Maverick - Mașină de comunicare bidirecțională controlată de la distanță: 17 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Salut tuturor, sunt Razvan și bine ai venit la proiectul meu „Maverick”.

Mi-au plăcut întotdeauna lucrurile controlate de la distanță, dar nu am avut niciodată o mașină RC. Așa că am decis să construiesc unul care să poată face ceva mai mult decât să mute. Pentru acest proiect vom folosi câteva piese care sunt accesibile tuturor celor care au un magazin electronic în apropiere sau care pot cumpăra lucruri de pe internet.

În prezent sunt la bordul unei nave și nu am acces la diferite tipuri de materiale și instrumente, așa că acest proiect nu va include o imprimantă 3d, CNC-uri sau alte dispozitive fanteziste (chiar și eu cred că va fi foarte util, dar nu am acces la astfel de echipamente), se va face cu instrumente disponibile mult mai simple. Acest proiect este menit să fie ușor și distractiv.

Cum functioneazã?

Maverick este o mașină RC care folosește modulul LRF24L01 pentru a trimite și primi date de la și către telecomandă.

Poate măsura temperatura și umiditatea din zona sa și trimite datele către telecomandă pentru a fi afișate pe un grafic. De asemenea, poate măsura distanța față de obiectele și obstacolele înconjurătoare, trimițând informațiile despre gamă care vor fi afișate.

Prin simpla apăsare a unui buton, acesta poate fi, de asemenea, autonom și, în acest mod, va evita obstacolele și va decide să meargă în conformitate cu măsurarea efectuată de senzorul cu ultrasunete.

Deci, să începem să construim.

Pasul 1: Piese necesare pentru telecomandă

- Arduino Micro controller (am folosit un Arduino Uno pentru controlerul meu);

- transmițător radio NRF24L01 (va fi utilizat pentru comunicarea bidirecțională între mașină și telecomandă)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (utilizat pentru afișarea datelor de pe vehicul, va permite operatorului să vizualizeze parametrii măsurați de senzorii auto pe un grafic);

- Joystick (pentru controlul vehiculului sau controlul servo vehiculului);

- Două culori LED diferite (am ales roșu și verde pentru indicarea modurilor operaționale);

- condensatori 10microF;

- 2 butoane (pentru selectarea modurilor operaționale);

- Diverse rezistențe;

- Pană de pâine;

- Conectarea firelor;

- Clemă de hârtie (ca ac al graficului);

- Cutie pentru pantofi din carton (pentru cadru)

- Benzi de cauciuc

Pasul 2: partea necesară pentru Maverick

- Microcontroler Arduino (am folosit și Arduino Nano);

- transmițător radio NRF24L01 (va fi utilizat pentru comunicația fără fir bidirecțională între mașină și telecomandă);

- Driver motor L298 (modulul va acționa de fapt motoarele electrice ale mașinii);

- senzor DHT11 (senzor de temperatură și umiditate);

- 2 x motoare electrice cu angrenaje și roți;

- Senzor cu ultrasunete HC-SR04 (senzor care va oferi capacitatea de a detecta obiecte din jur și de a evita obstacolele);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (va permite orientarea senzorului cu ultrasunete astfel încât să poată măsura intervalul în direcții diferite);

- LED alb (pentru iluminare am folosit un senzor de culoare vechi care este ars, dar LED-urile funcționează în continuare);

- 10 condensatori microF;

- Pană de pâine;

- Conectarea firelor;

- Clip clip A4 ca cadru al vehiculului;

- Câteva roți de la o imprimantă veche;

- Niște bandă dublă laterală;

- Dispozitive de fixare a folderelor pentru fixarea motoarelor de cadru;

- Benzi de cauciuc

Instrumente utilizate:

- Cleste

- Șurubelniță

- Bandă dublă

- Benzi de cauciuc

- Cutter

Pasul 3: Puține detalii despre unele dintre materiale:

Modulul L298:

Pinii Arduino nu pot fi conectați direct la motoarele electrice, deoarece microcontrolerul nu poate face față amplificatorilor solicitați de motoare. Deci, trebuie să conectăm motoarele la un driver de motor care va fi controlat de microcontrolerul Arduino.

Va trebui să putem controla cele două motoare electrice care deplasează mașina în ambele direcții, astfel încât mașina să se poată deplasa înainte și înapoi și, de asemenea, să poată conduce.

Pentru a face toate cele de mai sus, vom avea nevoie de un H-Bridge, care este de fapt o serie de tranzistoare care permite controlul fluxului de curent către motoare. Modulul L298 este doar asta.

