โปรเจค หุ่นยนต์เดินตามเส้น 4WD 3 เซ็นเซอร์ CTRT5000

.

หุ่นยนต์เดินตามเส้น 4WD 3 เซ็นเซอร์ CTRT5000 
อุปกรณ์ที่ต้องใช้ก็คือ

     1. 4WD Smart Robot Car Chassis Kits

     2. Arduino UNO R3 - Made in italy

     3. Arduino Sensor Shield V5.0

     4. Motor Drive Module L298N

     5. สาย Jumper Female to Male ยาว 20cm.

     6. สาย Jumper Female to Female ยาว 20cm.

     7. รางถ่านแบบ 18650 ใส่ถ่าน 2 ก้อน

     8. แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 จำนวน 2 ก้อน

     9. เสารองแผ่นพีซีบีโลหะแบบเหลี่ยม 6 mm 8 ชิ้น

     10. สกรูหัวกลมน็อตตัวเมีย ขนาด 3มม ยาว12มม. 10 ตัว

     11. เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด (ON / OFF Rocker Switch)
   
     12. 3 Channel CTRT5000 Track Sensor Infrared Line Module

     13. สายไฟแดงดำ ขนาด 22AWG


เริ่มด้วย ต่อสายไฟสำหรับมอเตอร์ ทั้ง 4 ตัว ที่ 4WD smart car chassis ให้มา โดยให้ ขั้วลบ สายไฟสีดำ อยู่ด้านบน เหมือนกันทั้ง 4 ตัว


ประกอบเข้ากับ โครง ชิ้นที่ 1 ของ 4WD smart car chassis ดังรูป



ประกอบ น็อต 6 จุด สำหรับ วาง โครง ชิ้นที่ 2


ประกอบ บอร์ด Motor Drive Module L298N ลงที่ โครง ชิ้นที่ 1


เชื่อมสายไฟ ของ มอเตอร์ ด้านบน สายสีดำ ขั้ว -  ของมอเตอร์ ตัวที่1 เข้า กับมอเตอร์ ตัวที่2 และ สายสีแดง ขั้ว+  ของมอเตอร์ ตัวที่1 เข้า กับมอเตอร์ ตัวที่2 และ เช่นกันทำที่ มอเตอร์ คู่ด้านล่างด้วย เพื่อให้เหมือนมีมอเตอร์ จาก 4 ตัว เหลือ 2 ตัว

จากนั้น ประกอบสายไฟ ของมอเตอร์ ทั้ง 2 ตัว เข้ากับ บอร์ด L298N ดังรูป



ประกอบ โครงชิ้นที่ 2 เข้าที่ ด้านบนของ โครงชิ้นที่ 1 และ ประกอบ บอร์ด Arduino UNO R3 ลงที่โครงชิ้นที่ 2 ซึ่งอยู่ชั้นบน


ประกอบ บอร์ด Arduino Sensor Shield V5.0 ลงที่ บอร์ด Arduino UNO R3



ประกอบ รางถ่านแบบ 18650 และ เชื่อมต่อ วงจรตามรูป



หมายเหตุ : ถ้ามี Jumper อยู่ที่ขา ENA และ ENB ของ บอร์ด L298N  ให้ถอดออก




การเชื่อมต่อระหว่าง บอร์ด Arduino Sensor Shield V5.0 กับ บอร์ด L298N  


*** VCC ของ Arduino Sensor Shield V5.0  คือ V ***



หลังจากนั้นให้ทดสอบเบื้องต้น ว่าการหมุนของล้อถูกต้องหรือไม่
โดย

เปิดโปรแกรม Arduino (IDE) และ Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด Arduino UNO R3



// Motor A pins (enableA = enable motor, pinA1 = forward, pinA2 = backward)
int enableA = 3;
int pinA1 = 6;
int pinA2 = 7;

//Motor B pins (enabledB = enable motor, pinB2 = forward, pinB2 = backward)
int enableB = 5;
int pinB1 = 8;
int pinB2 = 9;

