Przewodnik MVP: węzeł kamery z zasilaniem z USB i z akumulatora

Ten przewodnik prowadzi od pierwszego testu na biurku do węzła na akumulatorze w wydrukach. Priorytetem jest test MVP: kamera śledzi obiekt, a serwa obracają kamerę.

Powiązane pliki:

• Lista części (BOM, PL) i przewodnik montażu (EN)
• Obwód akumulatora (EN)
• Schemat montażu: te same kroki jako animowany schemat, komendy do skopiowania, dziennik pomiarów
• Firmware MVP: ServoTracker
• Program na Maca: YOLOProcessing.py

Zasady zapisu: krótkie zdania, jedna czynność w kroku. OSTRZEŻENIE oznacza ryzyko obrażeń, pożaru lub uszkodzenia. UWAGA oznacza ryzyko uszkodzenia sprzętu. Złota rada to wskazówka, która oszczędza czas lub sprzęt.

0. Dziesięć zasad (przeczytaj najpierw)

1. Zmieniaj połączenia tylko bez zasilania. Wyjmij też kabel USB.
2. Nigdy nie łącz plusów dwóch zasilaczy. USB z Maca i zasilacz serw to dwa źródła. Ich plusy muszą być rozdzielone. Masy (GND) łącz zawsze.
3. Wspólna masa. GND XIAO musi być połączone z GND serw. Bez tego serwo nie „rozumie” sygnału.
4. Piny GPIO przyjmują maksymalnie 3,3 V. Nigdy nie podawaj 5 V na pin.
5. Akumulator nigdy bezpośrednio do odbiornika. 12,6 V uszkodzi serwo, czujnik, kamerę i XIAO.
6. Czerwona sonda w gnieździe VΩ. Sprawdź to przed każdym pomiarem.
7. Najpierw zmierz zasilacz bez obciążenia. Podłącz odbiornik dopiero po poprawnym pomiarze.
8. Jedna zmiana naraz. Po każdej zmianie: pomiar i krótki test.
9. Prąd MG996R nie płynie przez płytkę stykową. Wyjątek: małe SG90 z USB w wariancie A.
10. Fizyczny stop to odłączenie zasilania serw. Komenda programu to nie jest zabezpieczenie.

1. Plan MVP

Złota rada: Etap A sprawdza cały łańcuch (kamera → Python → Wi-Fi → XIAO → serwo) prawie bez ryzyka. Jeśli coś nie działa w A, przyczyna nie leży w zasilaniu ani w mechanice. Nie pomijaj A.

Czujniki (MPU-6050, GY-271, GPS) nie są potrzebne do MVP. Firmware liczy kąt kamery z pozycji serw. Dodasz czujniki po MVP (sekcja 9.6).

1.1 Które płytki do czego

Złota rada: Sense jako kamera usuwa najtrudniejszy krok dla początkującego: wgrywanie programu do ESP32-CAM przez podstawkę MB. Do testu MVP nie musisz już nic kupować, oprócz kabli USB-C do danych.

Dlaczego nie jedna płytka Sense do kamery i serw? To możliwe, bo piny D0–D7 są wolne. Ale wymaga nowego, połączonego firmware, Sense mocniej się grzeje, a przewody serw muszą iść do ruchomej głowicy. Do MVP użyj dwóch płytek i gotowych programów.

2. Bezpieczeństwo

2.1 Mac i USB

• Mac chroni swoje porty. Przy przeciążeniu wyłącza port i pokazuje komunikat o wyłączonych urządzeniach USB. Wtedy odłącz kabel, zmniejsz obciążenie i podłącz ponownie.
• OSTRZEŻENIE: Nie podłączaj zewnętrznego zasilania (B6, UBEC, LM2596) do pinu 5V XIAO, gdy XIAO jest podłączone do Maca. Prąd może popłynąć wstecz do portu Maca.
• UWAGA: Nie zasilaj MG996R z USB. Według Tower Pro zablokowany MG996R pobiera 1,4 A. Klony często pobierają więcej.
• Używaj kabli do transmisji danych. Kabel „tylko do ładowania” nie pokaże płytki w make ports.
• Zakładaj maksymalnie ok. 1 A na port. Apple nie podaje jednej gwarantowanej wartości dla takich urządzeń.

2.2 Akumulator LiPo

• OSTRZEŻENIE: Ładuj tylko ładowarką B6 w programie LiPo BALANCE, 3S, maksymalnie 2,2 A. Podłącz przewód balansera. Zostań przy ładowarce. Połóż pakiet w torbie LiPo na niepalnej powierzchni.
• OSTRZEŻENIE: Nie dopuść do zwarcia. Zdejmij pierścionki i zegarek. Lutuj XT60 tylko bez akumulatora. Nigdy nie wkładaj pigtailu XT60 z gołymi końcami przewodów do akumulatora, nawet „na próbę”.
• Nie ładuj i nie używaj pakietu spuchniętego, uszkodzonego lub gorącego.
• Kończ pracę przy 3,5 V na ogniwo (alarm P309). Nigdy nie zostawiaj ogniwa poniżej 3,0 V.
• P309 też pobiera prąd. Odłączaj go po pracy. Zostawiony na noc rozładowuje pakiet.
• Nie używasz pakietu przez kilka dni? Użyj programu STORAGE w B6 (ok. 3,8 V na ogniwo).
• Jeśli pakiet dymi lub się pali: odsuń się i nie wdychaj dymu. Jeśli ogień się rozprzestrzenia, dzwoń pod 112. Ładuj tylko tam, gdzie pożar niczego nie zapali.
• W węźle mocuj pakiet rzepem lub opaską, nie samą taśmą. Prowadź przewody z dala od zębów przekładni. Przecięta izolacja oznacza zwarcie.

