Makinë RC e upcycled: 23 hapa (me fotografi)

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-13 06:58

Makinat RC kanë qenë gjithmonë një burim eksitimi për mua. Ata janë të shpejtë, janë argëtues dhe nuk keni pse të shqetësoheni nëse i përplasni. Megjithatë, si një entuziast i vjetër, më i pjekur, RC, unë nuk mund të shihet duke luajtur me një makinë të vogël, fëmijë RC. Unë duhet të kem ato të mëdha, të rritura në madhësinë e njeriut. Këtu lind një problem: makinat RC të rritura janë të shtrenjta. Ndërsa shfletoja në internet, më e lira që gjeta kushtonte 320 dollarë, mesatarja ishte rreth 800 dollarë. Kompjuteri im është më i lirë se këto lodra!

Duke e ditur se nuk i përballoj dot këto lodra, krijuesi në mua tha se mund të bëja makinë për të dhjetën e çmimit. Kështu, fillova udhëtimin tim për t'i kthyer plehrat në ar

Furnizimet

Pjesët e nevojshme për makinën RC janë si më poshtë:

• Makinë RC e përdorur
• Drejtuesi i motorit L293D (Formulari DIP)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Moduli i Radios
• Bateri RC Drone (ose ndonjë bateri tjetër me rrymë të lartë)
• LM2596 Buck Converters (2)
• Telat
• Pllakë perfe
• Komponentë të vegjël të ndryshëm (kunjat e kokës, terminalet e vidave, kondensatorët, etj)

Pjesët e nevojshme për kontrolluesin RC janë si më poshtë:

• Kontrollues i përdorur (duhet të ketë 2 levë analoge)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Moduli i Radios
• Telat elektrikë

Hapi 1: Thesar i ricikluar

Ky projekt fillimisht filloi rreth një vit më parë kur miqtë e mi dhe unë planifikuam të bënim një makinë të drejtuar nga kompjuteri për një projekt hackathon (konkursi i kodimit). Plani im ishte të shkoja në një dyqan të dorës së parë, të blija makinën më të madhe RC që mund të gjeja, të gëlltitja pjesën e brendshme dhe ta zëvendësoja atë me një ESP32.

Në një krizë kohore, unë nxitova te Savers, bleva një makinë RC dhe u përgatita për hackathon. Mjerisht, shumë nga pjesët që më duheshin nuk erdhën në kohë, kështu që më duhej ta anuloja projektin tërësisht.

Që atëherë, makina RC ka mbledhur pluhur nën shtratin tim, deri tani…

Vështrim i shpejtë:

Në këtë projekt, unë do të ripërdor një makinë lodër të përdorur dhe një kontrollues IR për të krijuar makinën RC të Upcycled. Unë do të them të brendshmet, do të implantoj atë të Arduino Nano dhe do të përdor modulin e radios NRF24L01+ për të komunikuar midis të dyve.

Hapi 2: Teoria

"Të kuptosh se si funksionon diçka është më e rëndësishme sesa të dish se si ta bësh atë të funksionojë."

- Kevin Yang 5/17/2020 (sapo e kam shpikur këtë)

Me atë që tha, le të fillojmë të flasim për teorinë dhe elektronikën prapa Makinës RC të Upcycled.

Nga ana e makinës, ne do të përdorim një NRF24L01+, një Arduino Nano, një shofer motori L293D, motorët në makinën RC dhe dy konvertues dollarësh. Një konvertues i dollarit do të furnizojë tensionin e lëvizjes për motorin ndërsa tjetri do të furnizojë 5V për Arduino Nano.

Nga ana e kontrolluesit, ne do të përdorim një NRF24L01+, një Arduino Nano dhe levë analoge në kontrolluesin e ripërdoruar.

Hapi 3: NRF24L01+

Para se të fillojmë, ndoshta duhet të shpjegoj elefantin në dhomë: NRF24L01+. Nëse nuk jeni njohur me emrin tashmë, NRF24 është një çip i prodhuar nga Gjysempërçuesit Nordikë. Isshtë mjaft popullor në komunitetin krijues për komunikimin me radio për shkak të çmimit të ulët, madhësisë së vogël dhe dokumentacionit të shkruar mirë.

Pra, si funksionon në të vërtetë moduli NRF? Epo për fillestarët, NRF24L01+ funksionon në frekuencën 2.4 GHz. Kjo është e njëjta frekuencë me të cilën funksionojnë Bluetooth dhe Wifi (me ndryshime të vogla!). Çipi komunikon midis një Arduino duke përdorur SPI, një protokoll komunikimi me katër kunja. Për energji, NRF24 përdor 3.3V por kunjat janë gjithashtu 5V tolerante. Kjo na lejon të përdorim një Arduino Nano, i cili përdor logjikën 5V, me NRF24, i cili përdor logjikën 3.3V. Disa veçori të tjera janë si më poshtë.

