RC Four Wheel Ground Rover: 11 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:35

Ky është një "Monolit mbi rrota" (falë Stanley Kubrick: D)

Ishte një nga ëndrrat e mia për të ndërtuar një rover tokësor me telekomandë që kur fillova të punoj me pajisje elektronike, sepse gjërat pa tel më kanë magjepsur gjithmonë. Nuk kisha kohë dhe para të mjaftueshme për të ndërtuar një deri në projektin tim të kolegjit. Kështu që unë ndërtova një rover me katër rrota për projektin tim të fundit. Në këtë udhëzues do të shpjegoj se si kam përdorur rrethimin e një amplifikatori të vjetër për të ndërtuar roverin nga e para dhe si të bëj kontrolluesin e radios.

Ky është një rover tokësor me katër rrota, me katër motorë lëvizës të veçantë. Qarku i drejtuesit të motorit bazohet në L298N, dhe kontrolli RF bazohet në palën HT12E dhe HT12D nga gjysmëpërçuesi Holtek. Nuk përdor Arduino ose ndonjë mikrokontrollues tjetër. Versioni që kam bërë përdor çiftin e lirë të transmetuesit dhe marrësit ASK të bandës 433 MHz të lirë për funksionimin pa tel. Roveri kontrollohet nga katër butona shtytës dhe metoda e drejtimit e përdorur është lëvizja diferenciale. Kontrolluesi ka një distancë prej rreth 100 m në hapësirë të hapur. Le të fillojmë të ndërtojmë tani.

(Të gjitha imazhet janë në rezolucion të lartë. Hapini ato në skedë të re për rezolucion të lartë.)

Hapi 1: Pjesët dhe mjetet e kërkuara

• Rrota 4 x 10 cm x 4 cm me vrima 6 mm (ose ato që janë në përputhje me motorët që keni)
• Motorë 4 x 12V, 300 ose 500 RPM me bosht 6 mm
• 1 x Rrethim metalik me madhësi të përshtatshme (ripërdor një kuti metalike të vjetër)
• 4 kapëse motorike në formë L
• 2 x 6V 5Ah, bateri Lead-Acid
• Bateri 1 x 9V
• 1 x L298N Motor Driver Board ose IC e zhveshur
• Transmetues 1 x 433MHz
• Marrës 2 x 433MHz (i pajtueshëm)
• 4 x 12 mm Butona Push
• 1 x Jack fuçi DC
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF Kondensatorë elektrolitikë
• Kondensatorë qeramikë 7 x 100nF
• 4 x 470R Rezistorë
• 1 x Rezistencë 51K (e rëndësishme)
• 1 x 680R Rezistencë
• 1 x 1M Resisitor (e rëndësishme)
• 1 x 7805 ose LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• Terminalet me vidë 3 x 2pin
• 1 x Çelës SPDT Rocker
• 1 x Bojë e Zezë Mat
• LED, tela, PCB të zakonshme, priza IC, çelsa, stërvitje, Dremel, letra rëre dhe mjete të tjera

Pjesë të tilla si motorët, rrotat, kapëset etj mund të zgjidhen sipas kërkesave tuaja.

Hapi 2: Skema e drejtuesit të motorit

HT12D është një deshifrues 12-bit i cili është një dekodues serial input-output paralel. Pina hyrëse e HT12D do të lidhet me një marrës i cili ka një dalje serike. Ndër 12-bitët, 8 bit janë bit adresa dhe HT12D do të deshifrojë hyrjen nëse vetëm të dhënat hyrëse përputhen me adresën e saj aktuale. Kjo është e dobishme nëse doni të përdorni shumë pajisje në të njëjtën frekuencë. Ju mund të përdorni një ndërprerës DIP me 8 kunja për të vendosur vlerën e adresës. Por unë i bashkova ato drejtpërdrejt në GND e cila jep adresën 00000000. HT12D këtu operohet në 5V dhe vlera Rosc është 51 KΩ. Vlera e rezistencës është e rëndësishme pasi ndryshimi i saj mund të shkaktojë probleme me deshifrimin.