2.3 Lutowanie

• Grot ma ponad 300 °C. Odkładaj lutownicę zawsze do podstawki.
• Wietrz pomieszczenie. Dym pochodzi z topnika.
• Zakładaj okulary przy obcinaniu nóżek elementów. Ucięte końcówki odskakują.
• Nigdy nie lutuj układu z podłączonym zasilaniem lub akumulatorem.
• Myj ręce po lutowaniu.

2.4 Mechanika

• Trzymaj palce z dala od przekładni, gdy serwa mają zasilanie. Tryb wyszukiwania może ruszyć sam.
• MG996R ma ok. 9 kg·cm. Przekładnia z drukarki może przyciąć palec.
• Ramię pochylenia z MG996R może opaść po odłączeniu zasilania. Podtrzymaj je.
• Nie obracaj wału serwa siłą. Plastikowe zębatki SG90 łatwo się łamią.

2.5 Ciepło XIAO Sense

• UWAGA: XIAO ESP32-S3 Sense mocno się grzeje przy nadawaniu obrazu. Seeed zmierzył do 63,6 °C bez radiatora i 53,5 °C z dwoma radiatorami. Nie dotykaj tylnej strony płytki w czasie pracy.
• Załóż radiator z zestawu. Nie przyklejaj go klejem termoprzewodzącym AG TermoGlue: ten klej łączy na stałe.
• PLA mięknie w ok. 55–60 °C. Nie kładź Sense bezpośrednio na wydruku. Zostaw szczelinę powietrza (dystanse).
• Niższa rozdzielczość (QVGA) to mniej ciepła i mniejsze opóźnienie.

2.6 Czego unikać

3. Multimetr: jak mierzyć w tym projekcie

3.1 Ustawienie

Masz dwa mierniki: Aneng AN870 i FNIRSI S1. Używaj jednego, żeby wyniki były porównywalne.

1. Włóż czarną sondę do gniazda COM.
2. Włóż czerwoną sondę do gniazda VΩ. Nie używaj gniazd A, mA ani 10A.
3. Wybierz funkcję ręcznie. Nie używaj automatycznego wykrywania funkcji. - Napięcie stałe: symbol V z linią prostą (⎓). - Rezystancja: Ω. - Ciągłość: symbol głośnika lub diody. Miernik piszczy przy połączeniu.
4. Sprawdź miernik: w trybie ciągłości zetknij sondy. Miernik musi zapiszczeć.

Złota rada: Kup końcówki krokodylkowe do sond. Przypnij czarną sondę na stałe do GND. Wtedy mierzysz jedną ręką i nie zwierasz sąsiednich pinów.

3.2 Zasady pomiaru

• Napięcie mierzysz między dwoma punktami. Czarna sonda na GND, czerwona na punkcie mierzonym.
• Mierz przy odbiorniku. Napięcie na złączu serwa mówi więcej niż napięcie na zasilaczu, bo uwzględnia spadek na przewodach.
• Rezystancję i ciągłość mierz tylko bez zasilania. Odłącz USB i akumulator.
• Przed zmianą połączeń zmierz napięcie szyny. Musi być poniżej 0,1 V. Kondensator trzyma ładunek po wyłączeniu.
• Kondensator przy pomiarze Ω daje odczyt, który rośnie. To normalne. Stały odczyt bliski 0 Ω to zwarcie.
• Ujemny odczyt oznacza odwrócone sondy lub odwrócone przewody. Zatrzymaj się i sprawdź.

3.3 Czego miernik nie pokaże

Miernik pokazuje średnią z kilkuset milisekund. Spadek napięcia trwający kilka milisekund jest dla niego niewidoczny. Taki spadek wystarczy do resetu ESP32. Objawy krótkich spadków to: reset, drgania serwa, przerwy w obrazie. Gdy je widzisz, a miernik pokazuje 5 V, i tak szukaj problemu z zasilaniem.

3.4 Punkty pomiarowe

Kody używane w całym przewodniku. Zapisuj wyniki w karcie pomiarów (sekcja 12).

4. Stabilny układ: po co rezystory i kondensatory

4.1 Skąd biorą się problemy

4.2 Elementy stabilizujące

4.3 Masa w układzie gwiazdy

Połącz wszystkie masy w jednym punkcie: przy minusie akumulatora lub zasilacza. Prąd serw wraca własnym przewodem prosto do zasilacza serw. Przewód masy XIAO służy tylko jako odniesienie dla sygnału. Prąd silnika nie może płynąć przez XIAO ani przez płytkę stykową.

• Wariant B: XIAO na USB, serwa na B6/UBEC. Potrzebny jest osobny przewód odniesienia GND szyny serw ↔ GND XIAO.
• Wariant C: UBEC i LM2596 mają połączone IN− i OUT− (sprawdź: O-REG). Masy łączą się w punkcie gwiazdy przy akumulatorze. Sprawdź O-MASA.

4.4 Przewody

Złota rada: Skręć każdą parę + i − (2–3 skręty na 5 cm). Mniej zakłóceń i słabsze pole magnetyczne przy kompasie.

4.5 Stabilność w firmware

ServoTracker już to robi:

• Uruchamia serwa po kolei, co 0,5 s. Dwa serwa naraz to podwójny szczyt prądu.
• Ogranicza prędkość ruchu (MAX_SPEED_DEG_PER_S).
• Trzyma serwa w limitach (minUs, maxUs). Serwo na ograniczniku pobiera maksymalny prąd.
• Zatrzymuje ruch, gdy przez 0,5 s nie ma komend z Pythona.
• Czyta wszystkie pakiety UDP i używa najnowszego. Stare komendy nie powodują opóźnień.
• Zostawia detektor brownout włączony.

