Təkrarlanan RC Avtomobil: 23 addım (şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

RC avtomobilləri mənim üçün həmişə həyəcan mənbəyi olub. Sürətlidirlər, əylənirlər və qəza etsəniz narahat olmağınıza ehtiyac yoxdur. Yenə də, daha yaşlı, daha yetkin, RC həvəskarı olaraq, kiçik, uşaq RC avtomobilləri ilə oynadığımı görə bilmirəm. Böyük boylu, insan boyunda olanlara sahib olmalıyam. Burada problem yaranır: böyüklər üçün RC avtomobilləri bahalıdır. İnternetdə gəzərkən, tapa biləcəyim ən ucuzunun qiyməti 320 dollar, orta hesabla 800 dollardır. Kompüterim bu oyuncaqlardan daha ucuzdur!

Bu oyuncaqları ala bilməyəcəyimi bilə -bilə içimdəki istehsalçı, qiymətin 10 -cu hissəsinə maşın edə biləcəyimi söylədi. Beləliklə, zibili qızıla çevirmək üçün səyahətimə başladım

Təchizat

RC avtomobili üçün lazım olan hissələr aşağıdakılardır:

• İşlənmiş RC Avtomobil
• L293D Motor Sürücü (DIP Formu)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Radio Modulu
• RC Drone Batareyası (və ya digər yüksək cərəyanlı batareya)
• LM2596 Buck çeviriciləri (2)
• Tellər
• Perfboard
• Kiçik, müxtəlif komponentlər (başlıq pinləri, vintli terminallər, kondansatörlər və s.)

RC nəzarətçisi üçün lazım olan hissələr aşağıdakılardır:

• İşlənmiş nəzarətçi (2 analoq joystick olmalıdır)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Radio Modulu
• Elektrik naqilləri

Addım 1: Təkrar Xəzinə

Bu layihə əslində təxminən bir il əvvəl dostlarımla bir hackathon layihəsi (kodlaşdırma yarışması) üçün kompüterlə idarə olunan bir avtomobil hazırlamağı planlaşdırdığımız zaman başladı. Planım bir qənaət mağazasına getmək, tapa biləcəyim ən böyük RC avtomobili almaq, içlərini bağırsaqları bağlamaq və onu ESP32 ilə əvəz etmək idi.

Bir anda, Savers -ə qaçdım, RC avtomobili aldım və özümü hackathon -a hazırladım. Təəssüf ki, ehtiyac duyduğum bir çox hissələr vaxtında gəlmədi, buna görə də layihəni tamamilə silmək məcburiyyətində qaldım.

O vaxtdan bəri, RC avtomobili yatağımın altında toz toplayır, bu günə qədər …

Tez Baxış:

Bu layihədə, Yenilənmiş RC Avtomobilini yaratmaq üçün istifadə olunan oyuncaq avtomobili və İQ nəzarətçisini yenidən təyin edəcəyəm. Daxili bağırsaqları bağlayacağam, Arduino Nano implantasiya edəcəyəm və ikisi arasında ünsiyyət qurmaq üçün NRF24L01+ radio modulundan istifadə edəcəyəm.

Addım 2: nəzəriyyə

Bir şeyin necə işlədiyini başa düşmək, onu necə işləməyi bilməkdən daha vacibdir

- Kevin Yang 17.05.2020 (Mən bunu düzəltdim)

Bununla birlikdə, Upcycled RC Car -ın arxasındakı nəzəriyyə və elektronika haqqında danışmağa başlayaq.

Avtomobil tərəfində NRF24L01+, Arduino Nano, L293D motor sürücüsü, RC avtomobilindəki mühərriklər və iki qəpik çevirici istifadə edəcəyik. Bir qəpik çevirici mühərrik üçün sürücülük gərginliyini, digəri isə Arduino Nano üçün 5V təmin edəcək.

Nəzarətçi tərəfində, NRF24L01+, Arduino Nano və təkrar təyin edilmiş idarəedicidəki analog joysticklərdən istifadə edəcəyik.

