Elektronik: robotun sinir sistemini bağla

Geçen ders robotun iskeletini ve kaslarını kurdun: şasi ayakta, motorlar yerinde. Ama şu an bu robot kıpırdayamaz, çünkü kasların beyinden haber alması gereken yolların hiçbiri henüz döşenmedi. Bu derste o yolları döşeyeceksin.

Kanca: robotun sinir sistemi (9 dk)

Kolunu kaldır. Bunu yapabilmen için beynin, kolundaki kasa "kasıl" diyen bir sinyali sinirlerin üzerinden gönderdi. Beyin karar verir, sinir taşır, kas iş yapar. Üçü de bağlı olmazsa hareket olmaz: beyin tek başına kolu kaldıramaz, kol tek başına ne yapacağını bilmez.

Robotun da tıpatıp aynısı var. Beyin ESP32 kartı, kararı o verir. Kaslar motorlar, işi onlar yapar. Aradaki sinirler ise senin bu derste döşeyeceğin kablolar. Bir kablo eksik ya da yanlış yere giderse, tıpkı kopmuş bir sinir gibi, o hareket hiç gerçekleşmez ya da yanlış gerçekleşir.

Videoyu izledikten sonra grupça bir dakika düşün: Bir robotta sürücüye giden dört ayrı sinyal kablosu var. Sence bunlardan biri kopsa robot ne yapardı? Cevabını aklında tut; bağlamaya başlayınca bu soruya geri döneceğiz.

Ana etkinlik: tabloyla bağla (20 dk)

Bu dersin şeması ve tablosu iki farklı gözle aynı şeye bakar. Şema sana genel resmi verir: gücün nereden çıkıp nereye dağıldığını bir bakışta görürsün. Tablo ise tek tek her kabloyu sıraya dizer, öyle ki her satırın yanına tik atarak ilerlersin. Önce şemadan büyük resmi gör, sonra tablodan tik ata ata bağla.

Önce tezgah videosunu bir kez baştan sona izle. Ellerin sırayı nasıl izlediğine dikkat et: pil hep en sona kalıyor.

Bağlantı şeması

Şema 1: Bağlantının tamamı. Pil tek noktadan dağıtılır (Wago), her iki sürücü ve regülatör oradan beslenir, tüm GND'ler aynı klemenste buluşur.

Bağlantı tablosu: tek tek her kablo

Aşağıdaki 20 satırı sırayla yap. Her satırı bitirince yanına tik at; tik atmadan bir sonrakine geçme.

Pin numaraları hakkında: GPIO 16, 17, 18, 19 bu eğitimin standart pinleridir; sonraki derslerdeki kodla birebir aynı sayılar. Başka pinler kullanmak zorunda kalırsan tek yapman gereken koddaki bu dört sayıyı değiştirmek olur.

Sıra 5 ile 8 arası tanıdık gelecek: dört satırın da yaptığı iş aynı, sadece nesne değişiyor. Robotikte çok karşılaşacağın bir kalıp bu; aynı bağlantı iki motor için iki kez tekrarlanıyor.

Kavram köprüsü: ortak toprak neden her yerde (7 dk)

Şimdi başta sorduğum soruya ve tablodaki en kalın yazılmış satıra dönelim. Neden 18 numaralı satır, yani ESP32 GND ile Wago GND arasındaki kablo, "asla atlanmaz" diye işaretli?

Robotiğe Giriş modülünden şunu hatırla: voltaj iki nokta arasındaki farktır. Yani bir sinyal, ancak bir sıfır noktasına göre "yüksek" ya da "düşük" sayılır. ESP32 sürücüye "ileri git" derken bir sinyal yollar, ama sürücü bu sinyalin yüksek mi alçak mı olduğunu ancak ikisinin de ortak bir sıfır noktası varsa anlayabilir. O ortak sıfır noktası GND'dir, yani toprak.

