Automaticky ˇr´ızený model vozu s pˇr´ısavným systémem

(1)

Automaticky ˇ r´ızen´ y model vozu s pˇ r´ısavn´ ym syst´ emem

Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

M10000175

Studijn´ı program: B2646 – Informaˇcn´ı technologie Studijn´ı obor: 1802R007 – Informaˇcn´ı technologie Autor pr´ace: Petr Najman

Vedouc´ı pr´ace: Ing. Jan Koprnick´y, Ph.D.

(2)

Automatically controlled car model with suction system

Bachelor thesis

M10000175

Study programme: B2646 – Information Technology Study branch: 1802R007 – Information Technology

Author: Petr Najman

Supervisor: Ing. Jan Koprnick´y, Ph.D.

(3)

TECHNICKÁ UNIVERZITAV LIBERCI

Fakulta

mechatroniky,

informatiky

a mezioborových

studií

Akademický rok: 2OL4/2OL5

zAD

^tvÍ snKAlÁŘsxp ^pnÁcp

(eRoJEKTU,

UtvtĚlEcxÉHo oíLA, uuĚr,pcxÉHo vÝxoNu)

Jméno a

příjmení: Petr Najman

Osobní

číslo:

^M10000175

Studijní

program:

B.2646 Informační technologie Studijní

obor:

Informační technologie

Název

tématu: Automaticky řízený

model vozu s

přísavným

systémem Zadávající katedra:

Ústav mechatroniky

a technické

informatiky

Zásady pro vypracování:

1. Seznamte se s elektromechanickými částmi podvozku a řídicí ^jednotkou.

2. Zana|yzujte energetické požadavky přísavného systému pro model vozlJ.

3. Upravte hw systému, navrhněte algoritmus řízení a vytvořte odpovídající software pro řídicí jednotku modelu vozu,.

4. Funkční model vyzkoušejte na laboratorní testovací dráze.

(4)

Forma zpracování bakalářské práce:

tištěná/elektronická

Seznam odborné literatury:

[r]

Ďaab,

S.;

Kreidel, M.:

Senzory a

měřicí

obvody.

Praha

:

ČVUT,

druhé

vydání,

1999,

ISBN

80-01-02067-6.

[2]

Vít, Jakub.

Samořízené elektrické auto.

Liberec,

2OI2. Bakalářská práce.

Technická

univerzita v Liberci.

Vedoucí práce

Jan Koprnický.

R,ozsah grafických prací:

Rozsah pracovní zprávy:

Vedoucí bakalářské ^práce:

Datum zadání bakalářské práce:

Termín odevzdání bakalářské práce:

dle

potřeby

dokumentace

,

30-40 stran

Ing.

Jan Koprnický, Ph.D.

úIstav mechatronikv a technické informatikv 10.

října

2Ol4

15. května 2015

o,,,Ti,,W

děkan

/h/"r

doc. Ing. Milan Kolář, CSc.

vedoucí ústavu

É

\ž

o

(5)

(6)

Abstrakt

Tato práce popisuje analýzu a postup pro vytvoˇren´ı automaticky ˇr´ızeného modelu auta s pˇr´ısavným systémem, který umoˇzˇnuje modelu jezdit po vertikáln´ıch plochách. Pro práci byl zakoupen model vozu ovládaný pˇres infraˇcervené (IR) dálkové ovládán´ı, jenˇz takovýto pohyb umoˇzˇnoval. Tento model byl otestován a bylo analyzováno jeho technické vybaven´ı. K vytvoˇren´ı automaticky ˇr´ızeného vozu byla instalována ˇr´ıdic´ı jednotka od firmy Arduino, která splˇnuje vˇsechna kritéria daná rozmˇerem vozidla, jeho hmotnost´ı, výkonem pˇr´ısavného systému a schopnost´ı ovládat tˇri stej- nosmˇerné motory. Tyto parametry nejlépe splˇnovala ˇr´ıdic´ı jednotka Arduino Fio s procesorem Atmel ATmega328P. ˇR´ıdic´ı jednotka byla doplnˇena o dvojitý H-m˚ustek pro obousmˇerné ˇr´ızen´ı motor˚u. Na zprovoznˇeném modelu bylo testováno nˇekolik senzor˚u umoˇzˇnuj´ıc´ıch autonomn´ı ˇr´ızen´ı. Po tomto testován´ı byl vybrán optický senzor CNY-70. Pro takto osazený model byl napsaný algoritmus, psaný v prostˇred´ı Arduino IDE, jazykem vycházej´ıc´ım z jazyka C/C++.

Algoritmy vyuˇz´ıvaj´ı instalovaného optického senzoru, a d´ıky tomu se vozidlo dokáˇze chovat autonomnˇe.

Kl´ıˇcová slova: jazyk C/C++, pˇr´ısavný systém, H-m˚ustek, Arduino, Atmel ATmega328P, CNY70

(7)

Abstract

This bachelor thesis describes the analysis and procedure of creation of an automatically driven model car with a suction system. This system enables the model to ride on vertical surfaces. An infrared operated car model that comply with the parameters was bought for this project. This model was tested and its technical equipment was analysed. To build automatically controlled car model a CPU from Arduino had to be used, as it fulfils every criteria given by the size of the car, its weight, the performance of the suction system and the ability to control three DC motors. The Arduino Fio unit with the Atmel ATmega328P processor matched these requirements. CPU was complemented by double H-bridge that enables bidirectional operating of motors. Couple of sensors, that enabls autonomous operation, were tested on the model in service. The optical sensor CNY-70 was chosen after this test. For a model of this construction an algorithm in Arduino IDE had to be compiled and written in C/C++. The algorithms use the installed optical sensor thanks to whitch it is capable of autonomous operation.

Key words: language C/C++, sunction system, H-bridge, Arduino, Atmel ATmega328P, CNY70

(8)

Podˇ ekov´ an´ı

T´ımto dˇekuji vˇsem, kteˇr´ı mi byli nápomocni pˇri vypracováván´ı této bakaláˇrské práce. Velké podˇekován´ı patˇr´ı vedouc´ımu bakaláˇrské práce Ing. Janu Koprnickému, Ph.D, který mi dal uˇziteˇcné rady a obohatil mou práci o jeho cenné zkuˇsenosti. A také bych chtˇel podˇekovat mé rodinˇe a kamarád˚um, kteˇr´ı mi pˇri psan´ı této ba- kaláˇrské práce a také po celou dobu studia vytváˇreli pˇr´ıjemné prostˇred´ı a podporovali mˇe.

(9)

Obsah

Seznam zkratek . . . 12

1 Uvod´ 13 2 Teorie 14 2.1 Model vozidla . . . 14

2.1.1 Sezn´amen´ı s modelem . . . 14

2.1.2 Konstrukce modelu vozidla . . . 15

2.2 Z´akladn´ı fyzika a vyuˇzit´ı podtlaku . . . 15

2.3 PWM . . . 17

2.4 H-m˚ustek . . . 18

2.5 Poˇzadavky na ˇr´ıdic´ı jednotku . . . 18

3 Pouˇzit´y hardware 20 3.1 R´ıdic´ı jednotka . . . 20ˇ 3.2 Dvojit´y H-m˚ustek DRV8835 . . . 21

4 Sestaven´ı a zapojen´ı modelu 22 4.1 Ultrazvukov´y senzor . . . 22

4.2 Optick´y senzor . . . 23

5 Software 25 5.1 Z´akladn´ı funkce . . . 25

5.2 Popis testovac´ıch algoritm˚u pro senzory HC-SR04 a CNY70 . . . 27

5.2.1 HC-SR04 . . . 27

5.2.2 CNY70 . . . 27

5.3 Popis ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u s vyuˇzit´ım senzoru CNY70 . . . 28

5.3.1 Algoritmus pro udrˇzen´ı vozidla v ohraniˇcen´em poli . . . 28

5.3.2 Algoritmus pro opsán´ı a udrˇzen´ı se ve vyznaˇcené dráze . . . . 28

6 Testován´ı 30 6.1 Testován´ı zapojen´ı ventilátoru a frekvence PWM . . . 30

6.2 Testov´an´ı senzoru HC-SR04 . . . 30

6.3 Testov´an´ı senzoru CNY70 . . . 31

(10)

7 Moˇznosti dalˇs´ıho rozˇs´ıˇren´ı 33

7.1 Senzorick´e . . . 33

7.1.1 Akcelerometr . . . 33

7.2 Komunikaˇcn´ı . . . 33

7.2.1 Rozhran´ı XBee . . . 33

7.2.2 Rozhran´ı Bluetooth . . . 33

Závˇer 35 Literatura 36 A Obsah pˇriloˇzeného CD 38 B Schéma zapojen´ı desky Arduino Fio 39 C Schéma zapojen´ı upraveného modelu 40 C.1 Prvotn´ı verze zapojen´ı . . . 40

C.2 Koneˇcn´a verze zapojen´ı . . . 41

D Uk´azky testovac´ıch algoritm˚u 42 D.1 Rozsvˇecen´ı LED . . . 42

D.2 Testovac´ı algoritmus senzoru HC-SR04 . . . 42

D.3 Algoritmus pro opsán´ı a udrˇzen´ı se ve vyznaˇcené dráze . . . 43

(11)

