om kleine gaatjes te maken voor de machineschroeven die de motoren op hun plaats houden. Er zijn twee gaten voor elke motor, plus een gat voor de as van de motor.

6. Ga verder en maak nog twee gaten voor de rolbal.

7. Gebruik voor de assen van de motoren het blauwe plastic gereedschap voor het maken van gaten uit de HyperDuino-set om het eerste kleine gaatje te maken dat is uitgelijnd met de assen van de motoren. Gebruik vervolgens een plastic balpen of iets dergelijks om het gat te vergroten tot een diameter van ongeveer ¼ inch.

8. Plaats een ring op elk van de lange (1 ½”) machineschroeven en duw vanaf de buitenkant van de doos door de gaten voor de motoren. (Er is een beetje stevige druk nodig, maar de schroeven moeten goed door de gaten passen.)

9. Monteer de motor, die 2 kleine gaatjes heeft die passen bij de machineschroeven, op de schroeven en zet hem vast met de moeren. De HyperDuino-schroevendraaier is handig bij het aandraaien van de schroeven, maar draai niet te strak aan tot het punt dat het karton wordt verpletterd.

10. Herhaal dit voor de andere motor.

11. Zoek de velcro-cirkels. Koppel de klittenband (fuzzy) cirkels aan elkaar met de achterkant er nog aan. Verwijder vervolgens de achterkant van de lus (fuzzy) cirkel en bevestig elke cirkel waar je de 3 contouren ziet, elk voor het HyperDuino-bord en de accubak. Verwijder na het plaatsen de backing van de haakcirkel.

12. Plaats nu voorzichtig de HyperDuino met zijn schuimrubberen achterkant en de accubak (gesloten en met de schakelaarkant “naar boven”) op de velcro-cirkels. Druk ze met voldoende kracht naar beneden zodat ze aan de zelfklevende achterkant van de cirkels blijven kleven.

13. U kunt nu de accu- en motordraden bevestigen. Als je goed kijkt, zie je labels naast elk van de 8 motorklemmen, gelabeld A01, A02, B01 en B02. Bevestig de zwarte draad van de bovenste motor (“B”) aan B02, en de rode draad aan B01. Bevestig voor de onderste motor (“A”) de rode draad van de onderste motor (“A”) aan A02 en de zwarte draad aan A01. Om de verbinding tot stand te brengen, steekt u de draad voorzichtig in het gat totdat u voelt dat deze stopt, en tilt u vervolgens de oranje hendel op en houdt u deze open terwijl u de draad nog ongeveer 2 mm verder in het gat duwt. Laat vervolgens de hendel los. Als de draad goed vastzit, komt hij er niet uit als je er zachtjes aan trekt.

14. Bevestig voor de accudraden de rode draad aan Vm van de motorvoedingsconnector en de zwarte draad aan Gnd. Kleine motoren kunnen worden gevoed door de Arduino 9v-batterij, maar een extra batterij, zoals de vier AA-batterijen, kan worden gebruikt om motoren van stroom te voorzien en wordt aangesloten via de 2 terminals linksboven op het HyperDuino+R-bord. De keuze is aan u voor uw specifieke toepassing en wordt geconfigureerd door de "jumper" naar de ene of de andere positie te verplaatsen. De standaardpositie is aan de rechterkant, om de motoren van de 9v-batterij te voorzien. Voor deze activiteiten, waarbij je de vier AA-batterijen hebt toegevoegd, wil je de jumper naar de "linkse" positie verplaatsen.

15. Vouw ten slotte de doos helemaal samen zoals op een van de laatst overgebleven foto's.

16. Dit is een goed moment om de twee ⅜” machineschroeven met ringen vanaf de binnenkant van de doos door de gaten te steken en de rolkogelconstructie met ringen te bevestigen.

17. Bevestig nu de wielen door ze gewoon op de assen te drukken. Let op de wielen op de motorassen, zodat de wielen mooi loodrecht op de assen staan en niet meer scheef staan dan je kunt vermijden. Goed uitgelijnde wielen geven de auto een rechtere baan als hij vooruit rijdt.

18. Het laatste wat je nu moet doen, is een gat maken voor de USB-kabel. Dit is niet zo gemakkelijk om op een mooie manier te doen, maar met een beetje vastberadenheid kun je de klus klaren. Kijk naar de USB-connector op het HyperDuino-bord en de omlijnde doos met het label "USB-kabel". Volg dat visueel naar de zijkant van de doos en gebruik de phillips-punt van de HyperDuino-schroevendraaier om een gat te maken dat zich ongeveer 2,5 cm boven de onderkant van de doos bevindt, en zo goed mogelijk uitgelijnd met het midden van het USB-kabelpad. Als dit niet in het midden is, wordt het later iets moeilijker om de USB-kabel door het gat te steken. Nadat u het gat met de schroevendraaier hebt gestart, vergroot u het verder met het blauwe gereedschap voor het maken van gaten, dan een plastic pencilinder, en ga uiteindelijk naar een Sharpie of een ander gereedschap met de grootste diameter dat je kunt vinden. Als je een Xacto-mes hebt, is dit het beste, maar deze zijn mogelijk niet beschikbaar in de klas.

19. Test de grootte van het gat met het vierkante connectoruiteinde van de HyperDuino USB-kabel. Het gat zal niet erg mooi zijn, maar je moet het groot genoeg maken zodat de vierkante connector er doorheen kan. Opmerking: na het maken van het gat is correctievloeistof ('White-out') een manier om over het donkere karton te schilderen dat door het maken van het gat is blootgelegd.

20. Om het deksel van de doos te sluiten, moet je 2 sneden maken met een schaar waar de flap anders in de motor zou lopen, en de resulterende flap een beetje terugvouwen of helemaal afsnijden.