5. Wariant A: wszystko z USB Maca (MVP biurkowy)

5.1 Bilans prądu

Wartości orientacyjne:

Plan: port 1 ok. 1 A, port 2 ok. 0,5 A. To dlatego MG996R nie są w wariancie A.

5.2 Porty i kable

• MacBook Air z MagSafe (M2 i nowsze): ładuj przez MagSafe. Oba porty USB-C są wolne.
• MacBook Air M1: ma tylko dwa porty USB-C. Na czas testu pracuj na baterii Maca. Możesz też użyć huba USB-C z własnym zasilaczem (PD). Hub bez zasilacza dzieli moc jednego portu.
• XIAO: kabel USB-C ↔ USB-C do transmisji danych.
• XIAO Sense: drugi kabel USB-C ↔ USB-C do transmisji danych. Najlepiej długi (1 m) i miękki, bo rusza się z kamerą.
• Złota rada: Opisz markerem jeden sprawdzony kabel do danych i używaj go zawsze.

5.3 Schemat

MacBook Air
 ├─ port 1 ── USB-C ── XIAO ESP32-S3
 │                      ├─ 5V ── szyna + (czerwona) ──┬── SG90 pan (+) i SG90 tilt (+)
 │                      │                             └── C1 470 µF (+)
 │                      ├─ GND ─ szyna − (niebieska) ─┬── SG90 (−) ×2, C1 (−)
 │                      │                             └── R2 i R2' (do GND)
 │                      ├─ D0 ── R1 220 Ω ──┬── sygnał SG90 pan
 │                      │                   └── R2 10 kΩ ── GND
 │                      └─ D1 ── R1' 220 Ω ─┬── sygnał SG90 tilt
 │                                          └── R2' 10 kΩ ── GND
 └─ port 2 ── USB-C ── XIAO ESP32-S3 Sense (kamera, obraz przez Wi-Fi)

Jedynym źródłem zasilania w wariancie A jest USB z Maca. Nie podłączaj tu B6, UBEC ani LM2596.

5.4 Rozmieszczenie na płytce stykowej (830 pól)

Najpierw poznaj płytkę (bez zasilania, tryb ciągłości):

1. Sprawdź, że a10–e10 są połączone, a e10–f10 nie.
2. Sprawdź szyny zasilania wzdłuż całej długości. Szyny w wielu płytkach mają przerwę w połowie.
3. Opisz markerem prawe szyny (po stronie f–j): czerwona „+5V USB”, niebieska „GND”. Lewa niebieska szyna też będzie masą (most, przewód nr 3).

Ułożenie XIAO: włóż XIAO w poprzek środkowego rowka w rzędach 1–7, złączem USB-C na zewnątrz płytki. Lewe piny wchodzą w kolumnę c, prawe w kolumnę g. Wolne zostają otwory a–b po lewej i h–j po prawej. Patrząc z góry (USB-C u góry):

Jeśli XIAO nie ma goldpinów, przylutuj je. Złota rada: Włóż goldpiny w płytkę stykową, połóż na nich XIAO i dopiero lutuj. Piny będą proste. Najpierw poćwicz na kawałku płytki uniwersalnej.

Połączenia (bez zasilania):

Ten sam układ krok po kroku: schemat montażu, rozdział 02. Zasilanie po prawej stronie płytki, sygnały po lewej.

Rzędy 10, 12, 14 i 16 zostaw na czujniki (GND, 3V3, SDA, SCL), tak jak w BOM.md. Ten układ zgadza się z rzędami 20–24 w BATTERY-MVP.md.

Wtyk serwa przyjmuje przewód męsko-męski. Kolejność przewodów SG90: brązowy = GND, czerwony = +5 V, pomarańczowy = sygnał. Dokumentacja serwa ma pierwszeństwo przed kolorem.

UWAGA: Kondensator 470 µF na szynie USB daje krótki udar prądu przy wkładaniu kabla. Jeśli macOS wyłączy port przy podłączaniu, wyjmij C1. Spowolnienie ruchu w firmware wystarczy dla SG90.

5.5 Mechanika biurkowego pan-tilt z 2× SG90

1. Przyklej korpus SG90 „pan” taśmą piankową do ciężkiej podstawy (klocek, książka). Wał do góry.
2. Nie montuj jeszcze orczyków. Najpierw ustaw środek (krok A5).
3. Po ustawieniu środka przyklej korpus SG90 „tilt” do orczyka serwa pan. Wał poziomo.
4. Przymocuj XIAO Sense z radiatorem do orczyka serwa tilt. Użyj taśmy piankowej na tylnej części płytki XIAO, nie na kamerze. Obiektyw do przodu, złącze USB-C do tyłu. Nie zginaj taśmy kamery.
5. Użyj miękkiego kabla USB-C. Zostaw luźną pętlę. Przymocuj kabel do podpórki nad kamerą, żeby serwo go nie dźwigało.

5.6 Krok po kroku

A1. Przygotuj Maca. Zainstaluj oprogramowanie z sekcji 9.1.

A2. XIAO bez niczego.

1. Podłącz tylko XIAO do portu 1. Wpisz sieć w secrets.h i uruchom make servo-s3 (9.3). Nic nie jest podłączone do pinów, a sygnały serw są wyłączone do komendy active.
2. Uruchom make monitor. Zobaczysz adres IP. Zapisz go.
3. Zmierz M-USB i M-3V3.
4. Odłącz USB.