Seznam obr´ azk˚ u

2.1 Zakoupený model vozidla s pˇr´ısavným systémem . . . 14

2.2 Rozloˇzen´ı podvozku – 1. stejnosmˇerné motory, 2. pˇrevodové ústroj´ı, 3. ventilátor . . . 15

2.3 S´ıly p˚usob´ıc´ı na vozidlo na vertik´aln´ı ploˇse . . . 17

2.4 Pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace (PWM) . . . 18

2.5 Zapojen´ı s vyuˇzit´ım H-m˚ustku . . . 19

2.6 Blokov´e sch´ema p˚uvodn´ıho modelu . . . 19

3.1 Arduino Fio [4] . . . 21

3.2 FTDI Basic Breakout adaptor [6] . . . 21

4.1 Blokové schéma pˇrepracovaného modelu . . . 23

4.2 Fináln´ı blokové schéma modelu vozidla s pˇr´ıtlaˇcným systémem . . . . 24

4.3 Fináln´ı vzhled vytvoˇreného modelu vozidla s pˇr´ıtlaˇcným systémem . . 24

5.1 Styl pohybu vozidla mezi ohraniˇcen´ım dr´ahy . . . 29

6.1 PWM zobrazen´e na osciloskopu . . . 31

6.2 PWM a sign´al na ventil´atoru . . . 31

B.1 Sch´ema zapojen´ı ˇridic´ı jednotky Arduino Fio [4] . . . 39

C.1 Prvotn´ı n´avrh zapojen´ı modelu . . . 40

C.2 Fináln´ı návrh zapojen´ı modelu s koneˇcnými hodnotami . . . 41

(12)

Seznam zkratek

PWM Puzlnˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace

HW Hardware

SW Software

USB Universal Serial Bus (univerzáln´ı sériová sbˇernice)

IDE Integrated Development Environment (vývojové prostˇred´ı) IR Infraˇcervené záˇren´ı

(13)

1 Uvod ´

Hlavn´ım c´ılem této bakaláˇrské práce je sestrojen´ı a naprogramován´ı modelu vozidla s vyuˇzit´ım pˇr´ısavného systému. Tento model bude schopný jezdit po rovných hori- zontáln´ıch i vertikáln´ıch plochách. Pˇr´ısavný systém je realizován vysokootáˇckovým ventilátorem, který vytváˇr´ı podtlak na ploˇse podvozku modelu.

Jako základ slouˇz´ı podvozek osazený dvˇema stejnosmˇernými motory, realizuj´ıc´ı pohyb modelu, a jedn´ım výkonnˇejˇs´ım stejnosmˇerným motorem, který zprostˇredko- vává jiˇz zm´ınˇený pˇr´ısavný systém [1]. Tento podvozek bude doplnˇen o ˇr´ıdic´ı jednotku, schopnou ˇr´ıdit vˇsechny tˇri stejnosmˇerné motory podle potˇreby, baterii, do- stateˇcnˇe silnou pro napájen´ı vˇsech ˇcást´ı, a dalˇs´ı souˇcástky d˚uleˇzité pro správné fun- gován´ı a ˇr´ızen´ı vˇsech ˇcást´ı modelu. Pˇri vyb´ırán´ı tˇechto souˇcást´ı je d˚uleˇzité brát na vˇedom´ı jejich velikost a hlavnˇe jejich hmotnost, protoˇze model by se mˇel pohybovat po vertikáln´ı ploˇse, a to záleˇz´ı hlavnˇe na jeho celkové hmotnosti. Výkon pˇr´ıtlaˇcného systému v tomto modelu je znaˇcnˇe omezený, takˇze je nutné udrˇzovat co nejmenˇs´ı celkovou hmotnost vozidla.

K pˇr´ısluˇsnému technickému vybaven´ı vozidla bude následnˇe vytvoˇren algoritmus, d´ıky kterému se model bude pohybovat. Vozidlo bude moci opisovat naprogramo- vané tvary (jezdit v kruz´ıch apod.), pˇr´ıdadnˇe se ˇr´ıdit pomoc´ı informac´ı dodaných z pˇridaných ˇcidel nebo bude navrhnut systém dálkového ovládán´ı (WiFi, bluetooth apod.). Takto sestavený a funkˇcn´ı model bude testován v r˚uzných podm´ınkách (napˇr. r˚uzné druhy povrch˚u, rozd´ılné povˇetrnostn´ı podm´ınky atd.), následnˇe se m˚uˇze zváˇzit jeho rozˇs´ıˇren´ı a vylepˇsen´ı.

Struktura práce zaˇc´ıná rozborem koupeného podvozku, jeho nároky na napájen´ı a moˇznosti jeho ovládán´ı. Jako dalˇs´ı krok práce následuje teoretický rozbor problému a zamyˇslen´ı se nad stylem ˇr´ızen´ı. Z tohoto vycház´ı výbˇer hardwarových souˇcást´ı pro sestrojen´ı autonomn´ıho vozidla. Pro sestavené a pohybu schopné vozidlo jsou napsány testovac´ı a ˇr´ıd´ıc´ı algoritmy. Takto softwarovˇe a hardwarovˇe vybavené vozidlo je testováno. Závˇerem se ˇreˇs´ı moˇzné druhy rozˇs´ıˇren´ı.

(14)

2 Teorie

2.1 Model vozidla

2.1.1 Sezn´ amen´ı s modelem

Jako základ mi poslouˇzil model vozidla na dálkové ovládán´ı schopného jezdit po horizontáln´ıch i vertikáln´ıch plochách (viz obrázek 2.1). Takovýto model se dá bez problému objednat z internetu [1]. Balen´ı obsahuje samotný model a infraˇcervené (IR) dálkové ovládán´ı, jenˇz slouˇz´ı jako úloˇzistˇe energie (to je realizováno 6 AA bateriemi). Ovladaˇc zároveˇn slouˇz´ı i jako dokovac´ı stanice pro dob´ıjen´ı integro- vané Lithium-polymerové baterie vozidla. Samotné dob´ıjen´ı prob´ıhá pˇres konektor um´ıstˇený v zadn´ı ˇcásti modelu. Uvnitˇr vozu se nacház´ı malá ˇr´ıdic´ı jednotka (zelený ploˇsný spoj v pravé ˇcásti vozu, viz obrázek 2.1), která pˇrij´ımá IR signály z dálkového ovládán´ı, tˇri stejnosmˇerné motory (dva po stranách a jeden uprostˇred), malá Li- polymerová baterie s parametry 3,7 V a 200 mAh (levá ˇcást podvozku, viz obrázek 2.1), jeˇz je schopná pohánˇet model vozidla 7–8 minut na vertikáln´ı ploˇse (testovaný

´

udaj). Takto vybavený model má hmotnost 53 g. Testován´ım bylo zjiˇstˇeno, ˇze model je schopný se udrˇzet (nepohybovat se) na vertikáln´ı ploˇse do vlastn´ı hmotnosti 130 g.

Baterie Řídicí deska

Ventilátor

Pojezdové motory s převodovým ústrojím

Obrázek 2.1: Zakoupený model vozidla s pˇr´ısavným systémem

(15)

2.1.2 Konstrukce modelu vozidla

Hlavn´ı ˇcást´ı modelu je podvozek. Z ˇcásti, které se dotýká plochy, po které má jezdit, je naprosto rovný a hladký, aˇz na jeho stˇredovou ˇcást, kde se nacház´ı otvor pro ventilátor. Tento ventilátor je pohánˇen stejnosmˇerným motorem, jenˇz pracuje na napˇet´ı v rozmez´ı 1,2–6 V a vysává z pod podvozku vzduch, kde d´ıky tomu docház´ı k podtlaku, a podvozek se tak udrˇz´ı na vertikáln´ı ploˇse. Na kaˇzdé stranˇe podvozku se dále nacház´ı dalˇs´ı stejnosmˇerný motor se svým pˇrevodovým ústroj´ım. Tyto motory, navzdory své malé velikosti, dosahuj´ı aˇz 20 000 otáˇcek za minutu bez zátˇeˇze (kata- logový údaj [2]), pˇrevodové ústroj´ı zde proto slouˇz´ı ke sn´ıˇzen´ı otáˇcek na pˇrijatelnou hodnotu. Tyto motory se staraj´ı o vlastn´ı pohyb modelu, jejich um´ıstˇen´ı na podvozku je asymetrické (viz obrázek 2.2). Samotný podvozek s motory váˇz´ı 28 g a má rozmˇery 112×44 mm.

112 mm

44 mm

41 mm15 mm 19 mm

1.

2.

3.

2.

Obrázek 2.2: Rozloˇzen´ı podvozku – 1. stejnosmˇerné motory, 2. pˇrevodové ústroj´ı, 3.

ventil´ator

2.2 Z´ akladn´ı fyzika a vyuˇ zit´ı podtlaku

Podtlak je záporný rozd´ıl mezi daným tlakem (nejˇcastˇeji v oddˇeleném prostoru) a referenˇcn´ım tlakem (atmosferický tlak). Podtlaku lze dosáhnout pˇresunem ˇcásti hmoty (vzduchu) z m´ısta, kde chceme podtlak vytvoˇrit. Pro pˇresun je v naˇsem

(16)

pˇr´ıpadˇe pouˇzit vysokootáˇckový ventilátor. Podtlaku se vyuˇz´ıvá v praxi u mnoha pˇr´ıpad˚u, napˇr. u sac´ıch pump, u vysáván´ı, v pr˚umyslu – pˇr´ısavné systémy pro ma- nipulaci s tabulovým sklem nebo plechem atd. Vyuˇzit´ı tohoto jevu m˚uˇzeme vidˇet i v pˇr´ırodˇe u nˇekterých ˇzivoˇcich˚u, napˇr. chobotnic nebo gekon˚u.