Addım 3: NRF24L01+

Başlamadan əvvəl, yəqin ki, otaqdakı fili izah etməliyəm: NRF24L01+. Adı ilə tanış deyilsinizsə, NRF24, Nordic Semiconductors tərəfindən istehsal olunan bir çipdir. Aşağı qiyməti, kiçik ölçüsü və yaxşı yazılmış sənədləri səbəbindən radio rabitəsi üçün istehsalçı cəmiyyətdə olduqca populyardır.

Bəs NRF modulu əslində necə işləyir? Yeni başlayanlar üçün NRF24L01+ 2.4 GHz tezliyində işləyir. Bu, Bluetooth və Wifi -nin işlədiyi eyni tezlikdir (kiçik dəyişikliklərlə!). Çip dörd pinli ünsiyyət protokolu olan SPI istifadə edərək bir Arduino arasında əlaqə qurur. Güc üçün NRF24 3.3V istifadə edir, lakin pinlər də 5V -ə dözümlüdür. Bu, 5V məntiqdən istifadə edən Arduino Nano'dan, 3.3V məntiq istifadə edən NRF24 ilə birlikdə istifadə etməyimizə imkan verir. Digər bir neçə xüsusiyyət aşağıdakı kimidir.

Görkəmli xüsusiyyətlər:

• 2.4 GHz bant genişliyində işləyir
• Təchizat gərginliyi aralığı: 1.6 - 3.6V
• 5V dözümlüdür
• SPI Əlaqəsindən istifadə edir (MISO, MOSI, SCK)
• 5 pin alır (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Fasilələri Tetikleyebilir - IRQ (Bu layihədə çox önəmlidir!)
• Yuxu rejimi
• 900nA - 12mA istehlak edir
• Transmissiya Aralığı: ~ 100 metr (coğrafi məkana görə dəyişəcək)
• Qiymət: hər modul üçün 1.20 dollar (Amazon)

NRF24L01+haqqında daha çox məlumat əldə etmək istəyirsinizsə, sonunda Əlavə Oxumalar bölməsinə baxın

Addım 4: L293D - Double H -Bridge Motor Sürücüsü

Arduino Nano bir LED -i gücləndirmək üçün kifayət qədər cərəyan təmin edə bilsə də, Nanonun bir mühərriki təkbaşına işə salmasının heç bir yolu yoxdur. Buna görə motoru idarə etmək üçün xüsusi bir sürücü istifadə etməliyik. Sürücü çipi, cərəyanı təmin etməklə yanaşı, Arduino'yu mühərriki açmaq və söndürməkdən yaranan hər hansı bir gərginlikdən qoruyacaq.

Dörd yarı H-körpü mühərrik sürücüsü L293D və ya iki mühərriki irəli və geriyə sürə bilən çip daxil edin.

L293D, həm bir motorun sürətini, həm də istiqamətini idarə etmək üçün H-Körpülərə əsaslanır. Başqa bir xüsusiyyət, Arduinonun mühərriklərdən ayrı bir enerji mənbəyindən çıxmasına imkan verən enerji təchizatı izolyasiyadır.

Addım 5: Maşını bağlamaq

Kifayət qədər nəzəriyyə və həqiqətən qurmağa başlayaq!

RC avtomobili bir nəzarətçi ilə birlikdə gəlmədiyindən (qənaət mağazasından olduğunu unutmayın), daxili elektronika əsasən yararsızdır. Beləliklə, RC avtomobilini açdım və idarəetmə lövhəsini hurda qutuma atdım.

İndi başlamazdan əvvəl bir neçə qeyd etmək vacibdir. Diqqət etməli bir şey, RC avtomobili üçün təchizat gərginliyidir. Aldığım avtomobil çox köhnədir, Lityum əsaslı akkumulyatorların istifadəsindən çox əvvəl. Bu o deməkdir ki, bu RC avtomobili nominal gərginliyi 9,6 volt olan Ni-Mh akkumulyatordan söndürülmüşdür. Bu vacibdir, çünki mühərrikləri idarə edəcəyimiz gərginlik olacaq.