A3. Kamera.

1. Wgraj kamerę do Sense: make camera-sense (sekcja 9.2).
2. Otwórz w przeglądarce adres z make monitor. Zobacz obraz.
3. Zamknij kartę przeglądarki. Strumień obsługuje tylko jednego klienta.

A4. Sygnały bez serw.

1. Bez zasilania połącz XIAO, R1, R2, R1', R2' według tabeli 5.4. Nie podłączaj serw.
2. Zmierz O-ZWARCIE między szyną czerwoną a niebieską.
3. Podłącz XIAO do portu 1. ServoTracker jest już wgrany (A2). Uruchom make monitor.
4. Zmierz M-SIG na e22: ok. 0 V.
5. Wyślij active. Zmierz M-SIG na e22 i e28: ok. 0,2–0,3 V.
6. Wyślij release. M-SIG wraca do 0 V. Sygnały działają bez ryzyka dla serw.

A5. Jedno SG90 (pan) i ustawienie środka.

1. Odłącz USB. Podłącz SG90 pan (sygnał e22, + i − z szyn) oraz C1.
2. Podłącz USB. Wyślij active. Serwo idzie do środka (1500 µs).
3. Zmierz M-SERWO przy wtyku serwa.
4. Wyślij 0.3,0. Serwo rusza przez 0,5 s i staje.
5. Wyślij release. Odłącz USB. Załóż orczyk tak, żeby kamera patrzyła prosto do przodu.

A6. Drugie SG90 (tilt). Powtórz A5 dla e28. Do testu wyślij 0,0.3. Załóż orczyk tak, żeby kamera patrzyła poziomo.

A7. Kierunki i Python. Wykonaj test kierunków (sekcja 9.4), potem uruchom Pythona (sekcja 9.5).

5.7 Test MVP-A (zaliczony, gdy wszystko jest prawdą)

• W oknie Pythona widać obraz i kropki na telefonie.
• Po a kamera obraca się w stronę telefonu: lewo, prawo, góra, dół.
• Gdy telefon wyjdzie z kadru, kamera staje (SEARCH_ENABLED = false).
• Po d kamera stoi.
• Przez 10 minut: brak resetu XIAO i brak komunikatu macOS o USB.
• SG90 są najwyżej lekko ciepłe.

6. Wariant B: XIAO z USB, MG996R z zewnętrznego zasilania

6.1 Schemat

MacBook Air ── USB ── XIAO ── D0 → R1/R2 → sygnał pan
                         │    D1 → R1'/R2' → sygnał tilt
                         └─ GND ── przewód odniesienia ──┐
                                                        │
B6 (DC 5,0 V, limit 2–3 A)  lub  UBEC (zworka 5 V, wejście z B6 12 V)
   (+) ─────────────── SZYNA SERW + ── C1 + R3 ── MG996R pan (+), MG996R tilt (+)
   (−) ─────────────── SZYNA SERW − ──────────────┴── MG996R (−) ×2, przewód odniesienia

Pin 5V XIAO nie łączy się z szyną serw. Wspólna jest tylko masa.

6.2 Szyna serw na płytce uniwersalnej

To pierwsze prawdziwe lutowanie. Użyj kawałka płytki 7×9 cm.

1. Sprawdź w trybie ciągłości, jak połączone są pola płytki. Płytka z pojedynczymi polami nie ma połączeń jak płytka stykowa.
2. Wlutuj złącze ARK4: zacisk 1 = +5 V wejście, zacisk 2 = GND wejście, zacisk 3 = GND odniesienia do XIAO.
3. Wlutuj dwie listwy goldpin 3-pin na wtyki serw. Kolejność pinów: GND, +5 V, sygnał (jak w wtyku: brązowy, czerwony, pomarańczowy).
4. Połącz wszystkie piny +5 V ze sobą i z zaciskiem 1. Połącz wszystkie GND ze sobą i z zaciskami 2 i 3. Na prąd serw użyj przewodu 20–22 AWG albo grubej ścieżki z cyny.
5. Wlutuj C1 1000 µF najwyżej 2 cm od goldpinów. Pasek „−” do GND.
6. Wlutuj R3 1 kΩ równolegle do C1.
7. Opisz płytkę: „SERWA 5 V”.
8. Bez zasilania zmierz O-ZWARCIE i sprawdź ciągłość każdego pinu.

6.3 Źródło zasilania serw

Opcja 1 (najbezpieczniejsza): B6 w trybie wyjścia DC.

1. Odłącz wszystkie akumulatory od B6.
2. Podłącz zasilacz 12 V do wejścia B6.
3. Wybierz wyjście DC. Ustaw 5,0 V i 2 A.
4. Zmierz M-ZASIL bez obciążenia.
5. Zatrzymaj wyjście. Podłącz szynę serw. Włącz wyjście.
6. Jeśli serwa drgają lub stają w ruchu, ustaw 3 A.

Opcja 2: UBEC zasilany z B6. Tak testujesz UBEC, który trafi do węzła.

1. Ustaw zworkę UBEC na 5 V.
2. Ustaw wyjście DC w B6 na 12 V i 2 A. Podłącz wejście UBEC.
3. Zmierz M-ZASIL na wyjściu UBEC bez obciążenia.
4. Wyłącz. Podłącz szynę serw.

