This is an old revision of the document!
Boat + Controller
Introducere
- ce face
- care este scopul lui
- care a fost ideea de la care aţi pornit
- de ce credeţi că este util pentru alţii şi pentru voi
Scopul proiectului este construirea unei bărci controlate de la distanță — o jucărie cu care îți poți petrece timpul liber, care te poate ajuta să te relaxezi și să îți îmbunătățești coordonarea mână-ochi.
Descriere generală
- Giroscopul - folosit pentru a determina inclinatia mainii si astfel a obtine directia de deplasare a barcii.
- Driverul de motoare - este folosit pentru a putea transmite samnalele provenite de la esp-ul barca la o tensiune de maxim 3.3V la o tensiune de maxim 9V necesara pentru a misca motoarele.
- Motoarele sunt folosite pentru deplasarea barcii inainte si inapoi si pentru a putea lua viraje stanga-dreapt.
- Modulul de Wifi integrat pe esp-uri pentru comunicarea intre cele doua folosind protocolul ESP NOW.
Hardware Design
- listă de piese
- scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
- diagrame de semnal
- rezultatele simulării
- 2 X Micro Metal Gearmotor HPCB
- 2 X Plusivo ESP32 and BLE Compatible Wireless Development Board
- Gyroscope OKY3234
- Motor driver drv8838
In partea de sus a imagini se poate observa esp-ul si giroscopul care impreuna formeaza telecomanda barcii.
In partea de jos a schematicului se pot observa esp-ul responsabil de controlul barcii impreuna cu motoarele si driverul pentru ele.
- Esp-controler
- IO21 si IO22 sunt pinii responsabili de comunicarea pe I2C, SDA respectiv SCL.
- 3V3 si GND responsabili de furnizarea energiei pentru modulul Gyroscope OKY3234.
- Gyroscope OKY3234
- SDA si SCL pinii responsabili de comunicarea I2C.
- VCC si GND pinii de alimentare.
- Esp-barca
- IO13 pinul responsabil de starea de stand by a driverului de motoare.
- GND pinul responsabil de masa comuna.
- IO32 si IO33 pinii prin care se controleaza motorul A.
- IO26 si IO27 pinii prin care se controleaza motorul B.
- Driverul drv8838
- STBY pinul responsabil de starea de stand by.
- GND masa comuna cu controlarul.
- AIN1 si AIN 2 pinii care primesc semnalul de control de la controler pentru motorul A.
- BIN1 si BIN 2 pinii care primesc semnalul de control de la controler pentru motorul B.
- AO1 si AO2 pinii ce transmit semnalul de controlo amplificat de la driver la motorul A.
- BO1 si BO2 pinii ce transmit semnalul de controlo amplificat de la driver la motorul B.
Software Design
- mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
- librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
- algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
- (etapa 3) surse şi funcţii implementate
Pentru implementare am folosit extensia platformIO din VSC.
Librarii:
- esp_now.h biblioteca aceasta este pentruca telecomanda si barca comunica prin intermediul protocolului ESP NOW.
- WiFi.h pentru a putea telecomanda sa se conecteze la barca fara a fi nevoie sa hardcodez mac-ul controlarului barcii pe controlarul de pe telecomanda.
- Adafruit_MPU6050.h si Adafruit_Sensor.h aceasta biblioteca este folosita pentru conectarea giroscopului la telecomanda si pentru o mai usoara parsare a datelor.
- Arduino.h biblioteca este folosita pentru functia standard de arduino analogWrite.
Formula folosit pentru inclinatia telecomenzii este urmatorul: $$ \text{Unghi}_{\text{final}} = \alpha \times (\text{Unghi}_{\text{anterior}} + \text{Gyro} \times dt) + (1 - \alpha) \times \text{Pitch}_{acc} $$
- $\text{Unghi}_{\text{final}}$ = unghiul la care este inclinata telecomanda.
- $\alpha$ = cat la mult valoarea data de giroscop este folosita pentru calcularea unghiului (98%).
- $\text{Unghi}_{\text{anterior}}$ = unghiul vechi.
- $\text{Gyro}$ = viteza de rotatie masurata de giroscop.
- $dt$ = timpul scurs de la ultima citire a senzorului.
- $\text{Gyro} \times dt$ = distanta unghiulara, imi spune cat sa rotit telecomanda de la ultima citire.
- $(1 - \alpha)$ = cat la suta din acceleratie folosim pentru corectarea drift-ului.
- $\text{Pitch}_{acc}$ = unghiul brut calculat folosind accelerometrul.
Codul a fost implementat in doua fisiere main unul pentru barca si unul pentru telecomanda.
Main barca, contine urmatoarele functii:
- void controlMotoare(); - seteaza prin PWM viteza mototarelor.
- void my_esp_now_init(); - initializarea protocolului ESP NOW.
- void OnDataRecv(const uint8_t *mac_addr, const uint8_t *data, int data_len); - functia care este apelata cand vin date de la telecomanda.
- void motorDirection(); - seteaza viteza tinta individuala a fiecarui motor in functie de directia aleasa.
- void tranzitieMotoare(); - incrementeaza viteza curenta pana la viteza tinta.
- void setup(); - este functia unde sunt apelate initializarile pentru esp si pinii GPIO.
- void loop(); - este ciclul de functionare al barcii.
Main telecomanda, contine urmatoarele functii:
- void init_esp_now_mod(); - initializarea protocolului ESP NOW.
- void ScanForSlave(); - scaneaza prin wifi daca barca este pornita.
- void OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status); - functia prin care ESP NOW trimite date.
- void init_gyro(); - initializarea giroscopului.
- void getGyroAngles(); - returneaza unghiul curent al telecomenzii.
- uint8_t commandFromController(); - trimite prin ESP NOW o directie barcii conform unghiului telecomenzii.
- uint8_t command(); - functie pentru debug citeste prin USART comenzi pentru directie si le trimite barcii.
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
.
Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea Add Images or other files. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul :pm:prj20??:c? sau :pm:prj20??:c?:nume_student (dacă este cazul). Exemplu: Dumitru Alin, 331CC → :pm:prj2009:cc:dumitru_alin.
Jurnal
Imagini prototip
Telecomanda si barca sunt momentan o o singura unitate:
In prima imagine “telecomanda” este inclinata spre fata deci ambele motoare vor primi putere pentru a merge inainte, iar in cea de a doua imagine “telecomanda” este inclinata spre stanga deci doar motorul din dreapta va primi putere pentru a vira la stanga.
Bibliografie/Resurse
