HackerBoxes 0013: Autosport: 12 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

AUTOSPORT: Këtë muaj, HackerBox Hackers po eksplorojnë elektronikën e automobilave. Ky udhëzues përmban informacione për të punuar me HackerBoxes #0013. Nëse dëshironi të merrni një kuti si kjo e drejtë në kutinë tuaj postare çdo muaj, tani është koha të regjistroheni në HackerBoxes.com dhe t'i bashkoheni revolucionit!

Temat dhe objektivat e të mësuarit për këtë HackerBox:

• Përshtatja e NodeMCU për Arduino
• Montimi i një Kompleti Makinash 2WD
• Instalimi i një NodeMCU për të kontrolluar një Çantë Makinash 2WD
• Kontrollimi i një NodeMCU mbi WiFi duke përdorur Blynk
• Përdorimi i sensorëve për navigim autonom
• Puna me Automotive On-Board Diagnostics (OBD)

HackerBoxes është shërbimi mujor i kutisë së abonimit për elektronikë DIY dhe teknologji kompjuterike. Ne jemi hobiistë, krijues dhe eksperimentues. Hack Planet!

Hapi 1: HackerBoxes 0013: Përmbajtja e Kutisë

• HackerBoxes #0013 Karta e Referencës e Koleksionueshme
• Kompleti i Shasisë së Makinës 2WD
• Moduli i procesorit WiFi NodeMCU
• Mburoja motorike për NodeMCU
• Blloku i bluzave për mburojën motorike
• Kutia e baterisë (4 x AA)
• HC-SR04 Sensor tejzanor i zhurmshëm
• Sensorë reflektues të TCRT5000 IR
• Kërcyeset femra-femra DuPont 10cm
• Dy module me lazer të kuq
• Mini-ELM327 diagnostifikimi në bord (OBD)
• Decal ekskluziv i HackerBoxes Racing

Disa gjëra të tjera që do të jenë të dobishme:

• Katër bateri AA
• Shirit me shkumë të dyanshëm ose shirita Velcro
• kabllo microUSB
• Telefon i mençur ose tabletë
• Kompjuter me Arduino IDE

Më e rëndësishmja, do t'ju duhet një ndjenjë aventure, shpirti DIY dhe kurioziteti i hakerëve. Elektronika e fortë hobi nuk është gjithmonë e lehtë, por kur këmbëngulni dhe kënaqeni me aventurën, një kënaqësi e madhe mund të rrjedhë nga këmbëngulja dhe zbatimi i projekteve tuaja. Thjesht bëni çdo hap ngadalë, mbani mend detajet dhe mos hezitoni të kërkoni ndihmë.

Hapi 2: Elektronikë automobilistike dhe vetura që drejtojnë vetveten

Elektronika e automobilave është çdo sistem elektronik i përdorur në automjetet rrugore. Këto përfshijnë makina kompjuterike, telematikë, sisteme argëtimi në makinë, etj. Elektronika e automobilave ka origjinën nga nevoja për të kontrolluar motorët. Të parët u përdorën për të kontrolluar funksionet e motorit dhe u referuan si njësi të kontrollit të motorit (ECU). Ndërsa kontrollet elektronike filluan të përdoren për më shumë aplikime automobilistike, akronimi ECU mori kuptimin më të përgjithshëm të "njësisë së kontrollit elektronik", dhe më pas u krijuan ECU të veçanta. Tani, ECU -të janë modulare. Dy lloje përfshijnë modulet e kontrollit të motorit (ECM) ose modulet e kontrollit të transmetimit (TCM). Një makinë moderne mund të ketë deri në 100 ECU.

Makinat e kontrolluara me radio (makina R/C) janë makina ose kamionë që mund të kontrollohen nga distanca duke përdorur një transmetues të specializuar ose telekomandë. Termi "R/C" është përdorur për të nënkuptuar edhe "telekomanduar" edhe "radio të kontrolluar", por përdorimi i zakonshëm i "R/C" sot zakonisht i referohet automjeteve të kontrolluara nga një lidhje radio-frekuence.

