基于fpga的3D打印清潔機(jī)器人。該機(jī)器人具有多個(gè)用于檢測(cè)障礙物的傳感器和一個(gè)用于清潔地板的吸塵器。此外，該機(jī)器人還包含一種導(dǎo)航算法，使其能夠盡可能高效地駛離房間并相應(yīng)地對(duì)障礙物做出反應(yīng)。
　　結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)器單元基本上由2個(gè)組件組成。1.磁鐵板由3D打印的PLA組成，每個(gè)磁鐵板包含4個(gè)釹磁鐵。它們彼此成90度角排列。請(qǐng)注意，磁體的南極朝向傳感器安裝，因?yàn)槲沂褂玫幕魻杺鞲衅鲀H檢測(cè)到正磁場(chǎng)。2.霍爾傳感器是指其輸出信號(hào)取決于周圍磁場(chǎng)的傳感器。因此，它們檢測(cè)磁場(chǎng)，然后更改其輸出的電氣狀態(tài)。為了使用FPGA評(píng)估輸出信號(hào)，必須正確連接霍爾傳感器。
　　對(duì)于機(jī)器人，我使用H501型單極霍爾傳感器。在這種情況下，單極意味著傳感器僅檢測(cè)磁體的正極。當(dāng)施加正磁場(chǎng)時(shí)，輸出變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)；當(dāng)該磁場(chǎng)不再存在時(shí)，輸出降至GND。另一個(gè)重要功能是施密特觸發(fā)器。這是一個(gè)比較器電路，它將線性輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，以便FPGA可以讀取。傳感器具有此電路很重要；否則必須在外部構(gòu)建。
　　基于用于檢測(cè)障礙物的傳感器的3D打印清潔機(jī)器人
　　傳感器由機(jī)器人的3.3V車載電源供電。小鋁箔塑料電容器用于抑制干擾。輸出信號(hào)需要一個(gè)值為100k的上拉電阻。
　　基于用于檢測(cè)障礙物的傳感器的3D打印清潔機(jī)器人

　　然后，我將此電路轉(zhuǎn)移到Eagle，并訂購(gòu)了電路板。PCB可以很好地裝入機(jī)器人中為其提供的支架中。
　　傳感器的行為：輸出狀態(tài)：條件：0=》無磁場(chǎng)1=》正磁場(chǎng)注釋顯示傳感器可以檢測(cè)到兩種狀態(tài)。如果傳感器未檢測(cè)到磁場(chǎng)，則輸出端存在低電平。僅當(dāng)傳感器檢測(cè)到磁體的南極時(shí)，才發(fā)生高電平。當(dāng)不再存在磁場(chǎng)時(shí)，輸出會(huì)回落到較低的水平。在下面的示波器圖中可以很容易地看出這種現(xiàn)象。方波信號(hào)顯示了機(jī)器人移動(dòng)時(shí)霍爾傳感器的輸出：
　　基于用于檢測(cè)障礙物的傳感器的3D打印清潔機(jī)器人

　　該圖顯示了霍爾傳感器的輸出電壓隨時(shí)間（ms）的變化。您會(huì)看到由輪的勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性方波信號(hào)。