Karakteristikat e dukshme:

• Punon në brezin e brezit 2.4 GHz
• Gama e Tensionit të Furnizimit: 1.6 - 3.6V
• 5V Tolerant
• Përdor komunikimin SPI (MISO, MOSI, SCK)
• Merr 5 kunja (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• A mund të shkaktojë ndërprerje - IRQ (Shumë e rëndësishme në këtë projekt!)
• Mënyra e gjumit
• Konsumon 900nA - 12mA
• Gama e Transmetimit: ~ 100 metra (do të ndryshojë sipas vendndodhjes gjeografike)
• Kostoja: 1.20 dollarë për modul (Amazon)

Nëse doni të mësoni më shumë rreth NRF24L01+, shikoni pjesën e Leximeve shtesë në fund

Hapi 4: L293D - Shofer Motor i Dyfishtë H -Bridge

Edhe pse Arduino Nano mund të furnizojë rrymë të mjaftueshme për të fuqizuar një LED, nuk ka asnjë mënyrë që Nano të mund të fuqizojë një motor në vetvete. Prandaj, ne duhet të përdorim një drejtues special për të kontrolluar motorin. Përveç aftësisë për të furnizuar rrymën, çipi i shoferit gjithashtu do të mbrojë Arduino nga çdo rritje e tensionit që lind nga ndezja dhe fikja e motorit.

Vendosni L293D, një motor katërshe gjysmë H-urë motorike, ose në terma të thjeshtë, një çip që mund të drejtojë dy motorë përpara dhe prapa.

L293D mbështetet në H-Bridges për të kontrolluar si shpejtësinë e motorit ashtu edhe drejtimin. Një veçori tjetër është izolimi i furnizimit me energji, i cili lejon Arduino të rrjedhë nga një burim energjie i ndarë nga motorët.

Hapi 5: Heqja e makinës

Mjaft teori dhe le të fillojmë të ndërtojmë!

Meqenëse makina RC nuk vjen me një kontrollues (mbani mend atë nga një dyqan kursimi), elektronika e brendshme është në thelb e padobishme. Kështu, hapa makinën RC dhe hodha bordin e kontrolluesit në koshin tim të skrapit.

Tani është e rëndësishme të marrim disa shënime para se të fillojmë. Një gjë që duhet vënë re është tensioni i furnizimit për makinën RC. Makina që bleva është shumë e vjetër, para se bateritë me bazë litiumi të ishin të zakonshme. Kjo do të thotë që kjo makinë RC ishte e fikur nga një bateri Ni-Mh me një tension nominal prej 9.6 volt. Kjo është e rëndësishme pasi ky do të jetë tensioni në të cilin do të drejtojmë motorët.

Hapi 6: Si funksionon makina?

Mund të them me 99% siguri se makina ime nuk është e njëjtë me tuajin, që do të thotë se ky seksion është në thelb i padobishëm. Sidoqoftë, është e rëndësishme të theksoj disa veçori që ka makina ime, sepse unë do të bazoj modelin tim mbi këtë.

Drejtues

Ndryshe nga makinat moderne RC, makina që po modifikoj nuk përdor një servo për t'u kthyer. Në vend të kësaj, makina ime përdor një motor bazë të krehur dhe burime. Kjo ka shumë të meta veçanërisht sepse nuk kam aftësi për të bërë kthesa të shkëlqyera. Sidoqoftë, një përfitim i menjëhershëm është se nuk kam nevojë për ndonjë ndërfaqe të ndërlikuar kontrolli për t'u kthyer. E tëra çfarë duhet të bëj është të aktivizoj motorin me një polaritet të caktuar (varësisht nga ajo anë që dua të kthehem).

Boshti diferencial

Çuditërisht, makina ime RC gjithashtu përmban një bosht diferencial dhe dy mënyra të ndryshme të ingranazheve. Kjo është mjaft zbavitëse pasi diferenciale zakonisht gjenden në makinat e jetës reale, jo në ato të vogla RC. Unë do të mendoja se para se kjo makinë të ishte në raftet e një dyqani të dorës së parë, ishte një model RC i nivelit të lartë.

Hapi 7: Çështja e Fuqisë

Me veçoritë jashtë rrugës, tani duhet të flasim për pjesën më të rëndësishme të këtij modeli: Si do ta fuqizojmë makinën RC? Dhe për të qenë më specifik: Sa rrymë nevojitet për të drejtuar motorët?