Një makinë autonome (makinë pa shofer, makinë me veturë, makinë robotike) është një automjet që është i aftë të ndiejë mjedisin e tij dhe të lundrojë pa ndihmën e njeriut. Makinat autonome mund të zbulojnë rrethinën duke përdorur një sërë teknikash të tilla si radari, lidar, GPS, odometria dhe vizioni kompjuterik. Sistemet e avancuara të kontrollit interpretojnë informacionin shqisor për të identifikuar rrugët e përshtatshme të lundrimit, si dhe pengesat dhe sinjalistikat përkatëse. Makinat autonome kanë sisteme kontrolli që janë të afta të analizojnë të dhënat shqisore për të bërë dallimin midis makinave të ndryshme në rrugë, gjë që është shumë e dobishme në planifikimin e një rruge drejt destinacionit të dëshiruar.

Hapi 3: Arduino për NodeMCU

NodeMCU është një platformë IoT me burim të hapur. Ai përfshin firmware i cili funksionon në ESP8266 Wi-Fi SoC nga Espressif Systems dhe pajisje të bazuara në modulin ESP-12.

Arduino IDE tani mund të zgjerohet lehtësisht për të mbështetur programimin e moduleve NodeMCU sikur të ishin ndonjë platformë tjetër zhvillimi Arduino.

Për të filluar, sigurohuni që keni të instaluar Arduino IDE (www.arduino.cc) si dhe drejtues për çipin e duhur Serial-USB në modulin NodeMCU që po përdorni. Aktualisht shumica e moduleve NodeMCU përfshijnë çipin CH340 Serial-USB. Prodhuesi i patate të skuqura CH340 (WCH.cn) ka drejtues të disponueshëm për të gjitha sistemet operative të njohura. Shikoni faqen e përkthimit të Google për faqen e tyre.

Drejtoni IDE Ardino, shkoni te preferencat dhe gjeni fushën për futjen e "URL -ve shtesë të Menaxherit të Bordit"

Ngjit në këtë URL:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Për të instaluar Menaxherin e Bordit për ESP8266.

Pas instalimit, mbyllni IDE dhe pastaj filloni atë përsëri.

Tani lidhni modulin NodeMCU me kompjuterin tuaj duke përdorur një kabllo microUSB (siç përdoret nga shumica e celularëve dhe tabletave).

Zgjidhni llojin e bordit brenda Arduino IDE si NodeMCU 1.0

Ne gjithmonë na pëlqen të ngarkojmë dhe testojmë demon e ndezjes në një tabelë të re Arduino vetëm për të marrë njëfarë besimi se gjithçka po funksionon si duhet. NodeMCU nuk bën përjashtim, por ju duhet të ndryshoni pinin LED nga pin13 në pin16 para përpilimit dhe ngarkimit. Sigurohuni që ky test i shpejtë të funksionojë saktë para se të kaloni në ndonjë gjë më të komplikuar me Arduino NodeMCU.

Këtu është një udhëzues që kalon procesin e konfigurimit për Arduino NodeMCU me disa shembuj të ndryshëm të aplikimit. Ashtë pak e humbur nga objektivi këtu, por mund të jetë e dobishme të shikoni për një këndvështrim tjetër nëse ngecni.

Hapi 4: Kompleti i Shasisë së Makinës 2WD

Përmbajtja e Kutisë së Shasisë së Makinës 2WD:

• Shasia prej alumini (ngjyrat ndryshojnë)
• Dy motorë FM90 DC
• Dy rrota me goma gome
• Rrota e rrotave të lira
• Hardware i Asamblesë
• Instalimi i pajisjeve kompjuterike

Motorët FM90 DC duken si mikro servo sepse janë ndërtuar në të njëjtën strehë plastike si mikro servot e zakonshëm, siç janë FS90, FS90R ose SG92R. Sidoqoftë, FM90 nuk është një servo. FM90 është një motor DC me një tren ingranazhi plastik.

Shpejtësia e motorit FM90 kontrollohet nga modulimi i gjerësisë së impulsit (PWM) që drejton fuqinë. Drejtimi kontrollohet duke ndërruar polaritetin e energjisë si me çdo motor DC të krehur. FM90 mund të funksionojë në 4-6 volt DC. Ndërsa është i vogël, tërheq mjaft rrymë që nuk duhet të nxirret drejtpërdrejt nga një kunj i mikrokontrolluesit. Duhet të përdoret një drejtues motori ose ura H.

