एक बार प्लाईवुड, एटमेगा, हाँ रास्पबेरी

परिचय।

मैं गणितीय सॉफ़्टवेयर के परीक्षण के लिए नकली-अप डिज़ाइन और विकसित करता हूं। लेआउट विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन के मोबाइल प्लेटफ़ॉर्म (गाड़ियां) हैं। एक नियम के रूप में, ट्रॉली एक एकल कार्य करते हैं - वे लक्ष्य उपकरण (स्कैनिंग रेंजफाइंडर, वीडियो कैमरा, एक नियंत्रण प्रणाली के साथ लैपटॉप, आदि) के वाहक हैं। सभी ट्रॉलियों का एक पूर्ण समाधान है और धातु या प्लास्टिक से बना है और इंजनों को नियंत्रित करने और सेंसर से विभिन्न जानकारी एकत्र करने के लिए जिम्मेदार एक निम्न-स्तरीय नियंत्रण प्रणाली है।


तैयार ट्रॉलियों के साथ, कई महत्वपूर्ण समस्याएं हैं:

1. लक्ष्य कार्य को पूरा करने के लिए आवश्यक उपकरण स्थापित करना मुश्किल है। अक्सर, काम की प्रक्रिया में, उपयोग किए जाने वाले उपकरणों का नामकरण और इसका स्थान बदल सकता है। मेटल बॉडी को ड्रिल करना, देखना और संशोधित करना बहुत समय लेने वाली प्रक्रिया है। पारंपरिक और दो तरफा टेप "हमारा सब कुछ है," इसके सभी परिणामों के साथ।
2. प्रत्येक ट्रॉली की अपनी नियंत्रण प्रणाली है, जो डेवलपर को हार्डवेयर और नियंत्रण प्रणाली से जोड़ती है और प्रोग्रामर के कीमती समय का एक महत्वपूर्ण हिस्सा लेती है।
3. गाड़ियों और उनके घटकों की उच्च लागत। जल्दी से तैयार समाधान और स्पेयर पार्ट्स खरीदने में असमर्थता।

यह सब एक पूरी तरह से प्राकृतिक विचार का कारण बना कि हमें घटकों से एक सार्वभौमिक और बहुत महंगे मंच की आवश्यकता नहीं है, जैसा कि वे कहते हैं, पास के स्टोर से, एक सरल और एकीकृत नियंत्रण इंटरफ़ेस के साथ मनमाने ढंग से उपकरणों की पीड़ारहित स्थापना की संभावना। कार्ट का निर्माण आसान और इकट्ठा करना आसान होना चाहिए। एक नियम के रूप में, लेआउट पर कोई सख्त आवश्यकताएं लागू नहीं होती हैं, इसके लिए यह लेआउट है।

संकल्पना।

बुद्धिशीलता के परिणामस्वरूप, भविष्य के मंच की अवधारणा का जन्म हुआ:

1. पहिया सूत्र 6 पहियों, सभी अग्रणी। डिजाइन को सरल बनाने के लिए, एक सक्रिय निलंबन की आवश्यकता नहीं है। इसी समय, सभी बोर्ड इंजन समानांतर में जुड़े हुए हैं, जो भविष्य में एकल नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करके कम पहियों के साथ गाड़ियां बनाना संभव बना देगा।
2. ट्रॉली मामला आसान-से-संभाल सामग्री से बना है जो आपको आवश्यक उपकरण स्थापित करने और संचार करने के लिए अपेक्षाकृत जल्दी से अनुमति देता है।
3. UART या USB (वर्चुअल कॉम्पोर्ट) के माध्यम से कार्ट कंट्रोल - आप एक लैपटॉप, सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर, रेडियो मॉड्यूल कनेक्ट कर सकते हैं।
4. गियरमोटर, पहिए, इलेक्ट्रॉनिक्स, बैटरी निकटतम निकटतम स्टोर से।

मैं POLOLU Dagu वाइल्ड थंपर ऑल-टेरेन चेसिस से तैयार मंच का भी उल्लेख करना चाहूंगा।

इस मंच ने हमारी अवधारणा को यथासंभव अनुकूल बनाया, यहां तक ​​कि धातु के मामले की उपस्थिति को बड़ी संख्या में बढ़ते छेदों द्वारा मुआवजा दिया गया, उपकरण की स्थापना से कोई समस्या नहीं हुई। लेकिन एक करीबी परिचित के साथ, महत्वपूर्ण डिजाइन दोष दिखाई दिए। मुख्य और मुख्य बिंदु पहिया और गियर मोटर की अभिव्यक्ति है, जो किसी भी आलोचना का सामना नहीं करता है।