Pˇri základn´ım uvaˇzován´ı pro výpoˇcty fyzikáln´ıch sil, které mus´ı p˚usobit na pˇredmˇet (v naˇsem pˇr´ıpadˇe model vozu), aby se dokázal udrˇzet na vertikáln´ı rovinˇe, jsem si vzal pˇr´ıklad z pohybu tˇelesa po naklonˇené rovinˇe [3]. S aplikac´ı naklonˇené roviny se setkáváme v mnoha praktických situac´ıch, a proto je nutné správnˇe po- psat s´ıly, které na takové tˇeleso p˚usob´ı. V naˇsem pˇr´ıpadˇe p˚ujde troˇsku o extrémn´ı

´

ulohu, protoˇze budeme uvaˇzovat naklonˇenou rovinu, jenˇz sv´ırá s vodorovnou rovinou úhel α = 90ôv homogenn´ım t´ıhovém poli. Na této naklonˇené rovinˇe tedy p˚usob´ı t´ıhová s´ıla ~F_G(v naˇsem pˇr´ıpadˇe F_G = 0,5886 N, toto je vypoˇc´ıtáno z hmotnosti vozu o 60 g). Na totéˇz tˇeleso p˚usob´ı i reakˇcn´ı s´ıla ~F_R naklonˇené roviny, tato s´ıla je kolmá na naklonˇenou rovinu. T´ıhovou silou p˚usob´ı na tˇeleso Zemˇe a reakˇcn´ı silou p˚usob´ı naklonˇená rovina. Pohybovou s´ılu ~F_p, která uvád´ı tˇeleso na naklonˇené rovinˇe do pohybu, m˚uˇzeme z´ıskat také tak, ˇze t´ıhovou s´ılu ~F_G rozloˇz´ıme na dvˇe navzájem kolmé sloˇzky: normálovou s´ılu ~F_n, která je kolmá k podloˇzce, a pohybovou s´ılu ~F_p, která je rovnobˇeˇzná s naklonˇenou rovinou. Velikost sil ~F_n a ~F_p m˚uˇzeme vyjádˇrit pomoc´ı go- niometrických funkc´ı k úhlu α. Tady se opˇet dostáváme k extrému mého problému, uvedu na dosazen´ı :

F_p = F_G· sin α (2.1)

F_p = 0, 5886 · 1 = 0, 5886 N (2.2)

Fn= FG· cos α (2.3)

F_n= 0, 5886 · 0 = 0 N. (2.4)

Tady vid´ıme, ˇze normálová s´ıla ~F_n se rovná nule a pohybová s´ıla ~F_p = ~F_G. Z toho vyplývá, ˇze aby se naˇse vozidlo udrˇzelo ve vertikáln´ı poloze, mus´ı být normálová s´ıla F~_n minimálnˇe rovna t´ıhové s´ıle ~F_G. Kdyˇz v´ıme, jaká je minimáln´ı s´ıla pro udrˇzen´ı vozidla, budeme jeˇstˇe potˇrebovat zjistit minimáln´ı s´ılu, která mus´ı být vynaloˇzena, aby se mohlo vozidlo zaˇc´ıt pohybovat. V tomto pˇr´ıpadˇe mus´ıme uvaˇzovat jeˇstˇe také se s´ılou smykového tˇren´ı ~F_t, která p˚usob´ı mezi tˇelesem a naklonˇenou rovinou. Tˇrec´ı s´ıla p˚usob´ı vˇzdy proti smˇeru pohybu vozidla a leˇz´ı ve styˇcných plochách obou tˇeles.

Velikost tˇrec´ı s´ıly lze ps´at ve tvaru

F~_t= f · ~F_n, (2.5)

F_t= 0, 87 · 0, 5886 = 0, 512082 N, (2.6) kde f, v naˇsem pˇr´ıpadˇe budeme uvaˇzovat, ˇze f = 0, 87 (souˇcinitel smykov´eho tˇren´ı mezi sklem a gumou), je souˇcinitel smykov´eho tˇren´ı mezi tˇelesem a naklonˇenou rovinou. Vztah

F~_p− ~F_n= m · ~a (2.7)

je analogick´y ke vztahu

F~_p = m · ~a, (2.8)

(17)

který platil pro pˇr´ıpad zanedbatelného tˇren´ı (~a = 9, 81 m/s²). Po dosazen´ı nám vyplývá m = 0,0078 kg. Pˇr´ıtlaˇcný systém mus´ı vyvinout takovou s´ılu, aby zvládnul vytvoˇrit dostateˇcnou s´ılu ~F_n a pˇrekonal jeˇstˇe s´ılu smykového tˇren´ı ~F_t. Názorná ukázka vˇsech sil je na obrázku 2.3. Z tˇechto výsledk˚u m˚uˇzeme vyvodit, ˇze náˇs model vozu by se mˇel udrˇzet ve vertikáln´ı poloze, protoˇze se vypoˇctené hodnoty ani nepˇribl´ıˇzily otestované hmotnosti 130 g (F_n = 1,275 N), jeˇz je hraniˇcn´ı hmotnost pro udrˇzen´ı se ve vertikáln´ı pozici tohoto modelu. To je v naˇsem pˇr´ıpadˇe splnˇeno, protoˇze vozidlo váˇz´ıc´ı 60 g mus´ı, pˇri vertikáln´ım pohybu na skle, pˇrekonat p˚usob´ıc´ı s´ıly které se rovnaj´ı 0,665 N.

F

F F

F

^R

G n t

P

Alfa

Obr´azek 2.3: S´ıly p˚usob´ıc´ı na vozidlo na vertik´aln´ı ploˇse

2.3 PWM

V kapitole 2.5 se dozv´ıme, ˇze budeme potˇrebovat ˇr´ıdic´ı jednotku s výstupy umoˇzˇnuj´ıc´ı PWM [10]. Otáˇcky stejnosmˇerných motor˚u se ˇr´ıd´ı velikost´ı napˇet´ı, právˇe proto se vyuˇz´ıvá této modulace. PWM je zkratka z anglického pojmu Pulse With Modu- lation, ˇcesky pulznˇe ˇs´ıˇrková modulace. Je to metoda k dosaˇzen´ı analogového výstupu s digitáln´ımi prostˇredky. Digitáln´ı ovládán´ı je vyuˇzito k vytvoˇren´ı obdéln´ıkového signálu. To je dosaˇzeno tak, ˇze se výstup pˇrep´ıná mezi zapnutým stavem a stavem vypnutým. Tento postup m˚uˇze simulovat napˇet´ı mezi plným zapnut´ım (v naˇsem pˇr´ıpadˇe 3,3 V) a vypnut´ım (0 V). Zmˇenou ˇcasu na výstupu urˇcujeme, kolik ˇcasu stráv´ı v zapnutém reˇzimu oproti reˇzimu vypnutému. Pomˇer tˇechto ˇcas˚u se nazývá stˇr´ıda. Perioda v PWM je ˇcas, kdy dojde k pˇrenesen´ı jedné stˇr´ıdy. Podle velikosti stˇr´ıdy se pak ˇr´ıd´ı rychlost otáˇcen´ı motoru. Kdyˇz je stˇr´ıda malá, pr˚umˇerné napˇet´ı je n´ızké a motor se otáˇc´ı pomalu, kdyˇz je naopak stˇr´ıda vetˇs´ı, zvˇetˇs´ı se i pr˚umˇerné napˇet´ı a motor se otáˇc´ı rychleji (viz obrázek 2.4).

(18)

Obr´azek 2.4: Pulznˇe ˇs´ıˇrkov´a modulace (PWM)

2.4 H-m˚ ustek

V pˇredeˇsl´e kapitole jsme se dozvˇedˇeli, co potˇrebuje k ˇr´ızen´ı stejnosmˇern´ych motor˚u.

V této kapitole se dozv´ıme, co vyuˇzijeme k tomu, aby se motory mohli toˇcit v obou smˇerech. H-m˚ustek [8] je elektronický obvod, který umoˇzˇnuje vyuˇz´ıt napˇet´ı v obou smˇerech. V mém pˇr´ıpadˇe je tento obvod urˇcen pro otáˇcen´ı stejnosmˇerných motor˚u obˇema smˇery. Term´ın H-m˚ustek se pouˇz´ıvá d´ıky typickému grafickému znázornˇen´ı tˇechto obvod˚u. Toto zapojen´ı se skládá ze ˇctyˇr sp´ınaˇc˚u (vˇetˇsinou tranzistor˚u). Pokud jsou sp´ınaˇce S1 a S4 (viz obrázek 2.5) sepnuty a sp´ınaˇce S2 a S3 rozepnuty, bude se motor otáˇcet jedn´ım smˇerem. Kdyˇz tuto situaci otoˇc´ıme, tok proudu se obrát´ı a motor se bude otáˇcet opaˇcným smˇerem.

2.5 Poˇ zadavky na ˇ r´ıdic´ı jednotku

R´ıdic´ı jednotka modelu musela splˇˇ novat následuj´ıc´ı poˇzadavky. Vnitˇrn´ı uspoˇrádán´ı modelu by se podle funkˇcnosti mˇelo liˇsit co moˇzná nejménˇe od p˚uvodn´ıho (viz obrázek 2.6). Nejd˚uleˇzitˇejˇs´ı je jej´ı velikost, hmotnost, napájen´ı pomoc´ı baterie s napˇe- t´ım 3,7 V a schopnost ˇr´ıdit nˇekolik stejnosmˇerných motor˚u pomoc´ı PWM výstup˚u.

Jednotka by mˇela také obsahovat i dalˇs´ı digitáln´ı a analogové vstupn´ı/výstupn´ı (I/O) piny pro dalˇs´ı rozˇsiˇrován´ı modelu. Velikost a hmotnost jsou velmi d˚uleˇzité, jednotka

(19)

S1

S4 S3

S2 V M

I

in

Obr´azek 2.5: Zapojen´ı s vyuˇzit´ım H-m˚ustku

se mus´ı vej´ıt do podvozku vozu, jehoˇz rozmˇery jsou znaˇcnˇe omezeny, a nesm´ı m´ıt moc velkou celkovou hmotnost (viz kapitola 2.1.1), aby byl model schopný udrˇzet se na vertikáln´ı ploˇse a také se po n´ı pohybovat. Napájen´ı z baterie poslouˇz´ı k tomu, aby model nebyl omezený ve svém pohybu. Napˇet´ı baterie bude stejné, jako bylo ve standardn´ım modelu (3,7 V), aby se dala pˇrevz´ıt pohonná soustava.