6.4 Krok po kroku

1. Zdejmij orczyk z MG996R. Zamocuj korpus (imadło, zacisk, taśma).
2. Bez zasilania: XIAO na płytce stykowej jak w 5.4, ale bez przewodu nr 2 (5V XIAO → szyna czerwona), bez C1 i bez SG90. Pin 5V XIAO zostaje niepodłączony. Schemat montażu, rozdział 05, pokazuje każdy przewód.
3. Przewody: e22 → sygnał pan na szynie serw. Zacisk 3 (GND odniesienia) → prawa szyna niebieska płytki stykowej.
4. Zmierz O-MASA.
5. Podłącz XIAO do Maca. Włącz zasilanie serw.
6. Wyślij active. Zmierz M-SERWO w spoczynku.
7. Wyślij 0.3,0 kilka razy. Zmierz M-SERWO w ruchu: ≥ 4,8 V.
8. Wyślij release. Wyłącz zasilanie serw. Odłącz USB. Zmierz M-OFF.
9. Dodaj drugie MG996R (e28). Powtórz.

6.5 Test MVP-B

Uruchom Pythona i śledź telefon przez 10 minut, oba serwa w ruchu. Zaliczone, gdy:

• M-SERWO w ruchu ≥ 4,8 V,
• serwa nie drgają,
• XIAO się nie resetuje,
• zasilacz można dotknąć przez 5 sekund.

Dopiero potem montuj serwa w wydrukach (sekcja 8) i poszerzaj limity (sekcja 9.4).

7. Wariant C: akumulator

7.1 Schemat zasilania węzła

                    ┌────────── P309 na złączu balansera (alarm 3,5 V/ogniwo)
LiPo 3S 2200 mAh ───┤
  XT60 (+) ── F1 5 A ── TP-B ──┬── UBEC IN+  → UBEC OUT 5,0 V → SZYNA SERW (C1, R3) → pan, tilt
                               ├── LM2596 IN+ → OUT 5,2 V → SZYNA LOGIKI (C2 470 µF)
                               │                             ├── kamera: ESP32-CAM 5V
                               │                             │   albo D1' 1N5819 (pasek do Sense) → Sense 5V
                               │                             └── D1 1N5819 (pasek do XIAO) → XIAO 5V
                               └── (opcja) R5 47 kΩ ─┬─ R6 10 kΩ ── GND
                                                     └── XIAO D3
  XT60 (−) ──────────────── GND, punkt gwiazdy ──┬── UBEC IN−
                                                 ├── LM2596 IN−
                                                 └── R6

Każdy węzeł ma dwa zasilania: UBEC (lub LM2596 z radiatorem) dla serw i LM2596 dla logiki. Serwa nie mogą resetować XIAO.

Opcja z BATTERY-MVP.md (schemat montażu, rozdział 08): za F1 wyłącznik DC S1 (min. 5 A, 24 V DC) i dioda D2 SB540 (pasek w stronę przetwornic) chroniąca przed odwrotną polaryzacją. D2 to inna dioda niż D1 (1N5819 przed pinem 5V XIAO).

7.2 Wiązka bez akumulatora

OSTRZEŻENIE: Akumulator leży w torbie LiPo, daleko od stołu, przez cały czas budowy wiązki.

1. Porównaj wzrokiem pigtail XT60 z wtykiem akumulatora. Upewnij się, że pasują (męski/żeński). Nie wkładaj ich do siebie.
2. Nasuń koszulki termokurczliwe na przewody przed lutowaniem.
3. Wlutuj oprawkę bezpiecznika w przewód +, najwyżej 5 cm od XT60. Bezpiecznik 5 A.
4. Zrób punkt rozdziału (płytka uniwersalna z ARK albo lutowane połączenia): +BAT do UBEC IN+ i LM2596 IN+, −BAT do UBEC IN− i LM2596 IN−.
5. Opisz punkt pomiarowy TP-B (za bezpiecznikiem).
6. Zmierz O-REG na UBEC i na LM2596.
7. Zmierz O-ZWARCIE między +BAT a −BAT: odczyt rośnie (kondensatory przetwornic), nie stałe 0 Ω.
8. Sprawdź ciągłość: pin + XT60 ↔ IN+ UBEC (pisk), pin − XT60 ↔ IN− UBEC (pisk), + ↔ − (brak pisku).

7.3 Ustaw LM2596 logiki przed akumulatorem

1. Zasil LM2596 z wyjścia DC B6 (12 V, 1 A). Bez obciążenia.
2. Kręć śrubką i patrz na miernik. Ustaw 5,2 V. Nowa przetwornica może być ustawiona dużo wyżej.
3. Wyłącz i włącz. Zmierz ponownie.
4. Zaklej śrubkę taśmą kaptonową. Opisz: „5,2 V LOGIKA”.

7.4 Pierwsze podłączenie akumulatora

1. Odłącz obie szyny (serw i logiki) od przetwornic.
2. Podłącz P309 do złącza balansera. Sprawdź M-OGNIWA.
3. Podłącz XT60. Zmierz M-BAT na TP-B.
4. Zmierz M-ZASIL na wyjściu UBEC (4,9–5,1 V) i LM2596 (5,1–5,3 V).
5. Odłącz XT60. Zmierz M-OFF.

7.5 XIAO i kamera z akumulatora

OSTRZEŻENIE: Gdy XIAO (sterownik lub kamera Sense) ma zasilanie z akumulatora, nie podłączaj USB, chyba że między LM2596 a pinem 5V tej płytki jest dioda (D1 lub D1'). Najprościej: do wgrywania programu odłącz XT60, potem podłącz USB.

1. Bez zasilania wykonaj połączenia kamery. Kamera Sense (węzeł 0): - LM2596 OUT+ → D1' anoda. D1' katoda (pasek) → pin 5V Sense. - LM2596 OUT− → GND Sense. - C2 470 µF równolegle przed diodą: nóżka „+” do anody D1', nóżka z paskiem do GND. Nie w szereg.