//This lets you run the loop a single time for testing
boolean run = true;

void setup() {
 pinMode(enableA, OUTPUT);
 pinMode(pinA1, OUTPUT);
 pinMode(pinA2, OUTPUT);

 pinMode(enableB, OUTPUT);
 pinMode(pinB1, OUTPUT);
 pinMode(pinB2, OUTPUT);
}
void loop() {
  if (run) {
    delay(2000);
    enableMotors();
    //Go forward
    forward(200);
    //Go backward
    backward(200);
    //Turn left
    turnLeft(400);
    coast(200);
    //Turn right
    turnRight(400);
    coast(200);
    //This stops the loop
    run = false; 
  }
}

//Define high-level H-bridge commands

void enableMotors()
{
 motorAOn();
 motorBOn();
}

void disableMotors()
{
 motorAOff();
 motorBOff();
}

void forward(int time)
{
 motorAForward();
 motorBForward();
 delay(time);
}

void backward(int time)
{
 motorABackward();
 motorBBackward();
 delay(time);
}

void turnLeft(int time)
{
 motorABackward();
 motorBForward();
 delay(time);
}

void turnRight(int time)
{
 motorAForward();
 motorBBackward();
 delay(time);
}

void coast(int time)
{
 motorACoast();
 motorBCoast();
 delay(time);
}

void brake(int time)
{
 motorABrake();
 motorBBrake();
 delay(time);
}
//Define low-level H-bridge commands

//enable motors
void motorAOn()
{
 digitalWrite(enableA, HIGH);
}

void motorBOn()
{
 digitalWrite(enableB, HIGH);
}

 //disable motors
void motorAOff()
{
 digitalWrite(enableB, LOW);
}

void motorBOff()
{
 digitalWrite(enableA, LOW);
}

 //motor A controls
void motorAForward()
{
 digitalWrite(pinA1, HIGH);
 digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABackward()
{
 digitalWrite(pinA1, LOW);
 digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

//motor B controls
void motorBForward()
{
 digitalWrite(pinB1, HIGH);
 digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBackward()
{
 digitalWrite(pinB1, LOW);
 digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

//coasting and braking
void motorACoast()
{
 digitalWrite(pinA1, LOW);
 digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABrake()
{
 digitalWrite(pinA1, HIGH);
 digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

void motorBCoast()
{
 digitalWrite(pinB1, LOW);
 digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBrake()
{
 digitalWrite(pinB1, HIGH);
 digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

ถอดสาย USB ระหว่าง Arduino กับ คอมพิวเตอร์ออก และ หาอุปกรณ์ที่สามารถยกตัวรถ 4WD smart car chassis ขึ้นแล้ว ล้อไม่แตะพื้น เพือทดสอบการหมุนของล้อว่าถูกต้องหรือไม่

ใส่ แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 จำนวน 2 ก้อน ไปที่ รางถ่าน และ ตรวจสอบขั้วของแบตเตอรี่ ใส่ถุกต้องหรือไม่



โปรแกรมนี้จะทำงานเพียง 1 ครั้ง ถ้าต้องการทดลองใหม่ให้ถอด แบตเตอรี่ออก (หรือ ปิดเปิด สวิทช์ไฟใหม่) แล้วใส่เข้าไปใหม่ เมื่อล้อหมุน ตรวจสอบการหมุน ขอล้อต่างๆถูกต้องหรือไม่ ถ้าต่อวงจรถูกต้อง ล้อ ทั้งสองข้างจะหมุนไปข้างหน้า 1ครั้ง กลับหลัง 1 ครั้ง และ เดินหน้าอีกหนึ่งครั้งแล้วจึงหยุด ถ้าไม่ถูกต้องให้แก้ไข เช่นการต่อขั้วของมอเตอร์ผิด เป็นต้น

ถ้าทุกอย่างถูกต้อง ทดลอง ยกลงวางที่พื้นแล้วทดสอบ อีกครั้ง ถอด แบตเตอรี่ออก (หรือ ปิดเปิด สวิทช์ไฟใหม่) แล้วใส่เข้าไปใหม่ ถ้าทุกอย่างถูกต้อง รถจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า-ถอยหลัง แล้ว เลี้ยวซ้าย แล้ว จึงกลับสู่ตำแหน่งเดิม