Standardní řídicí jednotka

Přijímač IR signálu Baterie

Motor 1 Motor 2

Ventilátor

Obrázek 2.6: Blokové schéma p˚uvodn´ıho modelu

(20)

3 Pouˇ zit´ y hardware

3.1 R´ıdic´ı jednotka ˇ

Pro úˇcely práce se jako nejlepˇs´ı jevila ˇr´ıdic´ı jednotka Arduino Fio (viz obrázek 3.1), jej´ım záladem je 8bitový mikrokontrolér zaloˇzený na architektuˇre RISC ATmega328P od firmy Atmel [5]. Spoleˇcnˇe s mikrokontrolérem je na této jednotce také obvod MAX1555 a obvod XBEE-1B3, o kterých se jeˇstˇe zm´ın´ıme n´ıˇze. Tato ˇr´ıdic´ı jednotka, s rozmˇery 27,9×66 mm a hmotnost´ı 9 g, má parametry:

• 14 digit´aln´ıch v´ystup˚u (z toho 6 umoˇzˇnuje PWM),

• 8 analagov´ych pin˚u,

• frekvence 8 MHz,

• pamˇet’ typu flash o velikosti 32 KB,

• operaˇcn´ı napˇet´ı je 3,3 V,

• vstupn´ı napˇet´ı 3,35–12 V,

• vstupn´ı napˇet´ı pro nab´ıjen´ı 3,7–7 V.

Arduino Fio m˚uˇze být napájeno dvˇema zp˚usoby, prvn´ı z nich je pomoc´ı rozhran´ı USB, druhá varianta je napájen´ı z baterie o napˇet´ı 3,7 V. Je-li k Arduinu pˇripojena baterie, tak zm´ınˇené USB funguje jako port pro jej´ı nab´ıjen´ı. Vybraná baterie váˇz´ı 21 g. K nahrán´ı programu do Arduina slouˇz´ı rozˇsiˇruj´ıc´ı ploˇsný spoj, FTDI Basic Breakout adaptor [6], obsahuj´ıc´ı port USB (viz obrázek 3.2). Vˇzdy, kdyˇz se nahraje nový algoritmus, tento ploˇsný spoj vyvolá pˇreruˇsen´ı a automaticky resetuje ˇr´ıdic´ı jednotku, nový program pak bˇeˇz´ı okamˇzitˇe bez zásahu uˇzivatele.

MAX1555

Toto je malý integrovaný obvod, který na desce Arduina slouˇz´ı k bezeˇcnému a správnému nab´ıjen´ı Li-polymerové baterie pˇres USB port. Maximáln´ı proud pro toto zaˇr´ızen´ı je 300 mA a nab´ıjec´ı napˇet´ı je mezi 3,7–7 V. Nevyˇzaduje témˇeˇr ˇ

zádné extern´ı komponenty a automaticky vybere mezi napájen´ım pomoc´ı USB nebo stejnosmˇerným zdrojem (baterie). Po dokonˇcen´ı nab´ıjen´ı se sn´ıˇz´ı pˇr´ıvod proudu.

(21)

XBEE-1B3

Tento modul na desce Arduina se dá rozˇs´ıˇrit o Wi-Fi modul se standardem IEEE 802.15.4. Pro ˇr´ızen´ı nebo pˇripojen´ı do malých bezdrátových s´ıt´ı nebo pro vyuˇzit´ı bezdrátového ovládn´ı.

Obr´azek 3.1: Arduino Fio [4]

Obr´azek 3.2: FTDI Basic Breakout adaptor [6]

3.2 Dvojit´ y H-m˚ ustek DRV8835

Pro ˇr´ızen´ı pojezdových kol, které jsou na stranách podvozku, potˇrebujeme H-m˚ustek.

Naˇs´ım úˇcel˚um nejlépe vyhovoval integrovaný duáln´ı H-m˚ustek s oznaˇcen´ım DRV- 8853 [11]. Tato souˇcástka od výrobce Texas Instruments je urˇcena pro ˇr´ızen´ı dvou stejnosmˇerných motor˚u v obou smˇerech pˇri pouˇzitém napájen´ı 0–11 V a proudu maximálnˇe do 1,2 A (chvilkovˇe dokáˇze snést i 1,5 A). Tento integrovaný obvod má 14 pin˚u, z nichˇz jsou dva urˇceny pro pˇripojen´ı na zem (GND), dalˇs´ı dva pro napájen´ı motor˚u a samotného obvodu, dva pro ovládán´ı otáˇcek motor˚u pomoc´ı PWM, dva pro urˇcován´ı smˇeru otáˇcen´ı (logická 0 nebo 1), jeden pro mód obvodu (standardnˇe log. 1) a ˇctyˇri pro samotné pˇripojen´ı dvou stejnosmˇerných motor˚u nebo jednoho krokového motoru. Tento obvod se prodává na rozˇsiˇruj´ıc´ı desce [12], která s n´ım usnadˇnuje práci a je vybavena ochrannými prvky proti pˇrepˇet´ı, nedostateˇcnému napˇet´ı a velkému proudu.

(22)

4 Sestaven´ı a zapojen´ı modelu

P˚uvodn´ı myˇslenka na pˇrepracován´ı modelu poˇc´ıtala s t´ım, ˇze celý model bude ˇr´ızen pˇres ˇr´ıdic´ı jednotku a napájen jednou bateri´ı, jenˇz napáj´ı i jednotku. Znázornˇeno na blokovém schéma (viz obrázek 4.1). Tato baterie s vˇetˇs´ı kapacitou neˇz ta p˚uvodn´ı (3,7 V, 220 mAh) by mˇela zásobovat napˇet´ım jak ˇr´ıdic´ı jednotu, tak vˇsechny 3 stej- nosmˇerné motory. Toto ˇreˇsen´ı mˇelo m´ıt za následek úsporu hmotnosti. Následoval návrh zapojen´ı celého systému a jeho realizace. Prvotn´ı schméma zapojen´ı (v pˇr´ıloze C.1) obsahuje tˇri hlavn´ı ˇcásti, digitáln´ı výstupy ˇr´ıdic´ı jednotky Arduino Fio, zapojen´ı sp´ınac´ıho tranzistoru pro ˇr´ızen´ı stejnosmˇerného motoru s ventilátorem a zapojen´ı dvojitého H-m˚ustku pro ˇr´ızen´ı pojezdových motor˚u.

Toto zapojen´ı, at’ vcelku jednoduché, se ukázalo dosti problematické. Baterie, která by mˇela napájet vˇsechny ˇcásti modelu najednou, je moc mˇekký zdroj. Mˇekké zdroje jsou zdroje s vnitˇrn´ım odporem vˇetˇs´ım neˇz 1 Ω. V praxi to znamená, ˇze pˇri zásobován´ıˇr´ıdic´ı jednotky a dalˇs´ıch indukˇcnost´ı (motor˚u) dojde k prudkému kol´ısán´ı napˇet´ı a ˇr´ıdic´ı jednotka se resetuje. Bylo vyzkouˇseno nˇekolik moˇzných postup˚u, jak tento problém vyˇreˇsit napˇr.: pˇred stejnosmˇerné motory byly dány dva paralelnˇe za- pojené rezistory (toto ˇreˇsen´ı mˇelo za následek velký úbytek napˇet´ı a neefektivn´ı ˇr´ızen´ı), pˇredˇradná indukce, která nemˇela ˇzádný zlepˇsuj´ıc´ı výsledek atd. Nakonec se pˇristoupilo k nejsch˚udnˇejˇs´ımu a bezproblémovému ˇreˇsen´ı. ˇR´ıdic´ı jednotka a vˇsechny motory maj´ı oddˇelené zdroje napájen´ı. Zde naˇsla vyuˇzit´ı baterie (3,7 V, 220 mAh), jeˇz se nacházela v zakoupeném modelu, a vyuˇzila se pro napájen´ı motor˚u. Velká baterie (3,7 V, 1000 mAh), která mˇela napájet vˇsechna zaˇr´ızen´ı modelu, byla nahra- zena menˇs´ı bateri´ı o kapacitˇe 350 mAh. Schéma zapojen´ı k tomuto ˇreˇsen´ı nen´ı o tolik rozd´ılné od p˚uvodn´ıho (viz pˇr´ıloha C.2).

4.1 Ultrazvukov´ y senzor

Nad takto sestaveným modelem vozidla se dále uvaˇzovalo, jak ho rozˇs´ıˇrit tak, aby bylo zajiˇstˇeno jeho autonomn´ıˇr´ızen´ı. Jako elegantn´ıˇreˇsen´ı se nab´ıdlo pˇripojen´ı ultra- zvukového senzoru HC-SR04 [13]. Tento senzor vys´ılá ultrazvukový signál o frekvenci 40 kHz, který je vybuzen vstupn´ım signálem z ˇr´ıdic´ı jednotky o minimáln´ı délce 10 mikrosekund. Pokud se tento signál setká s pˇrekáˇzkou v rozmez´ı od 2–40 cm, tak se vrát´ı zpˇet k senzoru, a ten dá hodnotu o vzdálenosti v mikrosekundách. Takto vybavený model by byl schopný se vyhýbat pˇrekáˇzkám do urˇcené vzdálenosti. Popis algoritmu je v kapitole 5.2.1. Problémem se stalo napájen´ı celého senzoru. Senzor HC-SR04 by mˇel být napájen napˇet´ım 5 V, nˇekteré zdroje ovˇsem udávaly, ˇze funguje

(23)

Řídicí jednotka

Modul pro další rozšíření

Duální H-můstek

Motor 1

Motor 2 Ventilátor

Baterie

USB

Obrázek 4.1: Blokové schéma pˇrepracovaného modelu

i na napˇet´ı 3,3 V, na kterém pracuje celé naˇse zaˇr´ızen´ı. Tato informace se ukázala jako chybná a senzor napájen napˇet´ım 3,3 V nevykazuje nic jiného neˇz velmi zane- dbatelný ˇsum.