Acest modul ne permite, de asemenea, să acționăm motoarele la viteze diferite folosind pinii ENA și ENB cu doi pini PWM de la Arduino, dar pentru acest proiect, pentru a economisi doi pini PWM, nu vom controla viteza motoarelor, ci doar direcția jumperii pentru pinii ENA și ENB vor rămâne la locul lor.

Modul NRF24L01:

Acesta este un transceiver utilizat în mod obișnuit, care permite comunicarea fără fir între mașină și telecomandă. Folosește banda de 2,4 GHz și poate funcționa cu rate de transmisie de la 250 kbps până la 2 Mbps. Dacă este utilizat în spațiu deschis și cu o rată de transmisie mai mică, raza sa de acțiune poate ajunge până la 100 de metri, ceea ce îl face perfect pentru acest proiect.

Modulul este compatibil cu microcontrolerul Arduino, dar trebuie să aveți grijă să îl furnizați de la pinul de 3,3V, nu de la 5V, altfel riscați să deteriorați modulul.

Senzor DHT 11:

Acest modul este un senzor foarte ieftin și ușor de utilizat. Oferă citiri digitale de temperatură și umiditate, dar veți avea nevoie de o bibliotecă Arduino IDE pentru ao utiliza. Utilizează un senzor de umiditate capacitiv și un termistor pentru a măsura aerul înconjurător și trimite un semnal digital pe pinul de date.

Pasul 4: Configurarea conexiunilor pentru Maverick

Conexiuni Maverick:

Modul NRF24L01 (pini)

VCC - Arduino Nano 3V3

GND - Arduino Nano GND

CS - Arduino Nano D8

CE - Arduino Nano D7

MOSI - Arduino Nano D11

SCK- Arduino Nano D13

MISO - Arduino Nano D12

IRQ Neutilizat

Modulul L298N (pini)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - are jumperul pe loc -

ENB - are jumperul în poziție -

DHT11

Șină VCC 5V a panoului de rulare

Sina GND GND a panoului

S D6

Senzor cu ultrasunete HC-SR04

Șină VCC 5V a panoului de rulare

Sina GND GND a panoului

Trig - Arduino Nano A1

Echo - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (sârmă de culoare maro) Sina GND a panoului

VCC (fir de culoare roșie) șină de 5V a panoului

Semnal (fir portocaliu) - Arduino Nano D10

Lumina LED - Arduino Nano A0

Pană de pâine

Rail 5V - Arduino Nano 5V

GND rail - Arduino Nano GND

Inițial am introdus Arduino Nano în panou, cu conexiunea USB pe exterior pentru un acces mai ușor mai târziu.

- Pinul Arduino Nano de 5V pe șina de 5V a panoului

-Arduino Nano GND pin la șina GND a panoului

Modulul NRF24L01

- GND-ul modulului merge la GND-ul șinei de panou

- VCC merge la pinul Arduino Nano 3V3. Aveți grijă să nu conectați VCC la 5V al panoului de control, deoarece riscați să distrugeți modulul NRF24L01

- Pinul CSN merge la Arduino Nano D8;

- PIN-ul CE merge la Arduino Nano D7;

- PIN-ul SCK merge la Arduino Nano D13;

- Pinul MOSI merge la Arduino Nano D11;

- Pinul MISO merge la Arduino Nano D12;

- Pinul IRQ nu va fi conectat. Aveți grijă dacă utilizați o placă diferită de Arduino Nano sau Arduino Uno, pinii SCK, MOSI și MISO vor fi diferiți.

- De asemenea, am atașat un condensator de 10µF între VCC și GND al modulului pentru a nu avea probleme cu sursa de alimentare a modulului. Acest lucru nu este obligatoriu dacă utilizați modulul la putere minimă, dar după cum am citit pe internet, multe proiecte au avut probleme cu acest lucru.

- Va trebui, de asemenea, să descărcați biblioteca RF24 pentru acest modul. O puteți găsi pe următorul site:

Modulul L298N

- Pentru pinii ENA și ENB am lăsat jumperii conectați deoarece nu trebuie să controlez viteza motoarelor, pentru a economisi doi pini digitali PWM pe Arduino Nano. Deci, în acest proiect, motoarele vor funcționa întotdeauna la viteză maximă, dar în cele din urmă roțile nu se vor roti prea repede din cauza angrenajului motoarelor.