จากนั้นประกอบ 3 Channel CTRT5000 เข้ากับ บอร์ด Arduino Sensor Shield V5.0



การเชื่อมต่อระหว่าง บอร์ด Sensor Shield กับ บอร์ดเซ็นเซอร์ CTRT5000


Arduino Shield ->  
CTRT5000

V -> VCC
G -> GND
D2 -> L
D10 -> C
D4 -> R





เพื่อให้ เซ็นเซอร์ อยู่ใกล้พื้น และ  ตรวจจับเส้นได้ดียิ่งชึ้น จึงใช้ เสารองแผ่นพีซีบีโลหะแบบเหลี่ยม 6  mm. ใสระหว่างตัวรถกับ  3 Channel CTRT5000





ภาพรวมการต่อ โปรเจค หุ่นยนต์เดินตามเส้น 4WD 3 เซ็นเซอร์ CTRT5000




หลักการทำงานของ เซ็นเซอร์ CTRT5000 ก็คือถ้าพบพื้นสีขาว ค่าที่อ่านได้ = 1 (NOLINE) และ เมื่อพบเทปสีดำ ค่าที่อ่านได้  = 0 (LINE)

เราจึงะนำค่าที่แตกต่างกันของเซ็นเซอร์ ทั้ง 3 ตัว  มาใช้เป็นเงื่อนไขตัวอย่างในการเขียนโปรแกรม ดังนี้


 L - C - R
 1 - 0 - 1 ให้หุ่นยนต์เดินหน้า
 0 - 1 - 1 ให้หุ่นยนต์เลี้ยวซ้าย
 1 - 1 - 0 ให้หุ่นยนต์เลี้ยวขวา
 0 - 0 - 0 ให้หุ่นยนต์หยุด
 1 - 1 - 1 ให้หุ่นยนต์ถอยหลัง
 0 - 0 - 1 ให้หุ่นยนต์เลี้ยวซ้าย 90 องศา
 1 - 0 - 0 ให้หุ่นยนต์เลี้ยวขวา 90 องศา



จากนั้นทดสอบ หุ่นยนต์เดินตามเส้น 4WD 3 เซ็นเซอร์ CTRT5000 ได้โดย  Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด Arduino UNO R3

// connect the sensors to digital pins
#define LEFT_SENSORPIN 2
#define CENTER_SENSORPIN 10
#define RIGHT_SENSORPIN 4

// do you have black line on white ground or white line on black ground?
#define LINE LOW
#define NOLINE HIGH

// define some symbolic constants for our driving directions
enum {GO_AHEAD, GO_LEFT, GO_RIGHT, STOP, GO_POWERLEFT, GO_POWERRIGHT, GO_BACK};

// Motor A pins (enableA = enable motor, pinA1 = forward, pinA2 = backward)
int enableA = 3;
int pinA1 = 6;
int pinA2 = 7;

//Motor B pins (enabledB = enable motor, pinB2 = forward, pinB2 = backward)
int enableB = 5;
int pinB1 = 8;
int pinB2 = 9;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("*** LINE FOLLOWER ***");
  pinMode(LEFT_SENSORPIN,INPUT);
  pinMode(CENTER_SENSORPIN,INPUT);
  pinMode(RIGHT_SENSORPIN,INPUT);

 pinMode(enableA, OUTPUT);
 pinMode(pinA1, OUTPUT);
 pinMode(pinA2, OUTPUT);

 pinMode(enableB, OUTPUT);
 pinMode(pinB1, OUTPUT);
 pinMode(pinB2, OUTPUT);

}

void loop()
{

//Run the motors at slightly less than full power

enableMotors();
analogWrite(enableA, 120);  // ปรับความเร็วหุ่นยนต์
analogWrite(enableB, 120); // ปรับความเร็วหุ่นยนต์

// read input from sensors
  byte leftSensor=digitalRead(LEFT_SENSORPIN);
  byte centerSensor=digitalRead(CENTER_SENSORPIN);
  byte rightSensor=digitalRead(RIGHT_SENSORPIN);