Dalja e marrësit 433MHz është e lidhur me hyrjen e HT12D, dhe katër daljet janë të lidhura me drejtuesin e dyfishtë të urës L298 2A. Shoferi ka nevojë për një lavaman për shpërndarjen e duhur të nxehtësisë pasi mund të nxehet shumë.

Kur shtyp butonin Majtas në telekomandë, dua që M1 dhe M2 të funksionojnë në drejtim të kundërt me atë të M3 dhe M4 dhe anasjelltas për funksionimin në të djathtë. Për funksionimin përpara, të gjithë motorët do të duhet të punojnë në të njëjtin drejtim. Kjo quhet lëvizje diferenciale dhe është ajo që përdoret në tanket e betejës. Prandaj ne na duhet vetëm një kunj për të kontrolluar, por katër në të njëjtën kohë. Kjo nuk mund të arrihet me butonat SPST që kam, përveç nëse keni disa çelsa SPDT ose një levë. Ju do ta kuptoni këtë duke shikuar tabelën logjike të treguar më sipër. Logjika e kërkuar arrihet në fundin e transmetuesit në hapin tjetër.

I gjithë konfigurimi mundësohet nga dy bateri 6V, 5Ah Lead-Acid në konfigurimin e serive. Në këtë mënyrë do të kemi shumë hapësirë për të vendosur bateritë brenda shasisë. Por do të jetë më mirë nëse mund të gjeni bateri Li-Po në intervalin 12V. Një prizë fuçi DC përdoret për të lidhur bateritë Pb-Acid me ngarkuesin e jashtëm. 5V për HT12D gjenerohet duke përdorur një rregullator 7805.

Hapi 3: Ndërtimi i drejtuesit të motorit

Kam përdorur një dërrasë shpimi për bashkimin e të gjithë përbërësve. Së pari vendosni përbërësit në një mënyrë që është më e lehtë t'i lidhni ato pa përdorur shumë kërcyes. Kjo është çështje eksperience. Pasi vendosja të jetë e kënaqshme, lidhni këmbët dhe prerë pjesët e tepërta. Tani është koha për drejtimin. Ju mund të keni përdorur veçorinë e ruterit automatik në shumë softuerë të dizajnit PCB. Ju jeni ruteri këtu. Përdorni logjikën tuaj për drejtimin më të mirë me përdorimin minimal të kërcyesve.

Kam përdorur një prizë IC për marrësin RF në vend që ta bashkoj drejtpërdrejt, sepse mund ta ripërdorë më vonë. I gjithë bordi është modular në mënyrë që t'i çmontoj me lehtësi nëse kërkohet më vonë. Të qenit modular është një nga dëshirat e mia.

Hapi 4: Skema e kontrolluesit të telekomandës RF

Ky është një telekomandë RF me 4 kanale për roverin. Telekomanda bazohet në çiftin kodues-dekodues të serive 2^12 HT12E dhe gjysmëpërçues Holtek. Komunikimi RF mundësohet nga çifti transmetues-marrës ASK 433MHz.

HT12E është një kodues 12-bit dhe në thelb një kodues paralel dalës-dalës serial. Nga 12 bit, 8-bit janë bit adresa të cilat mund të përdoren për kontrollin e marrësve të shumtë. Kunjat A0-A7 janë kunjat e hyrjes së adresës. Frekuenca e oshilatorit duhet të jetë 3 KHz për funksionimin 5V. Atëherë vlera Rosc do të jetë 1.1 MΩ për 5V. Ne po padisim baterinë 9V, dhe për këtë arsye vlera Rosc është 1 MΩ. Referojuni fletës së të dhënave për të përcaktuar frekuencën e saktë të oshilatorit dhe rezistencën që do të përdoret për një gamë të caktuar tensioni. AD0-AD3 janë hyrjet e bitit të kontrollit. Këto hyrje do të kontrollojnë daljet D0-D3 të deshifruesit HT12D. Mund ta lidhni daljen e HT12E me çdo modul transmetues që pranon të dhëna serike. Në këtë rast, ne lidhim daljen me pinin hyrës të transmetuesit 433MHz.

