Progettazione ed Implementazione di un circuito PCB per il docking autonomo di un Rover mediante timer NE556 e sensori IR

Abstract

Il progetto di tesi si inserisce nel contesto della robotica autonoma, concentrandosi sull'ottimizzazione del sistema di docking di un rover. Il lavoro ha preso avvio da un prototipo preesistente basato su un circuito millefori che utilizzava due timer NE555 in cascata per generare un segnale portante a 38 kHz, necessario per la comunicazione tra il rover e la stazione base tramite LED a infrarossi. La stazione base, equipaggiata con un servo motore e un ricevitore IR, rilevava il segnale e, tramite due Arduino Uno WiFi Rev 2, forniva al rover le istruzioni per raggiungere la base. L'obiettivo della tesi è stato trasformare il circuito millefori in una PCB, integrando e ottimizzando i componenti. In particolare, i due NE555 sono stati sostituiti da un singolo NE556, mentre l'aggiunta di un demultiplexer ha permesso di controllare due LED IR separati con un singolo pin digitale. Il circuito progettato è stato testato sia elettricamente che funzionalmente, attraverso lo sviluppo di un software di controllo per l'Arduino della stazione base. I test hanno verificato la capacità del ricevitore IR di rilevare correttamente il segnale generato dal nuovo circuito PCB, confermando il successo della trasformazione e miglioramento del sistema originale.

The thesis project is inserted in the context of autonomous robotics, focusing on the optimization of the docking system of a rover. The work started from a pre-existing prototype based on a milleforo circuit that used two NE555 timers in cascade to generate a 38 kHz carrier signal, necessary for communication between the rover and the base station via infrared LEDs. The base station, equipped with a servo motor and an IR receiver, detected the signal and, via two Arduino Uno WiFi Rev 2, provided the rover with instructions to reach the base. The objective of the thesis was to transform the millefora circuit into a PCB, integrating and optimizing the components. Specifically, the two NE555s were replaced by a single NE556, while the addition of a demultiplexer made it possible to control two separate IR LEDs with a single digital pin. The designed circuit was tested both electrically and functionally, through the development of control software for the base station's Arduino. The tests verified the ability of the IR receiver to correctly detect the signal generated by the new PCB circuit, confirming the success of the transformation and improvement of the original system.