Albo ESP32-CAM (węzeł 1): - LM2596 OUT+ → pin 5V ESP32-CAM. - LM2596 OUT− → pin GND ESP32-CAM. - C2 470 µF równolegle: nóżka „+” do 5V kamery, nóżka z paskiem do GND kamery. Nie w szereg. 2. Połączenia sterownika: - LM2596 OUT+ → D1 anoda. D1 katoda (pasek) → pin 5V XIAO. - LM2596 OUT− → GND XIAO. 3. Podłącz XT60. Zmierz M-XIAO-BAT (4,7–5,0 V), M-3V3, M-CAM. 4. XIAO łączy się z Wi-Fi. Kamera nadaje obraz. 5. Odłącz XT60.

7.6 Serwa z akumulatora i test MVP-C

1. Bez zasilania podłącz szynę serw do UBEC. Sprawdź O-MASA.
2. Podłącz XT60. Uruchom Pythona. Naciśnij a.
3. Śledź telefon przez 15 minut. Co 5 minut sprawdź M-BAT i M-OGNIWA.
4. Naciśnij d. Odłącz XT60. Odłącz P309.

Zaliczone, gdy: brak resetów, M-SERWO w ruchu ≥ 4,8 V, ogniwa ≥ 3,7 V po teście, UBEC i LM2596 da się dotknąć przez 5 sekund.

Czas pracy (szacunek): akumulator ma ok. 24 Wh. Do 3,5 V na ogniwo zużyjesz ok. 20 Wh. Węzeł pobiera ok. 3,5–7 W. To daje ok. 3 godziny lub więcej. Zmierz i zapisz rzeczywisty czas.

7.7 Monitor akumulatora w firmware (opcja)

1. Wlutuj R5 47 kΩ od TP-B do punktu P i R6 10 kΩ od P do GND.
2. Podłącz P do XIAO D3 (GPIO4). XIAO C3: do D1 (GPIO3). Zmierz napięcie P: M-BAT × 10/57.
3. W ServoTracker ustaw BATTERY_ADC_PIN = 4 (XIAO C3: 3).
4. Po 3 sekundach poniżej 10,5 V firmware zatrzymuje ruch i odrzuca active.

Jeśli zestaw rezystorów nie ma 47 kΩ, użyj 10 kΩ / 2,2 kΩ i zmień BATTERY_DIVIDER na (10.0f + 2.2f) / 2.2f.

7.8 Po pracy

1. Naciśnij d, potem odłącz XT60.
2. Odłącz P309.
3. Zmierz M-OFF.
4. Przechowuj pakiet w torbie LiPo. Po kilku dniach bez używania użyj programu STORAGE.

8. Wersja produkcyjna na wydrukach

8.1 Adaptery do MG996R

Twoje wydruki mają gniazda pod silniki krokowe 28BYJ-48. MG996R ma prostokątny korpus i inne otwory. Zaprojektuj adaptery w CameraNode.f3d.

1. Zmierz swoje serwo suwmiarką: korpus, rozstaw otworów w uszach, położenie wału.
2. Zaprojektuj płytkę adaptera mocowaną do istniejących otworów po 28BYJ-48.
3. Ustaw oś wału serwa dokładnie w osi starego wału.
4. Przykręć drukowane koło zębate do okrągłego orczyka. Nie drukuj otworu z wielowypustem.
5. Drukuj koła zębate z podstawowego PLA, nie z PLA silk.
6. Sprawdź zazębienie i luz bez zasilania. Obróć mechanizm ręką (bez serwa w środku).

8.2 Płytka lutowana

1. Przed rozbiórką płytki stykowej zrób zdjęcia i opisz każdy przewód.
2. Najpierw przenieś szyny zasilania, potem sygnały.
3. XIAO i kamerę osadź w gniazdach goldpin żeńskich. Moduły będą wymienne.
4. Serwa podłączaj przez goldpiny męskie, akumulator przez XT60, zasilanie przez ARK.
5. Sprawdź każde połączenie w trybie ciągłości. Sprawdź też brak połączenia między sąsiednimi ścieżkami.

8.3 Montaż w wydrukach

• Ciepło: UBEC i LM2596 nie mogą dotykać PLA. PLA mięknie w ok. 55–60 °C. Montuj na dystansach na mosiężnych insertach M3.
• Kompas (GY-271): na płytce kamery, co najmniej 5–10 cm od UBEC, serw i przewodów akumulatora. W pobliżu używaj śrub mosiężnych, nylonowych lub nierdzewnych A2.
• IMU (MPU-6050): na płytce kamery, bo ma się pochylać z kamerą. Zapisz kierunek osi.
• Przewody przez oś obrotu: serwo obraca się ok. 160°. Zostaw pętlę zapasu. Przewody nie mogą przechodzić przez przekładnię.
• Akumulator: na części obrotowej, rzep i opaska. Dostęp do XT60 (to Twój wyłącznik) i do bezpiecznika.
• Kamera Sense: wydruki mają miejsce na ESP32-CAM (ok. 27 × 40 mm). Sense ma ok. 21 × 18 mm. Zaprojektuj w CAD podkładkę z otworem na obiektyw. Mocuj na dystansach (szczelina powietrza, sekcja 2.5). Obiektyw musi leżeć w osi pochylenia jak dawniej ESP32-CAM.
• Anteny: anteny kamery i XIAO z dala od metalu i przewodów zasilania. Nie zasłaniaj ich.
• Mocowanie: płytki przykręcaj do insertów. Nie przyklejaj na stałe klejem termoprzewodzącym.
• Etykiety: opisz każde złącze i każdą płytkę.