Addım 6: Avtomobil necə işləyir?

99% əminliklə deyə bilərəm ki, maşınım sizinki ilə eyni deyil, yəni bu bölmə əslində yararsızdır. Bununla birlikdə, avtomobilimin bəzi xüsusiyyətlərini qeyd etmək vacibdir, çünki dizaynımı bundan əsas götürəcəyəm.

Sükan

Müasir RC avtomobillərindən fərqli olaraq, modifikasiya etdiyim avtomobil dönmək üçün servodan istifadə etmir. Bunun əvəzinə mənim avtomobilim əsas fırçalanmış motordan və yaylardan istifadə edir. Bunun bir çox çatışmazlıqları var, çünki incə dönüşlər etmək qabiliyyətim yoxdur. Ancaq dərhal bir fayda, çevirmək üçün heç bir mürəkkəb idarəetmə interfeysinə ehtiyacım yoxdur. Etməyim lazım olan şey, motoru müəyyən bir polarite ilə enerjiləşdirməkdir (hansı tərəfə dönmək istədiyimə görə).

Diferensial ox

Təəccüblüdür ki, mənim RC avtomobilimdə diferensial ox və iki fərqli dişli rejimi də var. Kifayət qədər əyləncəlidir, çünki diferensiallar ümumiyyətlə kiçik avtomobillərdə deyil, real həyatda olan avtomobillərdə olur. Düşünürdüm ki, bu avtomobil bir qənaət mağazasının rəflərində qalmamışdan əvvəl yüksək səviyyəli RC modeli idi.

Addım 7: Güc Problemi

Xüsusiyyətlər xaricində, bu quruluşun ən vacib hissəsi haqqında danışmalıyıq: RC avtomobilini necə gücləndirəcəyik? Daha dəqiq desək: mühərrikləri idarə etmək üçün nə qədər cərəyan lazımdır?

Buna cavab vermək üçün pilotsuz bir batareyanı bir dollar çeviriciyə bağladım, burada 11V batareyanı 9.6V mühərriklərə atdım. Oradan multimetri 10A cərəyan rejiminə qoydum və dövrəni tamamladım. Sayğacım mühərriklərin sərbəst havanı açmaq üçün 300 mA cərəyana ehtiyacı olduğunu oxudu.

Bu çox səslənməsə də, həqiqətən maraqlandığımız ölçü mühərriklərin dayanma cərəyanıdır. Bunu ölçmək üçün dönməməsi üçün əllərimi təkərlərin üstünə qoydum. Metrimə baxanda möhkəm 1A göstərdi.

Sürücü mühərriklərin təxminən bir amper çəkəcəyini bildiyim üçün, dayandıqda 500mA çəkən sükan motorlarını sınamağa başladım. Bu biliklə nəticəyə gəldim ki, bütün sistemi bir RC pilotsuz təyyarə batareyasından və iki LM2596 buck çeviricidən söndürə bilərəm*.

*Niyə iki dollarlıq nəzarətçilər? Yaxşı, hər LM2596 -da maksimum 3A cərəyanı var. Hər şeyi bir qəpik çeviricidən söndürsəm, çox cərəyan çəkərdim və buna görə də olduqca böyük gərginlik sıçrayışlarım olardı. Dizaynına görə, Arduino Nano gücü hər dəfə böyük bir gərginlik sıçrayışında dayanır. Buna görə yükü yüngülləşdirmək və Nanonu mühərriklərdən təcrid etmək üçün iki çeviricidən istifadə etdim.

Ehtiyac duyduğumuz son bir vacib komponent Li-Po hüceyrə gərginliyi ölçmə cihazdır. Bunu etməkdə məqsəd, batareyanın ömrünü pozmamaq üçün batareyanı həddindən artıq boşalmadan qorumaqdır (litium əsaslı batareyanın hüceyrə gərginliyini həmişə 3,5V-dən yuxarı saxlayın!)

Addım 8: RC Avtomobil Dövriyyəsi

Güc problemi aradan qalxdıqda, indi dövrəni qura bilərik. Yuxarıda RC avtomobili üçün hazırladığım sxem var.