Stap 3: Een eenvoudig "doolhof-lopend" programma coderen

De eerste programmeeruitdaging zal zijn om een programma te maken dat de auto door een patroon kan "rijden".

Om dit te doen, moet je leren hoe je de iForge-blokprogrammeertaal kunt gebruiken om functies te creëren die de motoren tegelijk besturen om vooruit en achteruit te gaan, en ook om links en rechts te draaien. De afstand die de auto in elk deel van zijn reis aflegt, wordt bepaald door hoe lang de motoren draaien en met welke snelheid, dus je leert ook hoe je die kunt besturen.

In het belang van efficiëntie verwijzen we u in deze tutorial nu naar het document "Coderen met de HyperDuino & iForge".

Dat laat je zien hoe je de iForge-extensie voor Chrome installeert, een account maakt en blokprogramma's bouwt die pinnen op de HyperDuino besturen.

Als je daarmee klaar bent, kom dan hier terug en ga verder met deze tutorial en leer hoe je motoren kunt besturen met behulp van de HyperDuino.

Stap 4: Basis motorbesturing

Aan de bovenkant van het HyperDuino "R" -bord bevinden zich eenvoudig aan te sluiten aansluitingen waarmee u een blote draad van een motor of batterij kunt plaatsen. Dit is zo dat er geen speciale connectoren nodig zijn en dat je eerder in staat bent om batterijen en motoren "out of the box" aan te sluiten.

Belangrijke opmerking: De namen "A01" en "A02" voor de motorconnectoren betekenen NIET dat de analoge pinnen A01 en A02 ze besturen. De "A" en "B" worden alleen gebruikt om motoren "A" en "B" aan te duiden. Digitale I/O-pinnen 3 tot en met 9 worden gebruikt om motoren te besturen die zijn aangesloten op de HyperDuino+R-kaartterminals.

De batterij moet worden gekozen met een vermogen (milliampère-uur) en een spanning die past bij de motoren die u gebruikt. 4 of 6 AA-batterijen in een doos zoals deze zijn typisch:

Voorbeeld van Amazon: 6 AA-batterijhouder met 2,1 mm x 5,5 mm connector 9V-uitgang (afbeelding 2)

Het is belangrijk om de polariteit (positief & negatief) goed aan te sluiten op de Vm (positief) en Gnd (“massa” = negatief). Als u de positieve kabel van een stroombron aansluit op de negatieve (Gnd) ingang van de externe voedingsaansluiting, is er een beschermende diode die de kortsluiting blokkeert en tegelijkertijd zullen de motoren niet worden geactiveerd.

De motorcontroller kan ofwel:

Vier gelijkstroommotoren met één richting aangesloten op A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Opmerking: er kunnen slechts één "A" -motor en één "B" -motor tegelijkertijd zijn ingeschakeld. Het is niet mogelijk om alle vier eenrichtingsmotoren tegelijkertijd aan te zetten.

Pin 8: hoog, Pin 9: laag = Motor A01 “aan”

Pin 8: laag, Pin 9: hoog = Motor A02 “aan”

(Pinnen 8, 9: laag = beide B-motoren uit)

Pin 12: laag, Pin 13: hoog = Motor B01 “aan”

Pin 12: hoog, Pin 13: laag = Motor B02 “aan”

(Pinnen 12, 13: laag = beide B-motoren uit)

Twee bidirectionele gelijkstroommotoren aangesloten op A01/A02 en B01/B02

Pin 8 = hoog, pin 9 = laag = Motor A “vooruit*”

Pin 8 = laag, pin 9 = hoog = Motor A “reverse*”

(Pen 8 = laag, pen 9 = laag = Motor A “uit”)

Pin 12 = hoog, pin 13 = laag = Motor B “vooruit*”

Pin 12 = laag, pin 13 = hoog = Motor B “reverse*”

(Pen 12 = laag, pen 13 = laag = Motor B “uit”)

(*afhankelijk van de polariteit van de motorbedrading en de oriëntatie van de motor, het wiel en de robotauto.)

Een stappenmotor aangesloten op A01/A02/B01/B02 en Gnd

De spannings- en stroomlimieten van de HyperDuino-motorcontroller zijn 15v en 1,2 A (gemiddeld)/3,2 A (piek) op basis van de Toshiba TB6612FNG-motorcontroller-IC.

Motor “A”: Aansluiten op A01 & A02

(Kijk naar de laatste twee foto's voor demonstratie)

Motorsnelheid:

De snelheid van motoren A en B wordt geregeld met respectievelijk pinnen 10 en 11:

Snelheid van motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (of stel pin 10 = HOOG in)

Snelheid van motor B: Pin 11 = PWM 0-255 (of stel pin 11 = HOOG in)

In eenrichtingsbedrijf (vier motoren) werkt de snelheidsregeling van pin 10 voor beide "A" -motoren en pin 11 voor beide "B" -motoren. Het is niet mogelijk om de snelheid van alle vier de motoren onafhankelijk te regelen.

Low-Power Motors (minder dan 400ma)

De motorcontroller kan een externe batterijbron gebruiken van maximaal 15v en 1,5 ampère (momenteel 2,5 ampère). Als u echter een motor gebruikt die op 5-9v kan werken en minder dan 400ma gebruikt, kunt u de zwarte jumper naast de motorvoedingsconnectoren gebruiken en deze naar de "Vin" -positie verplaatsen. De alternatieve positie, “+VM” is voor externe voeding.

Slimme auto-activiteit

Met uw slimme auto in elkaar gezet, kunt u nu doorgaan naar de Smart Car-activiteit waar u leert hoe u uw auto kunt programmeren.