Ne kemi katër motorë për të kontrolluar nga distanca, nga të cilët secili dy janë të lidhur paralelisht për lëvizjen diferenciale siç shihet në bllok diagramin e mëparshëm. Doja të kontrolloja motorët për makinë diferenciale me katër butona SPST të cilët janë zakonisht të disponueshëm. Por ka një problem. Ne nuk mund të kontrollojmë (ose aktivizojmë) kanale të shumta të koduesit HT12E vetëm me butona SPST. Këtu hyjnë në lojë portat logjike. Një 4069 CMOS NOR dhe një 4077 NAND formojnë drejtuesin logjik. Për çdo shtypje të butonave, kombinimi logjik gjeneron sinjale të kërkuara në kunjat e shumëfishta hyrëse të koduesit (kjo ishte një zgjidhje intuitive, në vend se diçka e krijuar nga eksperimentimi, si një "llambë!"). Dalja e këtyre portave logjike është e lidhur me hyrjet e HT12E dhe dërgohet në mënyrë serike përmes transmetuesit. Me marrjen e sinjalit, HT12D do të deshifrojë sinjalin dhe do të tërheqë kunjat e daljes në përputhje me rrethanat të cilat më pas do të drejtojnë L298N dhe motorët.

Hapi 5: Ndërtimi i Cotroller në distancë RF

Kam përdorur dy pjesë të veçanta të dërrasës për telekomandën; një për butonat dhe një për qarkun logjik. Të gjitha bordet janë plotësisht modulare dhe kështu mund të shkëputen pa asnjë shkrirje. Kunja e antenës së modulit të transmetuesit është e lidhur me një antenë të jashtme teleskopike të ruajtur nga një radio e vjetër. Por mund të përdorni një copë teli për të. Telekomanda përdor bateri 9V drejtpërdrejt.

Gjithçka ishte ngjeshur në një kuti të vogël plastike që gjeta në kutinë e hedhurinave. Jo mënyra më e mirë për të bërë një telekomandë, por i shërben qëllimit.

Hapi 6: Pikturimi i telekomandës

Gjithçka ishte e mbushur brenda me butonat, çelësin DPDT, LED tregues të ndezjes dhe antenën e ekspozuar. Kam shpuar disa vrima pranë transmetuesit është vendosur sepse zbulova se nxehet pak pas funksionimit të zgjatur. Pra, vrimat do të sigurojnë një rrjedhje ajri.

Ishte një gabim të pritej vrima e madhe drejtkëndore në majë në vend të katër të voglave. Ndoshta kam menduar diçka tjetër. Kam përdorur bojë argjendi metalike për përfundim.

Hapi 7: Ndërtimi i Shasisë

Kam përdorur një rrethim të vjetër metalik të amplifikatorit si shasi të roverit. Kishte vrima poshtë dhe duhej të zgjeronte disa prej tyre me një shpues, gjë që e bëri të lehtë fiksimin e kapëseve të motorit. Duhet të gjesh diçka të ngjashme ose ta bësh atë duke përdorur fletë metalike. Kapëset motorike me kënd të drejtë (ose kapëset L) kanë nga gjashtë vrima vidash secila. I gjithë konfigurimi nuk ishte aq i fortë pasi trashësia e fletës ishte e vogël, por e mjaftueshme për të mbajtur të gjithë peshën e baterive dhe të gjitha. Motorët mund të lidhen me kapëset duke përdorur arrat e pajisura me motorët me ingranazhe DC. Boshti i motorit ka një vrimë të filetuar për lidhjen e rrotave.

Kam përdorur motorë me rrotull 300 RPM me kuti ingranazhesh plastike. Kutitë plastike të ingranazheve (ingranazhet janë akoma metalike) motorët janë më të lirë se motorët me ingranazhe Johnson. Por ata do të lodhen më shpejt dhe nuk do të kenë aq shumë çift rrotullues. Unë ju sugjeroj të përdorni motorë të drejtuar nga Johnson me RPM 500 ose 600. 300 RPM nuk janë të mjaftueshme për një shpejtësi të mirë.