Batareya voltmetr bağlantısını daxil etmədiyimi unutmayın. Voltmetrdən istifadə etmək üçün balans konnektorunu voltmetrin müvafiq pinlərinə bağlamaq kifayətdir. Daha əvvəl bunu etməmisinizsə, daha çox məlumat üçün Əlavə Oxumlar bölməsində əlaqələndirilmiş videoya vurun.

Dövrə haqqında qeydlər

L293D üzərindəki aktivləşdirmə pinləri (1, 9) dəyişən sürətə malik olmaq üçün PWM siqnalına ehtiyac duyur. Bu o deməkdir ki, Arduino Nano'da yalnız bir neçə pin bağlana bilər. L293D -dəki digər pinlər üçün hər şey gedir.

NRF24L01+ SPI üzərindən əlaqə qurduğundan, onun SPI pinlərini Arduino Nano üzərindəki SPI pinlərinə bağlamalıyıq (buna görə də MOSI -> MOSI, MISO -> MISO və SCK -> SCK). NRF24 -ün IRQ pinini Arduino Nano'nun 2 -ci pininə bağladığımı da qeyd etmək vacibdir. Bunun səbəbi, NR24 hər dəfə bir mesaj aldıqda IRQ pininin aşağı düşməsidir. Bunu bilə -bilə Nano -ya radio oxumasını söyləmək üçün fasilə verə bilərəm. Bu, Nanoya yeni məlumatlar gözləyərkən başqa şeylər etməyə imkan verir.

Addım 9: PCB

Bunu modul bir dizayn etmək istədiyim üçün perf board və bir çox başlıq sancaqlar istifadə edərək bir PCB yaratdım.

Addım 10: Son Əlaqələr

PCB tamamlandıqda və RC avtomobili bağlandıqda, hər şeyin işlədiyini yoxlamaq üçün timsah tellərindən istifadə etdim.

Bütün əlaqələrin düzgün olduğunu sınadıqdan sonra timsah tellərini həqiqi kabellərlə əvəz etdim və bütün komponentləri şassiyə bağladım.

Bu nöqtədə, bu məqalənin addım -addım bələdçi olmadığını başa düşdünüz. Bunun səbəbi, hər bir addımı yazmağın qeyri -mümkün olmasıdır, bunun əvəzinə, növbəti bir neçə Təlimat verilə bilən addımlar avtomobil hazırlayarkən öyrəndiyim bir neçə ipucu paylaşmaq olacaq.

Addım 11: İpucu 1: Radio Modulunun Yerləşdirilməsi

RC avtomobilinin diapazonunu artırmaq üçün NRF radio modulunu mümkün qədər yan tərəfə yerləşdirdim. Bunun səbəbi, radio dalğalarının PCB və tellər kimi metallardan əks olunması, bu səbəbdən diapazonu azaldır. Bunu həll etmək üçün modulu PCB -nin ən kənarına qoydum və yapışmasını təmin etmək üçün avtomobilin gövdəsində bir yarıq kəsdim.

Addım 12: İpucu 2: Modul olaraq saxlayın

Məni bir neçə dəfə xilas edən başqa bir şey, hər şeyi başlıq pinləri və terminal blokları vasitəsilə birləşdirməkdir. Bu, komponentlərdən biri qızardıqda hissələrin asanlıqla dəyişdirilməsinə imkan verir (hər hansı səbəbdən …).

Addım 13: İpucu 3: İstilik Emicilərindən istifadə edin

RC avtomobilimdəki mühərriklər L293D -ni həddindən artıq itələyir. Mühərrik sürücüsü 600 mA -a qədər davamlı işləyə bilsə də, bu da çox istilənir və sürətli olur! Bu səbəbdən L293D -nin özünü bişirməsinin qarşısını almaq üçün bir az termal pasta və soyuducu əlavə etmək yaxşı bir fikirdir. Bununla birlikdə, istilik yuyucusu olsa belə, çip toxunmaq üçün çox isti ola bilər. Bu səbəbdən 2-3 dəqiqəlik oyundan sonra maşını soyutmaq yaxşı bir fikirdir.