4.2 Optick´ y senzor

K dispozici jsme mˇeli také jiˇz vyzkouˇsené optické senzory CNY70 [14]. Tento re- flektivn´ı senzor obsahuje IR emitor a fototranzistor v pouzdˇre z nepr˚usvitného ma- teriálu. Senzor CNY70 je schopný rozeznat b´ılou nebo ˇcernou barvu podkladu. Mo- del vozidla s t´ımto senzorem by byl schopný sledovat ˇcernou (nebo b´ılou, záleˇz´ı na barvˇe povrchu, na kterém se pohybuje) ˇcáru nebo se volnˇe pohybovat v ohraniˇceném poli. Aby se daly dobˇre ˇc´ıst informace z tohoto senzoru, byl jeho výstup pˇripojen na analogový pin. U analogových pin˚u máme rozsah hodnot od 0 do 1023 a dá se s nimi lépe a pˇresnˇeji pracovat. Senzor byl zapojen tak, jak je vidˇet na schématu zapojen´ı C.2. Takto vypadá fináln´ı ˇreˇsen´ı naˇseho modelu, pro který bylo následnˇe napsanáno nˇekolik ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u pro jeho autonomn´ı pohyb. Tyto algoritmy jsou popsány v následuj´ıc´ı kapitole. Vzhled a blokové schéma finálnˇe vylepˇseného modelu s pˇr´ısavným systémem vozu najdede na obrázku 4.2 a 4.3 .

(24)

Řídicí jednotka

Duální H-můstek

Motor 1

Motor 2 Ventilátor

Baterie 1

USB

Baterie 2

CNY70

Obrázek 4.2: Fináln´ı blokové schéma modelu vozidla s pˇr´ıtlaˇcným systémem

Obrázek 4.3: Fináln´ı vzhled vytvoˇreného modelu vozidla s pˇr´ıtlaˇcným systémem

(25)

5 Software

Mikrokontrolér ATmega328P na desce Arduino Fio má v sobˇe pˇred-nahraný bootloader, který umoˇzˇnuje nahrát nový kód bez extern´ıho zaˇr´ızen´ı komunikuj´ıc´ı mezi mikrokontrolérem a PC. Tento bootloader komunikuje pomoc´ı origináln´ıho pro- tokolu STK500 [15]. Existuj´ı dva postupy, jak nahrát do Arduina nové ˇr´ıdic´ı algoritmy. Prvn´ı je pouˇzit´ım FTDI USB se seriovým kabelem nebo, jako v naˇsem pˇr´ıpadˇe, vyuˇzit´ım seriového adaptoru s rozhran´ım USB. Druhá moˇznost je vyuˇzit´ım XBee rozˇs´ıˇren´ı pro pˇrenos programu bezdrátovˇe. Samotné programován´ı pak prob´ıhá v open-source Arduino Software (IDE) [16]. Pro programován´ı ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u se vyuˇz´ıvá jazyk podobný C/C++. Programy v Arduinu mohou být rozdˇeleny do tˇr´ı hlavn´ıch ˇcást´ı struktury, hodnoty (promˇenné a konstanty) a funkce.

5.1 Z´ akladn´ı funkce

Program pro ˇr´ıdic´ı jednotku Arduino Fio je sestaven ze dvou hlavn´ıch ˇcást´ı. Jsou to dvˇe struktury, struktura setup() a loop(). Prvn´ı z uvedených, funkce setup(), je zavolána vˇzdy na zaˇcátku programu. Vyuˇz´ıvá se pro inicializován´ı promˇenných, mód˚u pro piny, zaˇc´ıná vyuˇz´ıvat knihovny apod. Funkce setup() je zavolána pouze jednou, pokaˇzdé kdy je zapnuto napájen´ı nebo po resetován´ı obvodu. Poté, co probˇehne funkce setup(), která vˇse inicializuje a nastav´ı hodnoty, funkce loop() dˇelá pˇresnˇe to, co jej´ı název napov´ıdá a je procházena ve smyˇckách, tak nám umoˇzˇnuje reagovat a mˇenit náˇs program. Uvedu jednoduchý pˇr´ıklad.

// O v l a d a n i DC motoru s v e n t i l a t o r e m i n t motorPin = 3 ;

void s e t u p ( ) {

pinMode ( motorPin , OUTPUT) ; }

void l o o p ( ) {

a n a l o g W r i t e ( motorPin , 2 5 5 ) ; }

Jako prvn´ı ˇrádek programu máme stanoven´ı globáln´ı promˇenné, v tomto pˇr´ıpadˇe nastavuje pin který budeme vyuˇz´ıvat. Následuje jiˇz popisovaná funkce setup(), ve

(26)

které nastavuji pin 3 jako výstupn´ı, a to funkc´ı pinMode(). Prvn´ı parametr v této funkci se zadává ˇc´ıslo pinu a jako druhý parametr se urˇcuje, jestli bude vstupn´ı INPUT nebo výstupn´ı OUTPUT. Poté, co máme vˇse nastaveno, se spust´ı funkce loop(). Tady v této ˇcásti urˇc´ıme, co a jak chceme s daným pinem dˇelat. V tomto jednoduchém pˇr´ıpadˇe funkc´ı analogWrite() nastavujeme hodnotu PWM a ˇc´ıslem od 0 do 255 nastavujeme ˇs´ıˇrku pulzu. Funkce analogWrite() nám bude generovat stabiln´ı obdéln´ıkový výstup na urˇceném pinu a v urˇceném pracovn´ım cyklu aˇz do dalˇs´ıho zavolán´ı analogWrite(). Frekvence signálu PWM je pro ˇcasovaˇc 0 (timer0) 488,28 Hz, tento ˇcasovaˇc ovládá piny 5 a 6, u ˇcasovaˇc˚u 1 a 2 (timer1 a timer2) ovládaj´ıc´ıch piny 9, 10, 11 a 3 je frekvence 245,1 Hz. Kaˇzdý z ˇcasovaˇc˚u má pˇred- nastavený dˇeliˇc systémových hodin pro generován´ı PWM, zde máme pˇrednastavené faktory 1, 8, 64, 256 a 1024. Standardnˇe je nastaven dˇelic´ı faktor 64. Toto se dá softwarovˇe zmˇenit pomoc´ı ovládán´ı registr˚u ˇc´ıtaˇc˚u. Zde je ukázka kódu funkce, jenˇz mˇen´ı nastaven´ı frekvence PWM.

void setPwmFrequency ( i n t pin , i n t d i v ) { b y t e mode ;

// v y b e r f a k t o r u d e l e n i pro c a s o v a c e 0 a 1

i f ( p i n == 5 | | p i n == 6 | | p i n == 9 | | p i n == 1 0 ) { switch ( d i v ) {

case 1 : mode = 0 x01 ; break ; case 8 : mode = 0 x02 ; break ; case 6 4 : mode = 0 x03 ; break ; case 2 5 6 : mode = 0 x04 ; break ; case 1 0 2 4 : mode = 0 x05 ; break ; d ef au lt : return ;

}

i f ( p i n == 5 | | p i n == 6 ) { // n a s t a v e n i c a s o v a c e 0

TCCR0B = TCCR0B & 0 b11111000 | mode ; } e l s e {

// n a s t a v e n i c a s o v a c e 1

TCCR1B = TCCR1B & 0 b11111000 | mode ; }

// v y b e r f a k t o r u d e l e n i pro c a s o v a c e 2 } e l s e i f ( p i n == 3 | | p i n == 1 1 ) {

switch ( d i v ) {

case 1 : mode = 0 x01 ; break ; case 8 : mode = 0 x02 ; break ; case 3 2 : mode = 0 x03 ; break ; case 6 4 : mode = 0 x04 ; break ; case 1 2 8 : mode = 0 x05 ; break ; case 2 5 6 : mode = 0 x06 ; break ; case 1 0 2 4 : mode = 0 x7 ; break ; d ef au lt : return ;

}

(27)

// n a s t a v e n i c a s o v a c e 2

TCCR2B = TCCR2B & 0 b11111000 | mode ; }

}

Zmˇenou frekvence PWM signálu se u nˇekterých motor˚u dá dosáhnout vˇetˇs´ıho výkonu.

V mém pˇr´ıpadˇe jsem t´ımto chtˇel dosáhnout vˇetˇs´ıho výkonu na ventilátoru, a t´ım i vˇetˇs´ı stability na vertikáln´ı ploˇse. Ukázalo se vˇsak, ˇze u takto malých stejnosmˇerných motor˚u je zmˇena minimáln´ı a nejd˚uleˇzitˇejˇs´ı je ˇs´ıˇrka pulzu PWM.

5.2 Popis testovac´ıch algoritm˚ u pro senzory HC-SR04 a CNY70

5.2.1 HC-SR04

V kapitole 4.1 jsme se zm´ınili o ultrazvukovém senzoru HC-SR04. Senzor obsahuje 4 piny, a to napájec´ı, uzemˇnovac´ı a pro nás nejd˚uleˇzitˇejˇs´ı pin trig a echo. Ve funkci setup() si nastav´ıme oba tyto piny tak, ˇze pin trig bude OUTPUT a pin echo bude INPUT. Pˇres pin echo ze senzoru pˇricház´ı informace, jestli vyslaný signál pˇres pin trig, který je realizován 10 mikrosekundovým pulzem, narazil na nˇejakou pˇrekáˇzku ve svém rozsahu, pokud ano, vrát´ı nám ˇc´ıslo. Na toto dobˇre vyuˇzijeme funkci pul- seIn(pin, hodnota), jenˇz pˇreˇcte pˇr´ıchoz´ı pulz na pin. Napˇr. pokud je nastavena hodnota HIGH (log. 1), funkce pulseIn() ˇceká, kdy se na pinu objev´ı log. 1 a zaˇcne poˇc´ıtat uplynulý ˇcas do té doby neˇz se na pinu objev´ı log. 0 a vrát´ı ˇcas v mik- rosekundách. S t´ımto ˇcasem je dál potˇreba pracovat, abychom dostali výslednou vzdálenost pˇrekáˇzky, nacházej´ıc´ı se pˇred senzorem. Rychlost zvuku v pokojových podm´ınkách je zhruba 340 m/s nebo 29,1 cm/µs. Vezeme tedy ˇcas, jenˇz nám vrátil senzor HC-SR04 v mikrosekundách a vydˇel´ıme ho rychlost´ı ˇs´ıˇren´ı zvuku. Výsledné ˇc´ıslo opˇet vydˇel´ıme, a to ˇc´ıslem 2. D˚uvod je ten, ˇze ˇcas, který nám vrát´ı senzor, je poˇc´ıtaný za cestu tam a zpˇet. Nám tedy bude staˇcit poloviˇcn´ı údaj. Testovac´ı algoritmus byl také doplnˇen o výpisy na seriový monitor, aby se dalo otestovat, zda mˇeˇr´ı vzdálenost v poˇrádku. Celý testovac´ı kód je v pˇr´ıloze D.2.