Për t'iu përgjigjur kësaj, unë lidha një bateri dron në një konvertues të dollarit, ku hodha 11V të baterisë në 9.6V të motorëve. Nga atje, vendosa multimetrin në modalitetin aktual 10A dhe përfundova qarkun. Matësi im lexoi se motorëve u duheshin 300 mA rrymë për të kthyer ajrin e lirë.

Ndërsa kjo mund të mos duket shumë, matja për të cilën ne me të vërtetë kujdesemi është rryma e ndalimit të motorëve. Për ta matur këtë, i vura duart mbi rrota për t'i parandaluar ato të ktheheshin. Kur shikova njehsorin tim, ai shfaqi një 1A të fortë.

Duke e ditur që motorët me makinë do të tërheqin afërsisht një amplifikator, unë pastaj vazhdova të provoja motorët drejtues të cilët tërhoqën 500mA kur u bllokuan. Me këtë njohuri, unë arrita në përfundimin se unë mund të fik të gjithë sistemin nga një bateri RC dron dhe dy konvertues LM2596 buck*.

*Pse kontrolluesit me dy dollarë? Epo, çdo LM2596 ka një rrymë maksimale prej 3A. Nëse do të fikja gjithçka nga një konvertues, unë do të tërhiqja shumë rrymë, dhe për këtë arsye, do të kisha ngritje mjaft të mëdha të tensionit. Sipas modelit, forca Arduino Nano pushon sa herë që ka një rritje të madhe të tensionit. Prandaj, kam përdorur dy konvertues për të lehtësuar ngarkesën dhe për ta mbajtur Nano -n të izoluar nga motorët.

Një komponent i fundit i rëndësishëm që na nevojitet është një testues i tensionit të qelizave Li-Po. Qëllimi për ta bërë këtë është të mbroni baterinë nga shkarkimi i tepërt për të parandaluar prishjen e jetës së baterisë (gjithmonë mbani tensionin e qelizës të një baterie të bazuar në litium mbi 3.5V!)

Hapi 8: Qarku i makinave RC

Me çështjen e energjisë jashtë rrugës, ne tani mund të ndërtojmë qarkun. Më sipër është skema që kam bërë për makinën RC.

Mbani në mend se nuk kam përfshirë lidhjen e voltmetrit të baterisë. Për të përdorur voltmetrin, gjithçka që duhet të bëni është të lidhni lidhësin e ekuilibrit me kunjat përkatëse të voltmetrit. Nëse nuk e keni bërë kurrë më parë, klikoni në videon e lidhur në seksionin Lexime shtesë për të mësuar më shumë.

Shënime mbi qarkun

Kunjat e aktivizimit (1, 9) në L293D kërkojnë që një sinjal PWM të ketë shpejtësi të ndryshueshme. Kjo do të thotë që vetëm disa kunja në Arduino Nano mund të lidhen me to. Për kunjat e tjera në L293D, gjithçka shkon.

Meqenëse NRF24L01+ komunikon përmes SPI, ne duhet të lidhim kunjat e tij SPI me kunjat SPI në Arduino Nano (kështu lidhni MOSI -> MOSI, MISO -> MISO, dhe SCK -> SCK). Alsoshtë gjithashtu e rëndësishme të vërehet se unë e lidha pinin IRQ të NRF24 me pin 2 në Arduino Nano. Kjo ndodh sepse kunja IRQ shkon poshtë sa herë që NR24 merr një mesazh. Duke e ditur këtë, unë mund të shkaktoj një ndërprerje për t'i thënë Nanos të lexojë radio. Kjo i lejon Nano të bëjë gjëra të tjera ndërsa pret për të dhëna të reja.

Hapi 9: PCB

Ndërsa dua ta bëj këtë një model modular, krijova një PCB duke përdorur bordin e perfit dhe shumë kunja të kokës.

Hapi 10: Lidhjet përfundimtare

Me PCB të përfunduar dhe makinën RC të prishur, unë përdor telat e aligatorit për të provuar nëse gjithçka funksionon.

Pasi testova që të gjitha lidhjet janë të sakta, zëvendësova telat e aligatorit me kabllo të vërtetë dhe i mbërtheva të gjithë përbërësit në shasi.

Në këtë pikë, ju mund të keni kuptuar se ky artikull nuk është një udhëzues hap pas hapi. Kjo ndodh sepse është thjesht e pamundur të shkruani çdo hap të vetëm jashtë, kështu që në vend të kësaj, hapat e ardhshëm të Instructables do të jem duke ndarë disa këshilla që kam mësuar gjatë prodhimit të makinës.