Specifikimet e motorit FM90 DC:

• Përmasat: 32.3mm x 12.3mm x 29.9mm / 1.3 "x 0.49" x 1.2"
• Numërimi Spline: 21
• Pesha: 8.4g
• Shpejtësia pa ngarkesë: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Rryma e funksionimit (pa ngarkesë): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Çift rrotullimi i pikut (4.8v): 1.3 kg/cm/18.09 oz/in
• Çift rrotullues i pikut (6v): 1.5 kg/cm/20.86 oz/in
• Rryma e stallave: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Hapi 5: Shasia e Makinës: Montimi Mekanik

Shasia e makinës mund të mblidhet lehtësisht sipas këtij diagrami.

Vini re se ka dy çanta të vogla të pajisjeve. Njëra prej tyre përfshin Montimin e Pajisjeve me gjashtë ngecje prej bronzi 5mm-M3 së bashku me vida dhe arra që përputhen. Ky pajisje montimi mund të jetë i dobishëm në hapat e mëvonshëm të montimit të kontrolluesve, sensorëve dhe sendeve të tjera në shasi.

Për këtë hap, ne do të përdorim Pajisjen e Asamblesë e cila përfshin:

• Katër bulona të hollë M2x8 dhe arra të vogla që përputhen për ngjitjen e motorëve
• Katër bulona më të trashë M3x10 dhe arra më të mëdha që përputhen për ngjitjen e rrotës së rrotës
• Dy vida PB2.0x8 me fije të trasha për ngjitjen e rrotave në motorë

Vini re se motorët FM90 janë të orientuar në atë mënyrë që telat e telit të shtrihen nga pjesa e pasme e shasisë së montuar.

Hapi 6: Shasia e makinës: Shtoni paketë energjie dhe kontrollues

Bordi i mburojës motorike ESP-12E mbështet lidhjen direkt të modulit NodeMCU. Mburoja e motorit përfshin një çip L293DD shtytës të drejtuesit të motorit (fletën e të dhënave). Teli i telit të motorit duhet të lidhet me terminalet e vidhave A+/A- dhe B+/B- në mburojën e motorit (pas heqjes së lidhësve). Teli i baterisë duhet të lidhet me terminalet e vidave të hyrjes së baterisë.

Nëse njëra nga rrotat kthehet në drejtim të gabuar, telat në motorin përkatës mund të ndërrohen në terminalet e vidhave, ose biti i drejtimit mund të përmbyset në kod (hapi tjetër).

Ekziston një buton plastik i energjisë në mburojën e motorit për të aktivizuar furnizimin me hyrje të baterisë. Blloku i kërcyesit mund të përdoret për të drejtuar fuqinë në NodeMCU nga mburoja e motorit. Pa bllokun e kërcyesit të instaluar, NodeMCU mund të fuqizohet vetë nga kablloja USB. Me bllokun e kërcyesit të instaluar (siç tregohet), energjia e baterisë furnizon motorët dhe gjithashtu drejtohet në modulin NodeMCU.

Mburoja e motorit dhe paketa e baterisë mund të montohen në shasi duke rreshtuar vrimat e vidave me hapje të disponueshme në shasinë prej alumini. Sidoqoftë, e kemi më të lehtë t'i vendosim ato në shasi duke përdorur shirit shkumë të dyanshëm ose shirita ngjitës velcro.

Hapi 7: Shasia e Makinës: Programimi dhe Kontrolli Wi-Fi

Blynk është një Platformë me aplikacione iOS dhe Android për të kontrolluar Arduino, Raspberry Pi dhe pajisje të tjera në internet. It'sshtë një pult dixhital ku mund të ndërtoni një ndërfaqe grafike për projektin tuaj thjesht duke zvarritur dhe lëshuar widget. Reallyshtë me të vërtetë e thjeshtë të vendosësh gjithçka dhe do të fillosh të ngatërrosh menjëherë. Blynk do t'ju bëjë online dhe gati për Internetin e Gjërave tuaja.

Skenari HBcar.ino Arduino i përfshirë këtu tregon se si të ndërlidhni katër butona (përpara, prapa, djathtas dhe majtas) në një projekt Blynk për të kontrolluar motorët në shasinë e makinës 2WD.