मुख्य भार फिसलने वाले असर पर पड़ता है जिसमें गियरमोटर का आउटपुट शाफ्ट घूमता है और लंबे समय तक उपयोग और गहन भार के साथ यह इकाई विफल होने की गारंटी है।



दूसरा बिंदु शाफ्ट-टू-व्हील एडेप्टर है, यह तत्व पीतल से बना है और शाफ्ट पर एक बड़े बैकलैश के साथ बैठता है, परीक्षणों के दौरान असामान्य नहीं है, पहियों में से एक आंदोलन के दौरान शाफ्ट से उड़ गया।

सारांश के रूप में, मैं कहना चाहता हूं कि हमारी समस्याओं को हल करने के लिए एक मंच के रूप में, डागू वाइल्ड थम्पर उपयुक्त नहीं है।

लेकिन, जैसा कि वे कहते हैं, कोई चांदी का अस्तर नहीं है। इस ट्रॉली में गियरमोटर और पहिए स्वयं घटकों के रूप में काफी उपयुक्त हैं, आपको केवल एक अक्ष के साथ एक विश्वसनीय असर ब्लॉक का डिज़ाइन और निर्माण करना होगा, जो पूरे भार पर लगेगा।

मंच।

मोटर का पहिया।

असर ब्लॉक संस्थान के उत्पादन आधार पर निर्मित किया गया था।



दो बीयरिंगों को ब्लॉक बॉडी में दबाया जाता है, एक कुंडलाकार ताला के साथ एक अक्ष, गियर मोटर के लिए एक एडाप्टर।









डागू वाइल्ड थंपर पैरेंट कार्ट से व्हील और गियर मोटर।

यूनिट गंभीर भार को समझने में सक्षम एक बहुत विश्वसनीय इकाई बन गई। एकमात्र और शायद बहुत महत्वपूर्ण एक: इस इकाई के निर्माण के लिए एक सीएनसी मिलिंग मशीन और एक योग्य विशेषज्ञ की आवश्यकता होती है। तस्वीरों में, मोटर में शाफ्ट पर एक वृद्धिशील एनकोडर होता है।

आवास।

मामले के लिए इष्टतम सामग्री, कुछ विचार-विमर्श के बाद, (आश्चर्य, आश्चर्य) प्लाईवुड था। ड्राइंग, बहुतायत से स्टैरेन से सुसज्जित, कुछ समय बाद एक भौतिक उपस्थिति प्राप्त कर ली।





शीट सामग्री के लेजर कटिंग की उपलब्धता के साथ, ऐसे मामलों के पूरे बैच का निर्माण मुश्किल और महंगा नहीं था। ड्रिलिंग, आराधना, विभिन्न प्रकार के उपकरण और इस मामले के अन्य संशोधनों (लंबे समय तक पीवीए गोंद और स्वयं-टैपिंग शिकंजा) को पेंच करना कोई कठिनाइयों को प्रस्तुत नहीं करता है।

मंच सभा।

बॉडी को स्प्रे पेंट से रंगा गया है। मध्यम इंजनों में क्रांतियों की संख्या की गणना के लिए वृद्धिशील एनकोडर शामिल हैं। आरसी मॉडल के लिए मोटर कनेक्टर मानक हैं।

निचले स्तर की नियंत्रण प्रणाली।

नियंत्रण प्रणाली की ट्रॉली के समान आवश्यकताएं हैं: घटकों की पहुंच और निर्माण में आसानी। कलेक्टर मोटर्स के प्रबंधन के लिए तैयार समाधान बहुत सारे हैं। एक ही POLOLU में कई उपयुक्त विकल्प हैं, लेकिन एक महत्वपूर्ण बिंदु है - आपको पूरे सिस्टम के लिए एक "USB कॉर्ड" की आवश्यकता है।