Addım 14: RC nəzarətçi vaxtı

RC avtomobili bitdikdən sonra idarəedicini düzəltməyə başlaya bilərik.

RC avtomobili kimi, bir müddət əvvəl də onunla bir şey edə biləcəyimi düşünərək nəzarətçini aldım. Təəccüblüdür ki, nəzarətçi əslində bir IR -dir, buna görə cihazlar arasında əlaqə yaratmaq üçün IR LED -lərindən istifadə edir.

Bu quruluşdakı əsas fikir, orijinal lövhəni nəzarətçi içərisində saxlamaq və ətrafında Arduino və NRF24L01+ qurmaqdır.

Addım 15: Analog Joystick əsasları

Xüsusilə sancaqlar üçün heç bir qırılma taxtası olmadığı üçün analoq joystickə qoşulmaq çətin ola bilər. Narahat olmayın! Bütün analog joysticklər eyni rəhbər prinsip üzərində işləyir və ümumiyyətlə eyni pinouta malikdir.

Əslində, analog joysticklər fərqli istiqamətlərdə hərəkət edərkən müqaviməti dəyişən yalnız iki potensiometrdir. Məsələn, joysticki sağa hərəkət etdirdiyiniz zaman, x-ox potansiyometri dəyəri dəyişir. İndi joysticki irəli hərəkət etdirdiyiniz zaman, y oxu potansiyometri dəyəri dəyişir.

Bunu nəzərə alaraq, analoq joystikin alt tərəfinə baxsaq, x oxlu potansiyometr üçün 3, y oxlu potansiyometr üçün 3 pin görürük. Etməyiniz lazım olan şey, 5V və toprağı xarici pinlərə bağlamaq və orta pimi Arduino üzərindəki analog girişə bağlamaqdır.

Unutmayın ki, potensiometr üçün dəyərlər 512 ilə deyil, 1024 ilə müqayisə olunacaq! Bu o deməkdir ki, hər hansı bir rəqəmsal çıxışı idarə etmək üçün Arduino'da qurulmuş map () funksiyasından istifadə etməliyik (L293D -ni idarə etmək üçün istifadə etdiyimiz PWM siqnalı kimi). Bu artıq kodda edilir, ancaq öz proqramınızı yazmağı planlaşdırırsınızsa bunu unutmayın.

Addım 16: Nəzarətçi Əlaqələri

NRF24 və Nano arasındakı əlaqələr nəzarətçi üçün hələ də eynidir, lakin mənfi IRQ bağlantısıdır.

Nəzarətçi üçün sxem yuxarıda göstərilmişdir.

Nəzarətçini modifikasiya etmək mütləq bir sənət növüdür. Artıq bu nöqtəni saysız-hesabsız qeyd etmişəm, amma bunu necə edəcəyimi addım-addım yazmaq sadəcə mümkün deyil. Beləliklə, əvvəllər etdiyim kimi, nəzarətçimi hazırlayarkən öyrəndiklərimlə bağlı bir neçə ipucu verəcəyəm.

Addım 17: İpucu 1: İstifadə etdiyiniz hissələri istifadə edin

Nəzarətçidə yer həqiqətən sıxdır, buna görə də avtomobil üçün başqa girişlər daxil etmək istəyirsinizsə, artıq mövcud olan açarları və düymələri istifadə edin. Nəzarətçim üçün potensialiometr və Nano-ya 3 tərəfli keçid də bağladım.

Bunun nəzarətçiniz olduğunu unutmayın. Pinouts zövqünüzə uyğun gəlmirsə, həmişə onları yenidən düzəldə bilərsiniz!

Adım 18: İpucu 2: Lazımsız izləri çıxarın

Orijinal lövhədən istifadə etdiyimiz üçün, analog joysticklərə və istifadə etdiyiniz digər sensorlara gedən bütün izləri silməlisiniz. Bununla hər hansı bir gözlənilməz sensor davranışının baş verməsinin qarşısını alırsınız.