Złota rada: Po przeniesieniu do wydruków wykonaj wszystkie pomiary z sekcji 12 od nowa. Działająca płytka stykowa nie dowodzi, że lutowana wersja jest poprawna.

Złota rada: W wersji produkcyjnej dodaj później aktualizację firmware przez Wi-Fi (ArduinoOTA). Nie będziesz wtedy podłączać USB do obracającego się węzła z akumulatorem.

9. Oprogramowanie MVP

9.1 Narzędzia na Macu: terminal i make

Na tym Macu wszystko jest już zainstalowane: arduino-cli 1.5.1, pakiet esp32 3.3.12 i biblioteka ESP32Servo 3.2.1. Wersje są zapisane w pliku Makefile w głównym folderze projektu. Każdy build używa tych samych wersji, a GitHub sprawdza kompilację po każdym pushu.

Na innym Macu: brew install arduino-cli, potem make setup. Pakiet zajmuje ok. 6 GB.

Wszystkie komendy uruchamiasz w głównym folderze projektu:

cd ~/AI_Project/Distributed-Camera-Node-Tracking-System

Ustawienia płytek (PSRAM dla Sense, USB CDC On Boot, partycje) są w Makefile. Nie ustawiasz ich ręcznie.

Złota rada: przy wgrywaniu podłącz tylko jedną płytkę. XIAO S3 i XIAO Sense wyglądają dla komputera tak samo. Jeśli podłączone są dwie płytki, make zatrzymuje się i prosi o port: make servo-s3 PORT=/dev/cu.usbmodemXXXX. make odmawia też wgrania, gdy w secrets.h jest jeszcze przykładowe hasło.

Inne zasady:

• Załóż antenę na XIAO. Wciśnij złącze U.FL prosto, nie przekręcaj.
• Jeśli wgrywanie się nie udaje: przytrzymaj B (BOOT) na XIAO, podłącz USB, puść B i uruchom komendę ponownie. Po wgraniu naciśnij R (RESET).
• Monitor otwieraj po wgraniu. Jeśli jest pusty, naciśnij R: płytka wypisze adres IP od nowa.
• Wolisz okienka? Arduino IDE 2 też działa. Wybierz te same wersje i ustawienia, co w Makefile (dla Sense: PSRAM „OPI PSRAM”).

9.2 Kamera XIAO ESP32-S3 Sense — MVP

Program kamery jest w repozytorium: Hardware/Assembly/Sketches/CameraWebServer/. To przykład Espressif z dwiema zmianami: dane Wi-Fi są w secrets.h, a model kamery wybiera się sam według płytki.

1. Bez zasilania załóż płytkę rozszerzeń z kamerą na XIAO Sense. Dopasuj złącze B2B i dociśnij do kliknięcia. Załóż antenę.
2. W Hardware/Assembly/Sketches/CameraWebServer/secrets.h wpisz nazwę i hasło sieci 2,4 GHz. Git ignoruje ten plik, a strona go nie publikuje.
3. Podłącz tylko Sense. Uruchom make camera-sense.
4. Uruchom make monitor. Zobaczysz: Camera Ready! Use 'http://<IP>' to connect. Strumień: http://<IP>:81/stream.
5. W panelu kamery (http://<IP>) ustaw rozdzielczość QVGA lub VGA. Większa rozdzielczość = większe opóźnienie i więcej ciepła.

Program obsługuje czujnik OV3660 i sam ustawia dla niego odwrócenie obrazu. Jeśli obraz w Pythonie jest do góry nogami, użyj V-Flip w panelu kamery albo FLIP_VERTICAL w Pythonie (9.5).

Złota rada: Nie używaj pinów D8, D9 i D10 płytki Sense. Dzieli je gniazdo karty SD.

9.2b ESP32-CAM — węzeł 1, po MVP

1. Wpisz sieć w secrets.h (ten sam plik co w 9.2).
2. Włóż ESP32-CAM w podstawkę MB. Podłącz tylko ją.
3. Uruchom make camera-esp32cam. Podstawka MB zwykle sama włącza tryb wgrywania.
4. Naciśnij RST. Uruchom make monitor: zobaczysz adres. Strumień: http://<IP>:81/stream.
5. W panelu kamery ustaw rozdzielczość QVGA lub VGA i jasność diody LED na 0.

Komunikat Failed to connect lub Timed out waiting for packet header oznacza, że kamera nie weszła w tryb wgrywania. Przytrzymaj IO0 na MB, naciśnij i puść RST, puść IO0. Uruchom komendę ponownie.

9.3 ServoTracker (XIAO)

1. W Hardware/Assembly/Sketches/ServoTracker/secrets.h wpisz nazwę i hasło sieci 2,4 GHz. Jeśli pliku nie ma, uruchom make secrets.
2. Podłącz tylko XIAO S3. Uruchom make servo-s3.
3. Uruchom make monitor. Firmware pokaże: IP: ..., UDP port 3333.
4. W monitorze wpisz komendę i naciśnij Enter. Odpowiedź (np. Mode: ACTIVE) pojawi się w logu.
5. Komendy (Serial lub UDP 3333):

Ustawienia na górze pliku:

Ten firmware kompiluje się bez ostrzeżeń dla XIAO S3 i XIAO C3 (esp32 3.3.12, ESP32Servo 3.2.1). Nie był jeszcze testowany na płytce. Dlatego krok A4 sprawdza sygnały bez serw.