मैं लंबे समय से ATMEL कंट्रोलर और असेंबलर के साथ दोस्त रहा हूं, एक छोटा प्रिंटेड सर्किट बोर्ड बनाना भी कोई समस्या नहीं है। बोर्ड के डिजाइन और निर्माण को आसान बनाने के लिए, मैं ऑफ-द-शेल्फ माइक्रोप्रोसेसर मॉड्यूल का उपयोग करता हूं। मॉड्यूल ARDUINO नैनो Atmega328 का उपयोग किया गया था। मॉड्यूल आकार में छोटा है और बोर्ड पर, प्रोसेसर के अलावा, एक FT232RL चिप है, जो यूएसबी संचार, तथाकथित वर्चुअल कॉम पोर्ट प्रदान करता है। इनसाइट्स से, उनके पूर्व जीवन से जुड़ी हर चीज को मिटा दिया गया (मुझे Arduino के लिए माफ कर दिया) और एक मुद्रित सर्किट बोर्ड आवश्यक बंधन के साथ बनाया गया था और एक नया फर्मवेयर अपलोड किया गया था।



इस योजना में शामिल हैं:

1. USB इंटरफ़ेस के साथ माइक्रोप्रोसेसर मॉड्यूल ARDUINO मिनी Atmega328।
2. पीडब्लूएम नियंत्रण के साथ दो एच-ब्रिज पावर ट्रांजिस्टर।
3. ली-पो बैटरी के निर्वहन की निगरानी के लिए वर्तमान सेंसर और वोल्टेज सेंसर।
4. सिस्टम ऑपरेटिंग मोड को इंगित करने के लिए एलईडी।
5. बाहरी शक्ति और मोटर्स के लिए कनेक्टर्स।
6. वृद्धिशील मोटर एनकोडर के लिए कनेक्टर्स।
7. एडीसी नियंत्रक के इनपुट से जुड़े एनालॉग सेंसर को जोड़ने के लिए कनेक्टर्स।
8. UART इंटरफ़ेस कनेक्टर।

फर्मवेयर असेंबलर में लिखा गया है और एक कमांड प्रोसेसर है, जो कि UART (USB) के माध्यम से मापदंडों के साथ एक टेक्स्ट कमांड प्राप्त होता है, नियंत्रक प्रक्रिया करता है और इसे निष्पादित करता है (उदाहरण के लिए: स्टारबोर्ड इंजन को वोल्टेज नाममात्र मूल्य का 25% देते हैं), विपरीत दिशा में नियंत्रक एनकोडर मान, बैटरी वोल्टेज, एडीसी रीडिंग आदि भेजता है।

परिणामस्वरूप, हमारे पास कार्ट के लिए एक UART (USB) नियंत्रण चैनल है जिसके माध्यम से पाठ नियंत्रण आदेश भेजे जाते हैं और हमें प्रतिसाद लाइनें मिलती हैं, जिसमें टेलीमेट्री और सेवा डेटा शामिल हैं। इस इंटरफ़ेस के साथ उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला, रेडियो मॉडेम (एक्स-बी) से लेकर टैबलेट कंप्यूटर तक। मैं प्रबंधन प्रणाली पर अधिक विस्तार से ध्यान नहीं दूंगा, क्योंकि यह एक अलग लेख का विषय है। लेकिन एक उच्च स्तरीय नियंत्रण प्रणाली के रूप में UART से जुड़े उपकरणों में से एक के बारे में, मैं आगे चर्चा करूंगा।

रास्पबेरी, वह एक शीर्ष-स्तरीय प्रबंधन प्रणाली है।

बेशक, हम रास्पबेरी पाई के बारे में बात कर रहे हैं। सस्ती, सस्ती, कॉम्पैक्ट, लिनक्स। बोर्ड पर सब कुछ है, और यूएसबी के माध्यम से क्या जुड़ा नहीं है।

कार्ट कंट्रोल एल्गोरिदम को आधुनिक ग्राफिकल इंटरफ़ेस का उपयोग करके सीधे कार्ट पर ही प्रोग्राम किया जा सकता है। बस अपने मॉनिटर और कीबोर्ड में प्लग इन करें। एक वायलिन वादक को कंप्यूटर की आवश्यकता नहीं होती है! इसी समय, रास्पबेरी से निम्न-स्तरीय नियंत्रक को प्रोग्राम करना संभव है, यह प्रोग्रामर, संबंधित कंपाइलरों और स्टॉक में विकास के वातावरण को जोड़ने के लिए पर्याप्त है।