  // calculate direction
  byte goDirection;
  // if only center sensor detects line, go straight ahead
  if (leftSensor==NOLINE && centerSensor==LINE && rightSensor==NOLINE)
      goDirection= GO_AHEAD;
  // if only left sensor detects line, turn left
  else if (leftSensor==LINE && centerSensor==NOLINE && rightSensor==NOLINE)
      goDirection= GO_LEFT;
  // if only right sensor detects line, turn right  
  else if (leftSensor==NOLINE && centerSensor==NOLINE  && rightSensor==LINE)
      goDirection= GO_RIGHT;
  // if no sensor detects any line: we are either finished or out of control and will stop  
  else if (leftSensor==LINE && centerSensor==LINE && rightSensor==LINE)
      goDirection= STOP;
  else if (leftSensor==NOLINE && centerSensor==NOLINE && rightSensor==NOLINE)
      goDirection= GO_BACK;
  // if left and center sensor detect line, must be 90° turn to the left
  else if (leftSensor==LINE && centerSensor==LINE && rightSensor==NOLINE)
      goDirection= GO_POWERLEFT;
  // if right and center sensor detect line, must be 90° turn to the right
  else if (leftSensor==NOLINE && centerSensor==LINE && rightSensor==LINE)
      goDirection= GO_POWERRIGHT;


  // Now we have found the direction,
  // show it on Serial and control motors accordingly
  switch (goDirection)
  {
    case GO_AHEAD:
      Serial.println("Go ahead");
      forward(1);
   
      break;
    case GO_RIGHT:
      Serial.println("Turn right");
      turnRight(10);
   
      break;
    case GO_LEFT:
      Serial.println("Turn left");
       turnLeft(10);
   
      break;
    case STOP:
      Serial.println("No line detected - STOP!");
        coast(600);
       disableMotors();
      break;
    case GO_BACK:
      Serial.println("No line detected - BACK!");
     
     backward(1);

      break;
    case GO_POWERLEFT:
      Serial.println("Power-turn 90 degrees left");
      coast(10);
      turnLeft(600);
 
      break;
    case GO_POWERRIGHT:
      Serial.println("Power-turn 90 degrees right");
       coast(10);
       turnRight(600);
   
      break;

  }
}


//Define high-level H-bridge commands

void enableMotors()
{
 motorAOn();
 motorBOn();
}

void disableMotors()
{
 motorAOff();
 motorBOff();
}

void forward(int time)
{
 motorAForward();
 motorBForward();
 delay(time);
}

void backward(int time)
{
 motorABackward();
 motorBBackward();
 delay(time);
}

void turnLeft(int time)
{
 motorABackward();
 motorBForward();
 delay(time);
}

void turnRight(int time)
{
 motorAForward();
 motorBBackward();
 delay(time);
}

void coast(int time)
{
 motorACoast();
 motorBCoast();
 delay(time);
}

void brake(int time)
{
 motorABrake();
 motorBBrake();
 delay(time);
}
//Define low-level H-bridge commands

//enable motors
void motorAOn()
{
 digitalWrite(enableA, HIGH);
}

void motorBOn()
{
 digitalWrite(enableB, HIGH);
}

 //disable motors
void motorAOff()
{
 digitalWrite(enableB, LOW);
}

void motorBOff()
{
 digitalWrite(enableA, LOW);
}

 //motor A controls
void motorAForward()
{
 digitalWrite(pinA1, HIGH);
 digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABackward()
{
 digitalWrite(pinA1, LOW);
 digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

//motor B controls
void motorBForward()
{
 digitalWrite(pinB1, HIGH);
 digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBackward()
{
 digitalWrite(pinB1, LOW);
 digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

//coasting and braking
void motorACoast()
{
 digitalWrite(pinA1, LOW);
 digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABrake()
{
 digitalWrite(pinA1, HIGH);
 digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

void motorBCoast()
{
 digitalWrite(pinB1, LOW);
 digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBrake()
{
 digitalWrite(pinB1, HIGH);
 digitalWrite(pinB2, HIGH);
}


วีดีโอผลลัพธ์การทำงานของ โปรเจค หุ่นยนต์เดินตามเส้น 4WD 3 เซ็นเซอร์ CTRT5000

.