5.2.2 CNY70

Testovac´ı algoritmus pro optický senzor CNY70 je celkovˇe jednoduˇs´ı neˇz v pˇredeˇslém pˇr´ıpadˇe. Tento optický senzor, který má v sobˇe IR emitor a fototranzistor, sn´ımá povrch, který je pˇred n´ım a dokáˇze dobˇre rozeznat, jestli je povrch svˇetlý (b´ılý), nebo ˇcerný. Pro ˇcten´ı tˇechto hodnot vyuˇzijeme funkci analogRead(pin), pˇred t´ım ovˇsem mus´ıme nastavit tento pin na INPUT. Funkce analogRead() ˇcte hodnoty z daného analogového pinu. Arduino obsahuje 8 kanál˚u s 10-bitovým A/D pˇrevodn´ıkem. To znamená, ˇze vstupn´ı napˇet´ı mezi 0 a 3,3 V rozloˇz´ı na hodnotu v integeru od 0 aˇz do 1023. Z toho vycház´ı, ˇze máme rozliˇsen´ı vstupu 3,2 mV na jednotku. Pˇreˇcten´ı této jednotky trvá 100µs. Takto nastavený testovac´ı algoritmus byl doplnˇen o výpisy na seriový monitor pro moˇznost testován´ı.

(28)

5.3 Popis ˇ r´ıdic´ıch algoritm˚ u s vyuˇ zit´ım senzoru CNY70

Pro fináln´ı verzi modelu s pˇr´ısavným systémem bylo napsáno nˇekolik ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u, jenˇz pro autonomn´ı ˇr´ızen´ı vyuˇz´ıvaj´ı optický senzor CNY70. Oba z tˇechto algoritm˚u maj´ı stejné základn´ı nastaven´ı výstup˚u pro ˇr´ızen´ı vˇsech motor˚u a ven- tilátoru v tˇele funkce setup() a jednu základn´ı podm´ınku pro spuˇstˇen´ı algoritmu aˇz po 5 sekundách od spuˇstˇen´ı napájen´ı.

5.3.1 Algoritmus pro udrˇ zen´ı vozidla v ohraniˇ cen´ em poli

Prvn´ı z algoritm˚u je napsán tak, aby se vozidlo na vertikáln´ı ploˇse pohybovalo v poli ohraniˇceném ˇcerným okrajem (realizováno ˇcernou páskou). Jak jsme zjistili pomoc´ı testován´ı (viz následuj´ıc´ı kapitola 6.3), senzor pˇri detekci ˇcerné barvy vrac´ı na analo- gový pin A0, pomoc´ı funkce analogRead(pin), hodnoty do ˇc´ısla 200. Tohoto velmi jednoduˇse vyuˇzijeme, a to tak, ˇze do tˇela funkce loop() dáme podm´ınku. Pokud hodnota na pinu A0 klesne pod 200, znamená to, ˇze pˇredek vozu, kde je pˇripevnˇen senzor, narazil na hraniˇcn´ı ˇcáru pole, ve kterém se pohybuje, spust´ı se kód podm´ınky a vozidlo o kousek zacouvá a otoˇc´ı se. Pokud tato podm´ınka nen´ı splnˇena, vozidlo se stále pomalu pohybuje smˇerem vpˇred. Program obsahuje nˇekolik vlastn´ıch funkc´ı, které realizuj´ı kód pro j´ızdu vpˇred, vzad, otáˇcen´ı a zastaven´ı motor˚u. Tyto funkce maj´ı vstupn´ı hodnotu integer, kde udáváme velikost PWM. Program se dá tak jed- noduˇse mˇenit dle potˇreby. Kód je také doplnˇen o výpisy na seriový monitor pro jeho odladˇen´ı.

5.3.2 Algoritmus pro ops´ an´ı a udrˇ zen´ı se ve vyznaˇ cen´ e dr´ aze

Druhý algoritmus pro realizaci ˇr´ızen´ı vyuˇz´ıvá dráhy, která je ohraniˇcena dvˇema ˇcernými páskami, a vozidlo je schopné opsat tvar dráhy t´ım, ˇze bude jezdit od jednoho kraje ke druhému, jak je znázornˇeno na obrázku 5.1. Poˇc´ıtá se s t´ım, ˇze startovn´ı pozice vozu je naklonˇená k pravému okraji (ˇcáˇre) oznaˇcuj´ıc´ı trat’. Opˇet vyuˇz´ıváme hodnot na pinu A0, ˇctené funkc´ı analogRead(). V tˇele funkce loop() máme stejnou podm´ınku jako v pˇredeˇslém pˇr´ıpadˇe, pokud hodnota na pinu A0, ukládaná do promˇenné integer s názvem value, klesne pod hodnotu 200 vyvolá se dalˇs´ı podm´ınka. V této podm´ınce vyuˇz´ıváme dvˇe pomocné promˇenné typu integer a to temp a temp2. Promˇenná temp2 se zvˇetˇs´ı o hodnotu 1 pokaˇzdé, kdy vozidlo naraz´ı na hraniˇcn´ı ˇcáru. Abychom zjistili u jaké ˇcáry se vozidlo nacház´ı, vyuˇzijeme promˇennou temp, do které ukládáme výsledek výpoˇctu, kde promˇennou temp2 dˇel´ıme modulem dvˇema. Pravá ˇcára z pohledu vozidla a také startovn´ı strana má sudé hodnoty a levá strana má hodnoty liché. Z toho nám plyne, ˇze pokud je hodnota temp nulová, vozidlo je u pravé ˇcáry a otoˇc´ı se smˇerem k levé ˇcáˇre, a pokud je hodnota temp vˇetˇs´ı neˇz nula (výsledek modula je zbytek po dˇelen´ı dvou ˇc´ısel), nacház´ı se u levé ˇcáry a zatoˇc´ı vpravo. Pokud hlavn´ı podm´ınka nen9 splnˇena, vozidlo se nacház´ı mezi ˇcárami a pohybuje se pomalu smˇerem kupˇredu. T´ımto stylem j´ızdy je vozidlo schopno opsat libovolnou dráhu. Kód je opˇet doplnˇen o výpisy na sériový monitor pro lepˇs´ı odladˇen´ı a testován´ı. Celý algoritmus najdete v pˇr´ıloze D.3.

(29)

lichá

Vozidlo sudá

Obr´azek 5.1: Styl pohybu vozidla mezi ohraniˇcen´ım dr´ahy

(30)

6 Testov´ an´ı

6.1 Testov´ an´ı zapojen´ı ventil´ atoru a frekvence PWM

P˚uvodn´ı zapojen´ı celého systému vozidla poˇc´ıtalo s t´ım, ˇze ho napájen´ım bude zásobit pouze jedna baterie. Pˇri ˇreˇsen´ı zrovoznˇen´ı pojezdových stejnosmˇerných motor˚u jsme museli od této ideje odstoupit a samotné motory napájet zvláˇst’ jinou bateri´ı, neˇz kterou je napájena ˇr´ıdic´ı jednotka. Pojezdové motory pak fungovaly bez problém˚u. Stejný problém se nakonec ukázal v zapojen´ı a ˇr´ızen´ı ventilátoru.

Napájen´ı samotného motoru z ˇr´ıdic´ı jednotky zp˚usobovalo jej´ı restartován´ı kv˚uli kol´ısán´ı napˇet´ı. Takto zapojený ventilátor se toˇcil, ale neˇz se roztoˇcil na plný výkon, který je u nˇej vyˇzadován pro vˇetˇs´ı pˇr´ıtlak, ˇr´ıdic´ı jednotka se nˇekolikrát restarto- vala. Testovali jsme, jestli nen´ı problém v PWM, jenˇz pˇricház´ı na sp´ınac´ı tranzistor.

Pˇripojili jsme tedy na výstupn´ı pin D3* osciloskop, abychom zjistili, jak vypadá nastavené PWM (softwarovˇe bylo nastavené PWM na 75 % výkonu). Výstup na osciloskopu (viz obrázek 6.1) nám ukázal, ˇze v ˇr´ıdic´ı jednotce ani ve výstupn´ım pinu problém nen´ı. Na tˇechto výsledc´ıch jsme si také ovˇeˇrili, ˇze frekvence PWM je skuteˇcnˇe 245,1 Hz. Proto jsme pˇristoupili ke stejnému ˇreˇsen´ı jako u pojezdových motor˚u. M´ısto napájen´ı ventilátoru pˇres ˇr´ıdic´ı jednotku jsme zvolili napájen´ı dalˇs´ı bateri´ı (tou samou jako u pojezdových motor˚u). Toto ˇreˇsen´ı vyˇreˇsilo veˇskeré problémy s restartován´ım jednoty a ventilátor se toˇc´ı na plný výkon bez vˇetˇs´ıch ztrát napˇet´ı.