Çdo motor duhet të ngjitet me një kondensator qeramik 100 nF për të zvogëluar shkëndijat e kontaktit brenda motorëve. Kjo do të sigurojë jetë më të mirë të motorëve.

Hapi 8: Pikturimi i Shasisë

Pikturimi është i lehtë me kanaçe me bojë llak. Kam përdorur ngjyrë të zezë mat për të gjithë shasinë. Ju duhet të pastroni trupin metalik me letër rëre dhe të hiqni çdo shtresë të vjetër të bojës për përfundim më të mirë. Aplikoni dy shtresa për jetë të gjatë.

Hapi 9: Testimi dhe Përfundimi

Isha vërtet i ngazëllyer kur pashë që gjithçka funksionoi në mënyrë të përsosur herën e parë që e testova. Mendoj se ishte hera e parë që ndodhte diçka e tillë.

Kam përdorur një kuti tiffin për të mbajtur bordin e shoferit brenda. Meqenëse gjithçka është modulare, montimi është i lehtë. Teli i antenës i marrësit RF ishte i lidhur me një antenë me tela çeliku jashtë shasisë.

Gjithçka dukej e mrekullueshme kur u mblodha, ashtu siç e prisja.

Hapi 10: Shihni atë në veprim

Më lart është kur kam përdorur roverin për të mbajtur një modul GPS + Accelerometer për një projekt tjetër. Në tabelën e sipërme janë GPS, akselerometri, transmetuesi RF dhe një Arduino i bërë në shtëpi. Poshtë është bordi i drejtuesit të motorit. Ju mund të shihni se si janë vendosur bateritë Pb-Acid atje. Ka hapësirë të mjaftueshme për ta atje pavarësisht se kanë kutinë e tifinës në mes.

Shikoni roverin në veprim në video. Videoja është pak e lëkundshme pasi e kam xhiruar me telefonin tim.

Hapi 11: Përmirësimet

Siç them gjithmonë, gjithmonë ka vend për përmirësim. Ajo që kam bërë është vetëm një rover bazë RC. Nuk është aq i fuqishëm sa të mbajë pesha, të shmangë pengesat dhe as të shpejtë. Gama e kontrolluesit RF është e kufizuar në rreth 100 metra në hapësirë të hapur. Duhet të përpiqeni t'i zgjidhni të gjitha këto disavantazhe kur ndërtoni një; mos e përsërisni atë, përveç nëse jeni të kufizuar nga disponueshmëria e pjesëve dhe mjeteve. Këtu janë disa nga sugjerimet e mia të përmirësimit për ju.

• Përdorni motorët e kutisë metalike Johnson prej 500 ose 600 RPM për një ekuilibër më të mirë të shpejtësisë dhe çift rrotullues. Ato janë vërtet të fuqishme dhe mund të japin deri në 12 kg çift rrotullues në 12V. Por do t'ju duhet një drejtues motorik i pajtueshëm dhe bateri për rryma të larta.
• Përdorni një mikrokontrollues për kontrollin PWM të motorit. Në këtë mënyrë ju mund të kontrolloni shpejtësinë e roverit. Do t'ju duhet një ndërprerës i dedikuar për kontrollin e shpejtësisë në fund të telekomandës.
• Përdorni një çift transmetues dhe marrës radio më të mirë dhe të fuqishëm për gamën e shtuar të funksionimit.
• Një shasi e fortë ndoshta e bërë nga alumini, së bashku me amortizuesit e pranverës.
• Një platformë robotike rrotulluese për bashkimin e krahëve robotikë, kamerave dhe gjërave të tjera. Mund të bëhet duke përdorur një servo në krye të shasisë.

Kam në plan të ndërtoj një rover me 6 rrota me të gjitha tiparet e përmendura më lart dhe të përdoret si një platformë rover për qëllime të përgjithshme. Shpresoj se ju ka pëlqyer ky projekt dhe keni mësuar diçka. Faleminderit per leximin:)