Hapi 11: Këshillë 1: Vendosja e moduleve të radios

Për të rritur gamën e makinës RC, vendosa modulin e radios NRF sa më afër që të jetë e mundur. Kjo ndodh sepse valët e radios reflektojnë metale të tilla si PCB dhe telat, prandaj, duke zvogëluar gamën. Për ta zgjidhur këtë, e vendosa modulin në anën e PCB -së dhe prerë një çarje në kutinë e makinës për ta lejuar atë të ngjitet.

Hapi 12: Këshillë 2: Mbani Modular

Një gjë tjetër që bëra që më shpëtoi disa herë është lidhja e gjithçkaje përmes kunjave të kokës dhe blloqeve të terminalit. Kjo lejon shkëmbimin e lehtë të pjesëve nëse një nga përbërësit skuqet (për çfarëdo arsye…).

Hapi 13: Këshillë 3: Përdorni lavamanët e nxehtësisë

Motorët në makinën time RC po e shtyjnë L293D në kufijtë e saj. Ndërsa drejtuesi i motorit mund të trajtojë deri në 600 mA vazhdimisht, kjo gjithashtu do të thotë se nxehet shumë dhe shpejt! Kjo është arsyeja pse është një ide e mirë të shtoni disa paste termale dhe ngrohje për të parandaluar që L293D të gatuhet vetë. Sidoqoftë, edhe me mbytësit e nxehtësisë, çipi mund të nxehet shumë për t'u prekur. Kjo është arsyeja pse është një ide e mirë ta lini makinën të ftohet pas 2-3 minutash lojë.

Hapi 14: Koha e kontrolluesit RC

Me makinën RC të përfunduar, ne mund të fillojmë të bëjmë kontrolluesin.

Ashtu si makina RC, unë gjithashtu bleva kontrolluesin pak kohë më parë duke menduar se mund të bëja diçka me të. Ironikisht, kontrolluesi është në të vërtetë një IR, kështu që përdor LED LED IR për të komunikuar midis pajisjeve.

Ideja themelore me këtë ndërtim është të mbani bordin origjinal brenda kontrolluesit dhe të ndërtoni Arduino dhe NRF24L01+ rreth tij.

Hapi 15: Bazat analoge të xhojstikut

Lidhja me një levë analoge mund të jetë e frikshme veçanërisht sepse nuk ka tabelë shpërthimi për kunjat. Mos u shqetëso! Të gjithë levë analoge veprojnë në të njëjtin parim udhëzues dhe zakonisht kanë të njëjtën pinout.

Në thelb, levë analoge janë vetëm dy potenciometra që ndryshojnë rezistencën kur lëvizen në drejtime të ndryshme. Për shembull, kur lëvizni levën djathtas, potenciometri me boshtin x ndryshon vlerën. Tani kur e lëvizni levën përpara, potenciometri i boshtit y ndryshon vlerën.

Me këtë në mendje, nëse shikojmë pjesën e poshtme të levës analoge, ne shohim 6 kunja, 3 për potenciometrin e boshtit x dhe 3 për potenciometrin e boshtit y. E tëra çfarë ju duhet të bëni është të lidhni 5V dhe tokëzimin me kunjat e jashtme dhe të lidhni kunjin e mesëm me një hyrje analoge në Arduino.

Mbani në mend se vlerat për potenciometrin do të hartohen në 1024 dhe jo 512! Kjo do të thotë që ne duhet të përdorim funksionin e ndërtuar në hartë () në Arduino për të kontrolluar çdo dalje dixhitale (si sinjali PWM që po përdorim për të kontrolluar L293D). Kjo është bërë tashmë në kod, por nëse planifikoni të shkruani programin tuaj, duhet ta keni parasysh atë.

Hapi 16: Lidhjet e kontrolluesit

Lidhjet midis NRF24 dhe Nano janë ende të njëjta për kontrolluesin, por pa lidhjen IRQ.

Qarku për kontrolluesin është treguar më lart.

Modifikimi i një kontrolluesi është padyshim një formë arti. Unë tashmë e kam bërë këtë pikë të panumërta, por thjesht nuk është e mundur të shkruhet hap pas hapi se si të bëhet kjo. Kështu, si ajo që bëra më parë, unë do të jap disa këshilla për atë që kam mësuar ndërsa bëja kontrolluesin tim.

Hapi 17: Këshillë 1: Përdorni pjesët në dispozicionin tuaj

Hapësira është vërtet e ngushtë në kontrollues, prandaj, nëse doni të përfshini ndonjë hyrje tjetër për makinën, përdorni çelsat dhe çelësat që janë tashmë atje. Për kontrolluesin tim, unë gjithashtu lidha një potenciometër dhe një ndërprerës me 3 drejtime në Nano.