Abychom si ovˇeˇrili, jak motor pˇrij´ımá ˇr´ıdic´ı signál PWM, opˇet jsme vyuˇzili osciloskop. Výsledný graf vypadá následovnˇe, viz obrázek 6.2.

6.2 Testov´ an´ı senzoru HC-SR04

Zde se jen okrajovˇe vrát´ıme k tomu, co bylo zm´ınˇeno v minulé kapitole 5.2.1. Pomoc´ı testovac´ıho algoritmu napsaného pro tento senzor byla testována jeho funkˇcnost.

Toto testován´ı ukázalo, ˇze senzor nen´ı schopen fungovat správnˇe s napájec´ım na- pˇet´ım, jenˇz máme k dispozici (3,3 V). Pomoc´ı výstupu na sériový monitor si m˚uˇzeme ukázat zpracovávané hodnoty ze senzoru (viz tabulka 6.1). Jak je na této tabulce vidˇet, tak hodnoty duration, které by mˇely obsahovat vzdálenost pˇrekáˇzky, jsou sp´ıˇse jen ˇsum zaˇr´ızen´ı, neˇz reálné hodnoty. Po tomto zjiˇstˇen´ı bylo od pouˇzit´ı tohoto senzoru ustoupeno.

(31)

Obr´azek 6.1: PWM zobrazen´e na osciloskopu

Obrázek 6.2: PWM a signál na ventilátoru

6.3 Testov´ an´ı senzoru CNY70

V pˇredeˇslých kapitolách bylo popsáno zapojen´ı tohoto senzoru a o jeho testovac´ım algoritmus. V prvn´ı verzi zapojen´ı byl vyuˇzit rozd´ılný odpor R3 (ze schématu C.2) s hodnotou 1,1 kΩ. Pomoc´ı testovac´ıho algoritmu a modelu propojeného s PC jsme dostali na seriový monitor tyto hodnoty (tabulka 6.2). Hodnoty pohybuj´ıc´ı se od 0 do 20 reprezentuj´ı, ˇze se pˇred senzorem nacház´ı objekt z ˇcerné barvy. Hodnoty které se naopak pohybuj´ı kolem hodnoty 100 reprezentuj´ı barvu b´ılou. Abychom zvˇetˇsili rozsah hodnot pro pˇresnˇejˇs´ı vyuˇzit´ı senzoru, byl odpor R3 C.2 zvˇetˇsen na 47 kΩ.

S t´ımto odporem se rozsah hodnot pohybuje od 0 do 1023, jak je vidˇet v tabulce 6.2. Na tˇechto hodnot´ach je vidˇet, ˇze hodnoty pro ˇcernou barvu se pohybuj´ı od 0 do

(32)

Tabulka 6.1: Data z testovac´ıho algoritmu pro senzor HC-SR04 distance [cm] duration [µs]

0 0

0 2

0 5

0 2

0 0

0 2

200 (aˇz 250) a pro b´ılou do maximáln´ı hodnoty 1023. Tˇechto poznatk˚u jsme vyuˇzili pˇri programován´ı autonomn´ıho ˇr´ızen´ı zaloˇzeného na tomto optickém senzoru.

Tabulka 6.2: Uk´azky dat ze zapojen´ı senzoru CNY70 hodnota A/D

Hodnota 109

Hodnota 102

Hodnota 103

Hodnota 102

Hodnota 7

Hodnota 12

Hodnota 0

Hodnota 3

Hodnota 4

hodnota A/D

Hodnota 989

Hodnota 988

Hodnota 293

Hodnota 294

Hodnota 281

Hodnota 96

Hodnota 43

Hodnota 58

Hodnota 73

Hodnota 78

Hodnota 87

(33)

7 Moˇ znosti dalˇ s´ıho rozˇ s´ıˇ ren´ı

Stávaj´ıc´ı prototyp modelu vozidla s pˇr´ısavným systémem by se dal rozˇs´ıˇrit o dalˇs´ı prvky, jenˇz by zlepˇsily schopnosti jeho autonomn´ıho ˇr´ızen´ı. V této kapitole uvedu nˇekolik ˇreˇsen´ı, které by mohly projekt dále rozˇs´ıˇrit. U vˇsech tˇechto rozˇs´ıˇren´ı se mus´ı dát velký pozor na koneˇcnou hmotnost modelu. ˇR´ıdic´ı jednota ve stávaj´ıc´ım zapojen´ı má volných 7 analogových pin˚u a 6 digitáln´ıch pin˚u, z toho 3 s moˇznost´ı PWM.

7.1 Senzorick´ e

7.1.1 Akcelerometr

Akcelerometr je elektromechanické zaˇr´ızen´ı, které mˇeˇr´ı zrychlen´ı. Pomoc´ı tohoto zaˇr´ızen´ı m˚uˇzeme urˇcit v jakém úhlu je vozidlo k zemskému povrchu, a t´ım napˇr.

zap´ınat, vyp´ınat ventilátor nebo korigovat výkon pro motory atd. Nab´ız´ı se nám mnoho r˚uzných ˇreˇsen´ı a také obvod˚u, které se daj´ı vyuˇz´ıt. Uvedu zde napˇr´ıklad akcelerometr MMA7361 [18] nebo obvod IMU 5DOF IDG500/ADXL335 [19], jenˇz má v sobˇe zabudovaný akcelerometr i gyroskop (gyroskop mˇeˇr´ı úhlové zrychlen´ı). Oba tyto uvedené obvody pracuj´ı s napˇet´ım 3,3 V a maj´ı v naˇsem projektu vˇsestranné vyuˇzit´ı. Pro oba obvody se daj´ı vyhledat knihovny pro ˇr´ıdic´ı jednotku Arduino Fio.

7.2 Komunikaˇ cn´ı

7.2.1 Rozhran´ı XBee

R´ıdic´ı jednotka Arduino Fio obsahuje pˇripraven´ˇ e rozhran´ı pro modul XBee, jenˇz slouˇz´ı pro pˇr´ıjem informac´ı pˇres rozhran´ı Wi-Fi. Tˇechto modul˚u je nˇekolik typ˚u a verz´ı. Kvalitn´ı pˇrehled nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ıch je na str´ank´ach od firmy Sparkfun [17].

Rozˇs´ıˇren´ı systému o tento modul by mohlo zajistit bezdrátové nahráván´ı programu nebo bezdrátový pˇr´ıjem dat za provozu modelu a jeho ladˇen´ı. V neposledn´ı ˇradˇe by se tento modul dal vyuˇz´ıt i pro dálkové ˇr´ızen´ı modelu vozidla.

7.2.2 Rozhran´ı Bluetooth

Bluetooth je dalˇs´ı vyuˇz´ıvan´y standard pro bezdr´atovou komunikaci propojuj´ıc´ı dvˇe a v´ıce zaˇr´ızen´ı. Model by se dal obohatit i o toto rozhran´ı, napˇr. o modul HC-05

(34)

[20], který je celkovˇe dostupný. Model vozidla vybavený t´ımto rozhran´ım by se mohl bezdrátovˇe ovládat pˇres PC nebo mobiln´ı zaˇr´ızen´ı.

(35)

Z´ avˇ er

V rámci této bakaláˇrské práce byl vytvoˇren automaticky se ˇr´ıdic´ı model vozu s pˇr´ısa- vným systémem, který je schopný jezdit po horizontáln´ıch a vertikáln´ıch plochách.

Postup práce spoˇc´ıval v teoretickém rozboru koupeného modelu vozu, jeho nárok˚u na napájen´ı a vlastnost´ı pˇr´ısavného systému. Po tomto rozboru byl navrhnut nový systém ˇr´ızen´ı s vyuˇzit´ım nového ˇr´ıdic´ıho hardwaru realizovaného ˇr´ıdic´ı jednotkou Arduino Fio, která nejlépe vyhovovala vˇsem potˇrebným parametr˚um.

Po nˇekolika verz´ıch zapojen´ı a testován´ı vˇsech ˇcást´ı vozu bylo vozidlo uvedeno do provozu. Vozidlo se bez sebemenˇs´ıch problém˚u pohybuje po hladkých vertikáln´ıch plochách (testováno pˇreváˇznˇe na skle).

Na funkˇcn´ım modelu bylo testováno nˇekolik druh˚u senzor˚u pro zajiˇstˇen´ı autonomn´ıho ˇr´ızen´ı. Byly testovány ultrazvukové senzory pro moˇznost vyhýbán´ı se pˇrekáˇzkám a optické senzory pro umoˇznˇen´ı pohybu ve vyznaˇceném poli. Výsledkem tohoto testován´ı byl výbˇer optického senzoru, který splˇnoval omezen´ı napájen´ım, spotˇrebou a velikost´ı.

Pro autonomn´ı model pak bylo vytvoˇreno nˇekolik testovac´ıch a ˇr´ıdic´ıch algoritm˚u. Testovac´ımi algoritmy byla ovˇeˇrena funkˇcnost vˇsech hardwarových souˇcást´ı vozidla. Tyto algoritmy pomohly vyˇreˇsit mnoho problém˚u pˇri vývoji celého vozidla.

Dále byl vytvoˇren ˇr´ıdic´ı algoritmus pro pohyb v ohraniˇceném poli a algoritmus pro udrˇzen´ı vozidla v ohraniˇcené dráze a opsán´ı jej´ıho tvaru. ˇR´ıdic´ı algoritmy zajiˇst’uj´ı autonomn´ı pohyb na horizontáln´ıch i vertikáln´ıch plochách.

V práci se podaˇrilo splnit vˇsechny body zadán´ı a vytvoˇrit funkˇcn´ı automaticky se ˇr´ıd´ıc´ı model s pˇr´ısavným systémem.