9.4 Test kierunków i limitów

Złota rada: Zły kierunek to najczęstszy błąd śledzenia. Kamera „ucieka” od celu z maksymalną prędkością. Sprawdź kierunki przed uruchomieniem Pythona.

1. Wyślij active.
2. Wyślij 0.3,0. Kamera (patrząc zza kamery) musi obrócić się w prawo. Jeśli w lewo: w pan zmień direction na −1.
3. Wyślij 0,0.3. Kamera musi pochylić się w górę. Jeśli w dół: w tilt zmień direction na −1.
4. Limity: wysyłaj 1,0 kilka razy, aż serwo dojdzie do maxUs. Patrz, czy nic nie dotyka. Potem -1,0. Tak samo dla tilt (0,1, 0,-1).
5. Poszerzaj minUs / maxUs co 50 µs. Zostaw ok. 5° zapasu przed miejscem, gdzie coś dotyka.
6. Wyślij release.

9.5 Python na Macu

Na tym Macu są już zainstalowane ultralytics i opencv. Na innym Macu: pip install ultralytics opencv-python.

1. W Software/Python/YOLOProcessing.py w SYSTEM_CONFIG wpisz: - cam_url: http://<IP kamery>:81/stream - motor_ip: IP XIAO z make monitor
2. Na czas MVP usuń drugi wpis (węzeł 1).
3. TARGET_CLASSES = [67] śledzi telefon. [0] śledzi osobę.
4. Jeśli obraz jest odwrócony: obróć kamerę albo ustaw FLIP_VERTICAL = True.
5. Uruchom: make run (albo cd Software/Python && python3 YOLOProcessing.py). Pierwsze uruchomienie pobiera model yolov8n.pt (potrzebny internet).
6. Kliknij okno obrazu. Klawisze działają tylko w aktywnym oknie: - a — uzbrój serwa (active) - d — stop (disabled) - q — wyjście (najpierw wysyła disabled)

Złota rada: Zarezerwuj w routerze stałe adresy IP (rezerwacja DHCP) dla XIAO i kamery. Inaczej po restarcie routera adresy w Pythonie przestaną działać.

9.6 Po MVP

• Czujniki: dodawaj po jednym ze szkicem SensorScan. Zmierz M-I2C. Szczegóły: sekcja 10 w BOM.md.
• Unity: ServoTracker już wysyła dane na port 4444 Maca. Ustaw w Unity swój punkt początkowy mapy (domyślnie jest Los Angeles). Wpisz NODE_LAT/NODE_LON zmierzone na miejscu i BASE_HEADING_DEG.
• Drugi węzeł: XIAO ESP32-C3 + ESP32-CAM (sekcje 9.7 i 9.2b).

9.7 Drugi węzeł: XIAO ESP32-C3

XIAO C3 ma ten sam rozmiar i układ pinów co XIAO S3. Inne są tylko numery GPIO i piny startowe.

1. Załóż antenę z zestawu.
2. W ServoTracker ustaw NODE_ID = 1. Piny zmieniać nie trzeba: firmware rozpoznaje C3 i używa D2 (pan) i D3 (tilt).
3. Podłącz tylko XIAO C3. Uruchom make servo-c3, potem make monitor.
4. Płytka stykowa jak w 5.4, z dwiema zmianami: przewód nr 4 idzie z a3 (D2), a przewód nr 8 z a4 (D3). Rzędy 1 i 2 (D0, D1) zostają bez przewodów.
5. Zmierz M-SIG jak w kroku A4. Zasilanie i diody jak dla XIAO S3.

Firmware dla C3 kompiluje się bez ostrzeżeń. Na płytce nie był jeszcze testowany.

9.8 Grove Vision AI V2 (etap E, po MVP)

Moduł sam wykrywa obiekt w obrazie i podaje środek ramki (x, y) do XIAO przez I²C. Wtedy węzeł śledzi bez Maca i bez strumienia obrazu. Unity dalej dostaje te same dane z portu 4444, bo do triangulacji potrzebne są tylko kąty.

Zanim zaczniesz:

• Moduł nie ma własnej kamery. Potrzebuje kamery na taśmie CSI (zestaw Seeed ma kamerę OV5647). Sprawdź, czy masz ją w pudełku.
• Model wgrywasz przez stronę SenseCraft AI w przeglądarce Chrome lub Edge (Safari nie obsługuje Web Serial). W czasie wgrywania nie przełączaj karty.
• Gotowe modele rozpoznają np. ludzi. Do dronów trzeba wytrenować własny model.
• Adres I²C modułu to 0x62. Nie koliduje z MPU-6050 (0x68), GY-271 (0x0D), BMP180 (0x77) ani TCA9548A (0x70).

Kroki:

1. Wgraj model i sprawdź wykrywanie na stronie SenseCraft AI, z modułem na USB, bez XIAO.
2. Połącz moduł z XIAO według wiki Seeed. Przed połączeniem zmierz M-I2C na SDA i SCL modułu: maksymalnie 3,4 V.
3. Zainstaluj bibliotekę Seeed_Arduino_SSCMA. Uruchom przykład, który drukuje AI.boxes(). x i y to środek ramki.
4. Przesuń obiekt do lewej, prawej, górnej i dolnej krawędzi obrazu. Zapisz minimalne i maksymalne x i y. Z nich policzysz błąd −1..1 dla ServoTracker.

To nowy firmware. Zacznij dopiero, gdy MVP-A i MVP-B są zaliczone.

10. Diagnostyka

11. Zakupy do MVP

12. Karta pomiarów

Puste pole = jeszcze nie zmierzone. Po każdej zmianie w układzie mierz ponownie.