Bu kəsikləri etmək üçün sadəcə bir qutu kəsici istifadə etdim və izləri həqiqətən ayırmaq üçün PCB -ni bir neçə dəfə vurdum.

Addım 19: İpucu 3: Telləri mümkün qədər qısa saxlayın

Bu ipucu, xüsusi olaraq Arduino və NRF24 modulu arasındakı SPI xətlərindən bəhs edir, lakin bu digər əlaqələrdə də doğrudur. NRF24L01+ müdaxiləyə son dərəcə həssasdır, buna görə tellər tərəfindən hər hansı bir səs -küy alınarsa, məlumatları korlayar. Bu SPI ünsiyyətinin əsas çatışmazlıqlarından biridir. Eynilə, telləri mümkün qədər qısa tutaraq, bütün idarəedicini daha təmiz və daha mütəşəkkil edirsiniz.

Addım 20: İpucu 4: Yerləşdirmə! Yerləşdirmə! Yerləşdirmə

Telləri mümkün qədər qısa tutmaqla yanaşı, hissələr arasındakı məsafəni də mümkün qədər qısa tutmaq deməkdir.

NRF24 və Arduinonun quraşdırılacağı yerləri axtararkən, onları bir -birinə və joysticklərə mümkün qədər yaxın tutmağı unutmayın.

Yadda saxlamaq lazım olan başqa bir şey NRF24 modulunun hara qoyulacağıdır. Daha əvvəl dediyimiz kimi, radio dalğaları metaldan keçə bilmir, buna görə modulu idarəedicinin yan tərəfinə quraşdırmalısınız. Bunu etmək üçün, NRF24 -ün kənardan yapışmasını təmin etmək üçün Dremel ilə kiçik bir yarıq kəsdim.

Addım 21: Kod

Yəqin ki, bu quruluşun ən vacib hissəsi faktiki koddur. Şərhləri və hər şeyi daxil etdim, buna görə hər bir proqramı sətirlə izah etməyəcəyəm.

Bununla birlikdə qeyd etmək istədiyim bir neçə vacib şey, proqramları idarə etmək üçün NRF24 kitabxanasını yükləməyiniz lazım olacaq. Kitabxanalar hələ qurulmamışdırsa, bunu öyrənmək üçün Əlavə oxunmalar bölməsində əlaqələndirilmiş dərsləri yoxlamağı məsləhət görürəm. Eynilə, L293D -yə siqnal göndərərkən heç vaxt istiqamət pinlərini açmayın. Bu motor sürücüsünü qısaldır və yanmasına səbəb olur.

Github-

Addım 22: Son məhsul

Nəhayət, bir il toz topladıqdan və 3 həftəlik əl əməyindən sonra nəhayət Upcycled RC Car hazırlamağı bitirdim. Etiraf etməli olsam da, təqdimatda göründüyü avtomobillər qədər güclü olmadığı düşündüyümdən daha yaxşı çıxdı. Avtomobil gücünü itirmədən 40 dəqiqəlik sürə bilər və idarəedicidən 150 m uzaqlaşa bilər.

Maşını təkmilləşdirmək üçün mütləq edəcəyim bir neçə şey, L293D -ni daha böyük, daha güclü bir motor sürücüsü olan L298 ilə əvəz etməkdir. Etəcəyim başqa bir şey, gücləndirilmiş anten versiyası üçün standart NRF radio modulunu dəyişdirməkdir. Bu dəyişikliklər sırasıyla avtomobilin fırlanma anını və məsafəsini artıracaq.

Addım 23: Əlavə oxunuşlar:

NRF24L01+

• Nordic Yarımkeçirici Məlumat Cədvəli
• SPI Əlaqəsi (Məqalə)
• Əsas Quraşdırma (Video)
• Dərin Dərslik (Məqalə)
• Ətraflı göstərişlər və tövsiyələr (Video Seriyası)

L293D

• Texas Instruments məlumat cədvəli
• Dərin Dərslik (Məqalə)