- PIN-ul IN1 merge la Arduino Nano D5;

- PIN-ul IN2 merge la Arduino Nano D4;

- PIN-ul IN3 merge la Arduino Nano D3;

- PIN-ul IN4 merge la Arduino Nano D2;

- + al bateriei va merge pe slotul de 12V;

- Bateria va merge pe slotul GND și pe șina GND a panoului;

- Dacă utilizați o baterie puternică (maxim 12V) puteți furniza Arduino Nano de la slotul de 5V la pinul Vin, dar am doar baterii de 9V, așa că am folosit una doar pentru motoare și una pentru alimentarea Arduino Nano și senzorii.

- Ambele motoare vor fi conectate la sloturile din dreapta și din stânga modulului. Inițial nu contează cum le veți conecta, acesta poate fi ajustat ulterior din Codul Arduino sau numai de la comutarea firelor între ele atunci când vom testa vehiculul.

Modul DHT11

- Pinii modulului se potrivesc perfect pe panoul de control. Deci, știftul se duce la șina GND.

- Pinul Signal se îndreaptă către Arduino Nano D6;

- Știftul VCC merge pe șina de panou de 5V.

Modul senzor cu ultrasunete HC-SR04

- Știftul VCC se îndreaptă către șina de 5V a panoului de rulare;

- Știftul GND la șina GND a panoului;

- Pinul Trig la Arduino Nano A1;

- Pinul Echo la Arduino Nano A2;

- Modulul cu ultrasunete va fi atașat la servomotor cu bandă dublă sau / și cu niște benzi de cauciuc pentru a putea măsura distanțe la unghiuri diferite față de direcția longitudinală a vehiculului. Acest lucru va fi util atunci când în modul autonom vehiculul va măsura distanța la dreapta, decât la stânga și el va decide unde să vireze. De asemenea, veți putea controla servo pentru a găsi diferitele distanțe față de direcții diferite de la vehicul.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Sârmă maro la șina GND a panoului

- Sârmă roșie la șina de 5V a panoului

- Firul portocaliu către Arduino Nano D10;

LED

- LED-ul va fi furnizat de la pinul A0. Am folosit un senzor de culoare vechi care este ars, dar LED-urile funcționează în continuare și fiind 4 dintre ele pe placa mică sunt perfecte pentru iluminarea modului vehiculului. Dacă utilizați un singur LED, ar trebui să utilizați un rezistor de 330Ω cu seria LED pentru a nu-l arde.

Felicitări, conexiunile vehiculului s-au făcut.

Pasul 5: Conexiuni la distanță Maverick:

Modul NRF24L01 (pini)

VCC - Arduino Uno pin 3V3

GND - Arduino Uno pin GND

CS - Arduino Uno pin D8

CE - Arduino Uno pin D7

MOSI - Arduino Uno pin D11

SCK - Arduino Uno pin D13

MISO - Arduino Uno pin D12

IRQ Neutilizat

Joystick

Sina GND GND a panoului de rulare

Șină VCC 5V a panoului de rulare

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (sârmă de culoare maro) Sina GND a panoului

VCC (fir de culoare roșie) șină de 5V a panoului

Semnal (fir de culoare portocalie) - Arduino Uno pin D6

LED roșu - pinul Arduino Uno D4

LED verde - Arduino Uno pin D5

Buton autonom - Arduino Uno pin D2

Buton Range - Pinul Arduino Uno D3

Pană de pâine

Șină 5V - pinul Arduino Uno 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

Pe măsură ce folosesc pentru controler un Arduino Uno, am atașat Uno la o placă cu niște benzi de cauciuc pentru a nu mișca.

- Arduino Uno va fi alimentat de o baterie de 9V prin mufă;

- Pinul Arduino Uno de 5V pe șina de 5V a panoului;

-Arduino Uno GND pin la șina GND a panoului;

Modulul NRF24L01

- GND-ul modulului merge la GND-ul șinei de panou

- VCC merge la pinul Arduino Uno 3V3. Aveți grijă să nu conectați VCC la 5V al panoului de control, deoarece riscați să distrugeți modulul NRF24L01

- Pinul CSN merge la Arduino Uno D8;

- PIN-ul CE merge la Arduino Uno D7;

- PIN-ul SCK merge la Arduino Uno D13;

- Pinul MOSI merge la Arduino Uno D11;

- Pinul MISO merge la Arduino Uno D12;

- Pinul IRQ nu va fi conectat. Aveți grijă dacă utilizați o placă diferită de Arduino Nano sau Arduino Uno, pinii SCK, MOSI și MISO vor fi diferiți.