Një gjë tjetër që duhet të keni parasysh se ky është kontrolluesi juaj. Nëse pinout -et nuk i përshtaten bukurisë suaj, gjithmonë mund t'i riorganizoni ato!

Hapi 18: Këshillë 2: Hiqni Gjurmët e Panevojshme

Meqenëse ne po përdorim tabelën origjinale, ju duhet të hiqni të gjitha gjurmët që shkojnë te levë analoge dhe te çdo sensor tjetër që po përdorni. Duke vepruar kështu, ju parandaloni që të ndodhë ndonjë sjellje e papritur e sensorit.

Për të bërë këto prerje, unë thjesht përdor një prerës kutish dhe shënova PCB disa herë për të ndarë vërtet gjurmët.

Hapi 19: Këshillë 3: Mbani telat sa më të shkurtër të jetë e mundur

Ky këshillë po flet veçanërisht për linjat SPI midis Arduino dhe modulit NRF24, por kjo vlen edhe për lidhjet e tjera. NRF24L01+ është jashtëzakonisht i ndjeshëm ndaj ndërhyrjes, kështu që nëse ndonjë zhurmë kapet nga telat, do të prishë të dhënat. Ky është një nga pengesat kryesore të komunikimit SPI. Po kështu, duke i mbajtur telat sa më të shkurtër të jetë e mundur, ju gjithashtu e bëni të gjithë kontrolluesin më të pastër dhe më të organizuar.

Hapi 20: Këshillë 4: Vendosja! Vendosje! Vendosje

Përveç mbajtjes së telave sa më të shkurtër të jetë e mundur, kjo gjithashtu nënkupton mbajtjen sa më të shkurtër të distancës midis pjesëve.

Kur kërkoni për vende për të montuar NRF24 dhe Arduino, mos harroni t'i mbani ato sa më afër njëri -tjetrit dhe levë.

Një gjë tjetër që duhet mbajtur parasysh është se ku ta vendosni modulin NRF24. Siç u tha më herët, valët e radios nuk janë në gjendje të kalojnë nëpër metal, prandaj, duhet të montoni modulin pranë anës së kontrolluesit. Për ta bërë këtë, unë prerë një çarje të vogël me një Dremel për të lejuar që NRF24 të qëndrojë jashtë anës.

Hapi 21: Kodi

Ndoshta pjesa më e rëndësishme e këtij ndërtimi është kodi aktual. Unë kam përfshirë komentet dhe gjithçka kështu që nuk do të shpjegoj çdo program rresht për rresht.

Me sa thashë, disa gjëra të rëndësishme që dua të theksoj është se do t'ju duhet të shkarkoni bibliotekën NRF24 për të drejtuar programet. Nëse nuk i keni tashmë bibliotekat e instaluara, ju sugjeroj të shikoni mësimet e lidhura në seksionin Leximet shtesë për të mësuar se si. Gjithashtu, kur dërgoni sinjale në L293D, mos i ndizni kurrë kunjat e drejtimit të dyja. Kjo do të shkurtojë drejtuesin e motorit dhe do të bëjë që ai të digjet.

Github-

Hapi 22: Produkti Përfundimtar

Më në fund, pas një viti të grumbullimit të pluhurit dhe 3 javëve të punës manuale, më në fund kam përfunduar prodhimin e Makinës RC të Upcycled. Ndërsa duhet ta pranoj, nuk është askund aq e fuqishme sa makinat e shikuara në prezantim dolën shumë më mirë sesa mendoja. Makina mund të lëvizë për 40 minuta para se të mbarojë energjia dhe mund të shkojë deri në 150 metra larg nga kontrolluesi.

Disa gjëra që unë patjetër do të bëja për të përmirësuar makinën është të ndërroj L293D me L298, një shofer motorik më i madh dhe më i fuqishëm. Një gjë tjetër që do të bëja ishte të ndërroja modulin e paracaktuar të radios NRF për versionin e antenës së amplifikuar. Këto modifikime do të rrisnin përkatësisht çift rrotullues dhe gamën e makinës.

Hapi 23: Lexime shtesë:

NRF24L01+

• Fleta e të dhënave Nordike e Gjysmëpërçuesve
• Komunikimi SPI (Neni)
• Konfigurimi bazë (Video)
• Udhëzues në thellësi (artikull)
• Këshilla dhe truket e avancuara (seri video)

GJ68D

• Fleta e të dhënave Texas Instruments
• Udhëzues në thellësi (artikull)