Para përpilimit, tre vargje duhet të ndryshohen në program:

• Wi-Fi SSID (për pikën tuaj të hyrjes Wi-Fi)
• Fjalëkalimi Wi-Fi (për pikën tuaj të hyrjes Wi-Fi)
• Shenja e Autorizimit të Blynk (nga projekti juaj Blynk)

Vini re nga kodi shembull që çipi L293DD në mburojën e motorit është lidhur me kabllo si më poshtë:

• Kodi GPIO 5 për shpejtësinë e motorit A
• Kodi GPIO 0 për drejtimin e motorit A
• Kodi GPIO 4 për shpejtësinë e motorit B
• Kodi GPIO 2 për drejtimin e motorit B

Hapi 8: Sensorë për navigim autonom: Gjetës tejzanor i rrezeve

Gjetësi tejzanor HC-SR04 (fleta e të dhënave) mund të sigurojë matje nga rreth 2 cm në 400 cm me një saktësi deri në 3 mm. Moduli HC-SR04 përfshin një transmetues tejzanor, një marrës dhe një qark kontrolli.

Pas bashkimit të katër kërcyesve femra-femra në kunjat e HC-SR04, mbështjellja e disa shiritave rreth lidhësve mund të ndihmojë në izolimin e lidhjeve nga shkurtimi në shasinë prej alumini dhe gjithashtu të sigurojë një masë të qëndrueshme për t'u futur në folenë në pjesën e përparme të shasi siç tregohet.

Në këtë shembull, katër kunjat në HC-SR04 mund të lidhen me mburojën e motorit:

• VCC (në HC-SR04) në VIN (në mburojën e motorit)
• Shkaktar (në HC-SR04) në D6 (në mburojën e motorit)
• Echo (në HC-SR04) në D7 (në mburojën e motorit)
• GND (në HC-SR04) në GND (në mburojën motorike)

VIN do të furnizojë rreth 6VDC në HC-SR04, e cila ka nevojë vetëm për 5V. Sidoqoftë, duket se funksionon mirë. Hekurudha tjetër e energjisë në dispozicion (3.3V) ndonjëherë është e përshtatshme për të fuqizuar modulin HC-SR04 (sigurisht provojeni), por ndonjëherë nuk është tension i mjaftueshëm.

Pasi kjo të jetë lidhur, provoni shembullin e kodit NodeMCUping.ino për të testuar funksionimin e HC-SR04. Distanca nga sensori në çdo objekt është shtypur në monitorin serik (bordi 9600) në centimetra. Merrni sundimtarin tonë dhe provoni saktësinë. Mbresëlënëse apo jo?

Tani që e keni këtë sugjerim, provoni diçka të tillë për një automjet autonome që shmang përplasjet:

1. përpara deri në distancën <10cm
2. ndalim
3. kthejeni një distancë të vogël (opsionale)
4. ktheni një kënd të rastit (koha)
5. lak në hapin 1

Për disa informacione të përgjithshme të sfondit, këtu është një video mësimore plot detaje për përdorimin e modulit HC-SR04.

Hapi 9: Sensorë për navigim autonom: Reflektueshmëri me rreze infra të kuqe (IR)

Moduli IR Reflektues Sensori përdor një TCRT5000 (fletë të dhënash) për të zbuluar ngjyrën dhe distancën. Moduli lëshon dritë IR dhe më pas zbulon nëse merr një reflektim. Falë aftësisë së tij për të kuptuar nëse një sipërfaqe është e bardhë ose e zezë, ky sensor shpesh përdoret në linjë pas robotëve dhe regjistrimit të të dhënave automatike në njehsorët e shërbimeve.

Gama e distancës matëse është nga 1mm në 8mm, dhe pika qendrore është rreth 2.5mm. Ekziston edhe një potenciometër në bord për të rregulluar ndjeshmërinë. Dioda IR do të lëshojë dritë IR vazhdimisht kur moduli është i lidhur me energjinë. Kur drita infra të kuqe e emetuar nuk reflektohet, trioda do të jetë në gjendje fikëse duke bërë që dalja dixhitale (D0) të tregojë një LOW logjik.

Hapi 10: Rrezet e Laserit

Këto module të zakonshme 5mW 5V lazer mund të përdoren për të shtuar rreze lazer të kuqe në pothuajse gjithçka që ka fuqi 5V në dispozicion.