(36)

Literatura

[1] RC AUTO WALL CLIMBER 866 © 2014 RC Profi [online]. [cit. 2015-04- 02]. Dostupn´e z: http://www.rcprofi.cz/rcprofi/eshop/4-1-AUTA/8- 2-MINI-auticka/5/58-RC-AUTO-WALL-CLIMBER-866-JEZDI-PO-STENACH [2] Mini DC Motor © 2010 Gizmoszone [online]. [cit. 2015-17-01]. Dostupn´e

2015-15-05]. Dostupn´e z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/

view/1540-teleso-na-naklonene-rovine

//arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardFio

[6] FTDI Basic Breakout © 2009 SparkFun Electronics [online]. [cit. 2015-03- 01]. Dostupn´e z: https://www.sparkfun.com/products/retired/8772 [7] Arduino FIO Tutorial © 2013 DXARTS [online]. [cit. 2014-06-12]. Do-

stupn´e z: http://wiki.dxarts.washington.edu/groups/general/wiki/

ec15a/Arduino_FIO_Tutorial.html

2014-02-12]. Dostupn´e z: http://robot.gymspit.cz/new/cz/eurobot- 2010/motor-controll-2010/hbridge/

2014-02-12]. Dostupn´e z: http://www.mcmanis.com/chuck/robotics/

tutorial/h-bridge/

arduino.cc/en/Tutorial/PWM

(37)

2135

//www.micropik.com/PDF/HCSR04.pdf

www.vishay.com/docs/83751/cny70.pdf

Dostupn´e z: http://www.atmel.com/Images/doc2525.pdf

http://arduino.cc/en/Main/Software

[18] MMA7361L© Freescale Semiconductor 2008 [online]. [cit. 2015-05-11]. Do- stupn´e z: http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/

MMA7361L.pdf

[19] IMU 5DOF © SparkFun Electronics [online]. [cit. 2015-05-11]. Dostupn´e z: https://www.sparkfun.com/products/retired/9268

[cit. 2015-05-11]. Dostupn´e z: ftp://imall.iteadstudio.com/Modules/

IM120723009/DS_IM120723009.pdf

(38)

A Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD

• text bakaláˇrské práce

– bakalarska prace 2015 Petr Najman.pdf

– kopie zadani bakalarska prace 2015 Petr Najman.pdf

• zdrojov´y k´od programu – Testovac´ı algoritmy – ˇR´ıdic´ı algoritmy

• v´ykresov´a dokumentace

– Arduino-Fio-schematic.pdf – prvotni zapojeni.pdf – konecne zapojeni.pdf

• katalogové listy pouˇzitých souˇcástek – drv8835.pdf

– cny70.pdf

(39)

B Sch´ ema zapojen´ı desky Arduino Fio

Obr´azek B.1: Sch´ema zapojen´ı ˇridic´ı jednotky Arduino Fio [4]

(40)

C Sch´ ema zapojen´ı upraven´ eho modelu

C.1 Prvotn´ı verze zapojen´ı

Obr´azek C.1: Prvotn´ı n´avrh zapojen´ı modelu

(41)

C.2 Koneˇ cn´ a verze zapojen´ı

Obrázek C.2: Fináln´ı návrh zapojen´ı modelu s koneˇcnými hodnotami

(42)

D Uk´ azky testovac´ıch algoritm˚ u

D.1 Rozsvˇ ecen´ı LED

i n t l e d = 1 2 ; void s e t u p ( ) {

pinMode ( l e d , OUTPUT) ; }

void l o o p ( ) {

d i g i t a l W r i t e ( l e d , HIGH ) ; d e l a y ( 1 0 0 0 ) ;

d i g i t a l W r i t e ( l e d , LOW) ; d e l a y ( 1 0 0 0 ) ;

}

D.2 Testovac´ı algoritmus senzoru HC-SR04

// p i n y pro i n f o r m a c e z e s e n z o r u const i n t t r i g P i n = 8 ;

const i n t e c h o P i n = 1 2 ; void s e t u p ( ) {

pinMode ( t r i g P i n , OUTPUT) ; pinMode ( echoPin , INPUT ) ;

// kumunikace p r e s s e r i o v y p o r t S e r i a l . b e g i n ( 9 6 0 0 ) ;

}

void l o o p ( ) {

long d u r a t i o n , d i s t a n c e ; d i g i t a l W r i t e ( t r i g P i n , LOW) ;

(43)

d e l a y M i c r o s e c o n d s ( 2 ) ;

d i g i t a l W r i t e ( t r i g P i n , HIGH ) ; d e l a y M i c r o s e c o n d s ( 1 0 ) ;

d i g i t a l W r i t e ( t r i g P i n , LOW) ;

d u r a t i o n = p u l s e I n ( echoPin , HIGH ) ; d e l a y ( 5 0 0 0 ) ;

S e r i a l . p r i n t ( d u r a t i o n ) ; S e r i a l . p r i n t ( ” d u r a t i o n ” ) ; S e r i a l . p r i n t l n ( ) ;

d i s t a n c e = m i c r o s e c o n d s T o C e n t i m e t e r s ( d u r a t i o n ) ; i f ( d i s t a n c e < 5 ) {

S e r i a l . p r i n t l n ( ” Prekazka do 5 cm ! ” ) ; }

S e r i a l . p r i n t ( d i s t a n c e ) ; S e r i a l . p r i n t ( ” cm ” ) ; S e r i a l . p r i n t l n ( ) ; d e l a y ( 1 0 0 ) ;

}

long m i c r o s e c o n d s T o C e n t i m e t e r s ( long m i c r o s e c o n d s ) { return m i c r o s e c o n d s / 2 9 , 1 / 2 ;

} }

D.3 Algoritmus pro ops´ an´ı a udrˇ zen´ı se ve vyznaˇ cen´ e dr´ aze

// l o g v s t u p pro p i n MODE

\# d e f i n e modePin 2

// p i n pro r i z e n i v e n t i l a t o r u

\# d e f i n e ven tPin 3

// l o g v s t u p pro motor 1

\# d e f i n e motorPin1 4 // l o g v s t u p pro motor 2

\# d e f i n e motorPin2 7 // p i n y pro r i z e n i motoru

\# d e f i n e powerPin1 5

\# d e f i n e powerPin2 6

(44)

// p i n pro s l e d o v a n i h o d n o t z e s e n z o r u

\# d e f i n e s e n s o r A0 i n t v a l u e = 0 ; i n t temp = 0 ; i n t temp2 = 0 ; void s e t u p ( ) {

// n a s t a v e n i p i n u na v s t u p n i nebo v y s t u p n i pinMode ( s e n s o r , INPUT ) ;

pinMode ( modePin , OUTPUT) ; pinMode ( ventPin , OUTPUT) ; pinMode ( motorPin1 , OUTPUT) ; pinMode ( motorPin2 , OUTPUT) ; pinMode ( powerPin1 , OUTPUT) ; pinMode ( powerPin2 , OUTPUT) ; // n a s t a v e n i p i n u mode na l o g . 1 d i g i t a l W r i t e ( modePin , HIGH ) ; S e r i a l . b e g i n ( 9 6 0 0 ) ;

}

void l o o p ( ) {

// p u t your main c o d e h e r e , t o run r e p e a t e d l y : i f ( temp2 == 0 ) {

d e l a y ( 5 0 0 0 ) ; temp2++;

}

a n a l o g W r i t e ( ventPin , 2 5 5 ) ; v a l u e = analogRead ( s e n s o r ) ; S e r i a l . p r i n t ( v a l u e ) ;

S e r i a l . p r i n t ( ” ” ) ;

//PWM 255−100\%, 191−75\%, 127−50\%, 64−25\%

i f ( v a l u e < 4 0 0 ) { temp = temp2 \% 2 ;

i f ( temp != 0 ) { m o t o r s s t o p ( ) ; d e l a y ( 1 0 ) ; // ////

r i g h t ( 1 9 1 ) ; d e l a y ( 1 6 0 ) ; // ////

m o t o r s s t o p ( ) ;

(45)

d e l a y ( 1 0 ) ; // ////

temp2++;

S e r i a l . p r i n t ( temp ) ; temp = 0 ;

S e r i a l . p r i n t l n ( ” O t o c e n i na l i c h o u vpravo . ” ) ; // d e l a y ( 1 0 0 0 ) ;

} e l s e i f ( temp == 0 ) { m o t o r s s t o p ( ) ;

d e l a y ( 1 0 ) ; // ////

l e f t ( 1 9 1 ) ; d e l a y ( 1 8 0 ) ; // ////

m o t o r s s t o p ( ) ; d e l a y ( 1 0 ) ; temp2++;

S e r i a l . p r i n t ( temp ) ; temp = 0 ;

S e r i a l . p r i n t l n ( ” O t o c e n i na sudou v l e v o . ” ) ; // d e l a y ( 1 0 0 0 ) ;

} }

f o r w a r d ( 6 0 ) ;

S e r i a l . p r i n t l n ( ” J i z d a r o v n e . ” ) ; // d e l a y ( 1 0 0 0 ) ;

}

void m o t o r s s t o p ( ) {

a n a l o g W r i t e ( powerPin1 , 0 ) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin2 , 0 ) ; }

void f o r w a r d ( i n t power ) {

d i g i t a l W r i t e ( motorPin1 , HIGH ) ; d i g i t a l W r i t e ( motorPin2 , LOW) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin1 , power ) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin2 , power −5);

}

void r i g h t ( i n t power ) {

d i g i t a l W r i t e ( motorPin1 , LOW) ; d i g i t a l W r i t e ( motorPin2 , LOW) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin1 , power ) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin2 , power −5);

(46)

}

void l e f t ( i n t power ) {

d i g i t a l W r i t e ( motorPin1 , HIGH ) ; d i g i t a l W r i t e ( motorPin2 , HIGH ) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin1 , power ) ; a n a l o g W r i t e ( powerPin2 , power −5);

}

Automaticky ˇr´ızený model vozu s pˇr´ısavným systémem