İşte bu yüzden tablodaki tüm siyah kablolar tek bir yerde, Wago GND klemensinde buluşur. Pilin eksisi, iki sürücünün eksisi, regülatörün eksisi ve ESP32'nin GND'si hepsi orada birleşir. Buna ortak toprak denir: sinyal gönderen ve alan her kartın aynı zemine basması. Kanca videosundaki benzetmeyle: herkes aynı yerde durmazsa, "bir adım yukarı" demenin bir anlamı kalmaz.

Şimdi başlangıçtaki soruya cevabın olgunlaştı: dört sinyal kablosundan biri koparsa o motorun bir yönü (ileri ya da geri) çalışmaz. Ama 18 numaralı ortak toprak koparsa, sinyallerin hiçbirinin ortak sıfır noktası kalmadığı için robotun tümü güvenilmez davranır. Tek bir kablo, ama sinir sisteminin tamamını ayakta tutan kablo.

Uygulama: pil öncesi akran çapraz kontrolü (15 dk)

Kendi bağlantına baktığında gözün, "doğru olması gerektiğini" bildiğin için hatayı atlar. Başka birinin bağlantısına bakınca ise hiçbir şey varsaymadan, tablodaki gibi tek tek kontrol edersin. Bu yüzden şimdi eşleşiyorsunuz.

Elindeki tabloyu al ve başka bir grubun robotuna git. Onların robotunu, senin robotun değilmiş gibi, 20 satırı baştan denetle. Kendi grubun da senin robotunu aynı şekilde denetliyor olacak. Kimse kendi robotunu onaylamıyor; herkes bir başkasınınkini denetliyor. Bu kontrol bitmeden hiçbir robota pil takılmıyor.

Denetlerken şu altı noktayı özellikle ara:

• Wago +12V içinde yalnız kırmızılar, Wago GND içinde yalnız siyahlar var.
• B+ ve B- hiçbir sürücüde ters değil (kartın üstündeki yazıyı gerçekten okudun, tahmin etmedin).
• Tablo 18 numara takılı: ESP32 GND ile Wago GND arasında kablo var.
• XL4005 çıkışı 5V (bu ayar kit üretiminde yapıldı; ayar vidasına dokunulmamış).
• Kablolar tekerleklerden ve motor millerinden uzak, dönerken takılmayacak.
• 20 satırın 20'sinde de tik var.

Bir hata bulursan onu robotun sahibine söyleme; hangi satırdan şüphelendiğini söyle ve birlikte o satıra bakın. Amaç hatayı senin yakalaman değil, sahibinin görmesi.

Pekiştirme ve değerlendirme (6 dk)

Kısaca kendini yokla:

• Ortak toprağı kendi cümlenle bir arkadaşına anlatabiliyor musun? "Sinyalin bir sıfır noktası olmalı, o yüzden..." diye başla.
• Tabloda pili neden en sona bıraktığımızı söyleyebilir misin?
• RPWM ile LPWM'i karıştırırsan ne olur, artı ile eksiyi karıştırırsan ne olur? İkisi neden farklı sonuç verir?

Günlük hayat bağı: Evindeki priz de aynı mantıkla çalışır; tüm cihazların bir ortak dönüş hattı (nötr) vardır. Bir müzik setine kulaklık taktığında sesin temiz gelmesi de sinyalin ve cihazın ortak bir toprağı paylaşmasına bağlıdır. Ortak toprak, robotlara özel bir kural değil; birbiriyle konuşan tüm elektronikte var.

Erken bitirenlere ek görev

• Sinyal yolunu çiz: Boş bir kağıda, sen kumandada "ileri" dediğinde sinyalin ESP32'den çıkıp hangi pinlerden geçerek iki motora ulaştığını ok ok çiz. Hangi tablo satırları bu yolda yer alıyor?
• Denetçinin denetçisi ol: İkinci bir grubun robotunu daha denetle, ama bu sefer önce robota bak, sonra tabloyu aç. Tabloya bakmadan kaç hatayı yakalayabildiğini say; sonra tabloyla kontrol edip kaçını kaçırdığını gör. Tablo neden işe yarıyor, kendi gözünle anla.