Vini re se këto module mund të dëmtohen lehtë, kështu që HackerBox #0013 përfshin një çift për të siguruar një kopje rezervë. Kini kujdes me modulet tuaja lazer!

Hapi 11: Diagnostifikimi automobilistik në bord (OBD)

Diagnostifikimi në bord (OBD) është një term automobilistik që i referohet aftësisë së vetë-diagnostikimit dhe raportimit të një automjeti. Sistemet OBD i japin pronarit të automjetit ose teknikut të riparimit qasje në statusin e nënsistemeve të ndryshme të automjeteve. Sasia e informacionit diagnostikues të disponueshëm përmes OBD ka ndryshuar shumë që nga prezantimi i tij në versionet e hershme të viteve 1980 të kompjuterëve të automjeteve në bord. Versionet e hershme të OBD thjesht do të ndriçonin një dritë treguese të mosfunksionimit nëse zbulohej një problem, por nuk do të jepnin asnjë informacion në lidhje me natyrën e problemit. Zbatimet moderne të OBD përdorin një port të standardizuar të komunikimeve dixhitale për të siguruar të dhëna në kohë reale, përveç një serie të standardizuar të kodeve të problemeve diagnostikuese, ose DTC, të cilat lejojnë një që të identifikojë shpejt dhe të rregullojë keqfunksionimet brenda automjetit.

OBD-II është një përmirësim në aftësinë dhe standardizimin. Standardi OBD-II specifikon llojin e lidhësit diagnostikues dhe përcaktimin e tij, protokollet e sinjalizimit elektrik të disponueshëm dhe formatin e mesazheve. Ai gjithashtu siguron një listë kandidatësh të parametrave të automjeteve për tu monitoruar së bashku me mënyrën e kodimit të të dhënave për secilën. Ekziston një kunj në lidhësin që siguron energji për mjetin e skanimit nga bateria e automjetit, e cila eliminon nevojën për të lidhur një mjet skanimi me një burim energjie veç e veç. Kodet e Problemeve Diagnostike OBD-II janë 4-shifrore, të paraprirë nga një shkronjë: P për motorin dhe transmetimin (fuqia), B për trupin, C për shasinë dhe U për rrjetin. Prodhuesit gjithashtu mund të shtojnë parametra të personalizuar të të dhënave në zbatimin e tyre specifik OBD-II, duke përfshirë kërkesat e të dhënave në kohë reale, si dhe kodet e problemeve.

ELM327 është një mikrokontrollues i programuar për ndërlidhjen me ndërfaqen e diagnostikimit në bord (OBD) që gjendet në shumicën e makinave moderne. Protokolli i komandës ELM327 është një nga standardet më të njohura të ndërfaqes PC-to-OBD dhe gjithashtu zbatohet nga shitësit e tjerë. ELM327 origjinal është zbatuar në mikrokontrolluesin PIC18F2480 nga Microchip Technology. ELM327 abstrakton protokollin e nivelit të ulët dhe paraqet një ndërfaqe të thjeshtë që mund të thirret përmes një UART, zakonisht nga një mjet diagnostikues i mbajtur me dorë ose një program kompjuterik i lidhur me USB, RS-232, Bluetooth ose Wi-Fi. Funksioni i një softueri të tillë mund të përfshijë instrumentet shtesë të automjeteve, raportimin e kodeve të gabimit dhe pastrimin e kodeve të gabimit.

Ndërsa Torque është ndoshta më i mirënjohuri, ka shumë aplikacione që mund të përdoren me ELM327.

Hapi 12: Hack Planet

Faleminderit që ndani aventurën tonë në elektronikën e automobilave. Nëse e keni shijuar këtë Instrucable dhe dëshironi të keni një kuti të projekteve elektronike si kjo të dorëzuara në kutinë tuaj postare çdo muaj, ju lutemi bashkohuni me ne duke u ABONUAR KETU.

Ndihmoni dhe ndani suksesin tuaj në komentet më poshtë dhe/ose në faqen e HackerBoxes në Facebook. Sigurisht na tregoni nëse keni ndonjë pyetje ose keni nevojë për ndihmë për ndonjë gjë. Faleminderit që jeni pjesë e HackerBoxes. Ju lutemi mbani sugjerimet dhe reagimet tuaja. HackerBoxes janë kutitë tuaja. Le të bëjmë diçka të mrekullueshme!