हम रसभरी और आर्डिनो से जुड़ते हैं।

रास्पबेरी के GPIO कनेक्टर में UART, I2C, SPI, + 5V पावर और सिर्फ पैर हैं।



हम अपने Arduino निम्न-स्तरीय नियंत्रण प्रणाली को UART रास्पबेरी पिंस से जोड़ते हैं। केवल एक चीज: रास्पबेरी 3.3 वोल्ट है, और माइक्रोकंट्रोलर 5 वोल्ट तर्क देता है , आप एक एडाप्टर के बिना तार्किक स्तरों के समन्वय के साथ नहीं कर सकते। और जब से आपको एक निश्चित एडाप्टर बोर्ड को बाड़ने की आवश्यकता होती है, तो यह अन्य GPIO पिन का उपयोग करने के लिए समझ में आता है।
I2c बस को स्क्वैंडिंग के शीर्ष पर छोड़ दें, जब प्रकृति में इस बस से बड़ी संख्या में सेंसर जुड़े होते हैं। नतीजतन, एडेप्टर बोर्ड पर गायरोस्कोप और एक्सेलेरोमीटर के साथ एक अद्भुत उपकरण स्थापित किया गया है - एक पूर्ण नेविगेशन मॉड्यूल। रास्पबेरी माइक्रो यूएसबी कनेक्टर के माध्यम से संचालित होते हैं, जो बहुत सुविधाजनक नहीं है, क्योंकि कनेक्टर खुद ही टिमटिमाता है और हमेशा हाथ में नहीं होता है, परिणामस्वरूप, एक बाहरी + 5 वी कनेक्टर एडाप्टर के लिए आउटपुट होता है।





एडेप्टर बोर्ड इस तरह से बनाया गया है कि सब कुछ प्लास्टिक के मामले में फिट बैठता है, और पिन UART और बिजली की आपूर्ति + 5v को बाहर लाया जाता है।



मैं अलग से रसभरी के पोषण का उल्लेख करना चाहता हूं, यह सख्ती से यूएसबी कनेक्टर से आने वाले 5 वोल्ट तक सीमित है, निर्णय विवादास्पद है, लेकिन कुछ भी नहीं किया जाना है। इस उद्देश्य के लिए मैं शौकिया रेडियो मॉडल में इस्तेमाल किए गए बीईसी स्टेबलाइजर का उपयोग करता हूं, इसका एक छोटा आकार है, शक्ति (3 ए) एक बड़े मार्जिन के साथ पर्याप्त है और हमारी आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करता है।

फुल बॉडी किट।

1. Atmega328 नियंत्रक पर आधारित निम्न-स्तरीय नियंत्रण प्रणाली।
2. वृद्ध एन्कोडर के साथ गियरमोटर्स (बाएं और दाएं तरफ)
3. एनालॉग आउटपुट के साथ IR दूरी सेंसर शाफ़्ट GP2Y0A02YK0F
4. ली-पो बैटरी 7.4 वी
5. 5V बिजली की आपूर्ति स्टेबलाइजर।
6. रास्पबेरी पाई शीर्ष-स्तरीय प्रबंधन प्रणाली
7. रास्पबेरी पाई के हिस्से के रूप में UART एडॉप्टर और i2c नेविगेशन मॉड्यूल।
8. यूएसबी वाई-फाई मॉड्यूल।
9. यूएसबी वेब कैमरा।

रचनात्मकता के लिए किस तरह की स्वतंत्रता की कहानी बोर्ड पर लिनक्स के साथ वाई-फाई ट्रॉली और सभी प्रकार के बन्स का एक गुच्छा स्पष्ट रूप से इस लेख के दायरे से परे है। इस भाग के साथ, मुझे लगता है कि सब कुछ स्पष्ट है।

परिणाम।

अंत में, मैं कहना चाहता हूं कि कार्य हल हो गया था। हमारे पास ट्रॉली एक ऐसे मामले के साथ है जो सस्ती घटकों से "दया नहीं" है। एकमात्र अपवाद असर ब्लॉक है, लेकिन यह विश्वसनीयता और वहन क्षमता के लिए कीमत है, गाड़ी बहुत भारी उपकरण ले जा सकती है। निम्न-स्तरीय नियंत्रण प्रणाली आसानी से इंजनों की संख्या और जुड़े सेंसर की सीमा के अनुसार, साथ ही साथ उच्च-स्तरीय प्रणाली: रास्पबेरी पाई (UART) या लैपटॉप (USB) के साथ आसानी से एकीकृत हो जाती है। रास्पबेरी पाई एक शीर्ष-स्तरीय नियंत्रण प्रणाली के रूप में सब कुछ कर सकती है जो आपको उपयोगी उपकरणों के एक पूरे गुच्छा को जोड़ने की अनुमति देती है और वास्तव में इस उपकरण के साथ काम कर सकती है , एक सी भाषा संकलक और एक पेटू ग्राफिकल शेल शामिल है।