- De asemenea, am atașat un condensator de 10µF între VCC și GND al modulului pentru a nu avea probleme cu sursa de alimentare a modulului. Acest lucru nu este obligatoriu dacă utilizați modulul la putere minimă, dar după cum am citit pe internet, multe proiecte au avut probleme cu acest lucru.

Modulul Joystick

- Modulul joystick este format din 2 potențiometre, deci este foarte asemănător cu conexiunile;

- știftul GND la șina GND a panoului;

- știft VCC la șina de 5V a panoului de rulare;

- Pin VRX la pinul Arduino Uno A3;

- Pin VRY la pinul Arduino Uno A2;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Sârmă maro la șina GND a panoului

- Sârmă roșie la șina de 5V a panoului

- Firul portocaliu către Arduino Uno D6;

LED

- LED-ul roșu va fi conectat în serie cu un rezistor de 330Ω la pinul Arduino Uno D4;

- LED-ul verde va fi conectat în serie cu un rezistor de 330Ω la pinul Arduino Uno D5;

Apasa butoanele

- Butoanele vor fi utilizate pentru selectarea modului în care va funcționa vehiculul;

- Butonul autonom va fi conectat la pinul D2 al Arduino Uno. Butonul ar trebui să fie tras în jos cu un rezistor de 1k sau 10k, valoarea nu este importantă.

- Butonul de gamă va fi conectat la pinul D3 al Arduino Uno. Același buton ar trebui să fie tras în jos cu un rezistor de 1k sau 10k.

Asta e, acum am conectat toate piesele electrice.

Pasul 6: Construirea cadrului telecomenzii

Cadrul telecomenzii este de fapt realizat dintr-o cutie de pantofi din carton. Desigur, alte materiale se vor descurca mai bine, dar în cazul meu materialele pe care le pot folosi sunt limitate. Așa că am folosit o cutie de carton.

Mai întâi am tăiat laturile exterioare ale capacului și am obținut trei părți ca în imagine.

Apoi, am luat cele două bucăți mai mici și le-am lipit împreună cu bandă dublă.

A treia parte mai lungă va veni perpendicular pe ele formând un cadru de formă asemănător cu „T”.

Partea superioară (orizontală) va fi utilizată pentru grafic și partea inferioară (verticală) va fi utilizată pentru componentele electrice, astfel încât totul să rămână împreună. Când vom realiza graficul, vom tăia partea superioară pentru a se potrivi cu hârtia cu grafic.

Pasul 7: Crearea graficului pentru telecomandă

Desigur, în acest pas va fi bine dacă aveți un ecran LCD (16, 2), astfel încât datele furnizate de vehicul să fie afișate. Dar în cazul meu nu am unul, așa că a trebuit să găsesc o altă modalitate de a afișa datele.

Am decis să fac un mic grafic cu ac dintr-un servomotor, o agrafă (utilizată ca ac) care să indice valorile măsurate de senzorii vehiculului și o foaie de reprezentare a radarului sau puteți folosi o hârtie cu grafic polar poate fi descărcat de pe internet).

Parametrii măsurați de senzori vor fi convertiți în grade pentru servomotor. Deoarece servomotorul nu este de cea mai bună calitate, i-am restricționat mișcarea de la 20 ° la 160 ° (20 ° însemnând 0 valoare măsurată a parametrului și 160 ° însemnând valoarea maximă a parametrului care poate fi afișată, de exemplu, 140 cm).

Toate acestea pot fi ajustate din Codul Arduino.

Pentru grafic am folosit o foaie de reprezentare a radarului, pe care am tăiat-o în jumătate după ce am modificat-o puțin folosind instrumentul de bază Windows Paint and Snipping Tool.

După ce am modificat foaia de reprezentare a radarului pentru a se potrivi telecomenzii, am trasat liniile care leagă centrul foii de reprezentare cu cercul exterior pentru a facilita citirile.

Arborele de rotire a servomotorului trebuie să fie aliniat cu centrul foii de reprezentare.

Am întins și modificat agrafa pentru a se potrivi cu brațul servomotorului.

Atunci cel mai important este „calibrarea” graficului. Deci, pentru diferite valori ale parametrilor măsurați, acul graficului trebuie să arate valoarea unghiului corect. Am făcut acest lucru pornind telecomanda și Maverick ON și măsurând diferite distanțe cu senzorul cu ultrasunete în timp ce iau valorile de pe monitorul serial pentru a fi sigur că ceea ce indică graficul este corect. După câteva poziții ale servo-ului și câteva îndoiri ale acului, graficul arăta parametrii corecți măsurați valorile.

După ce totul este atașat la cadrul în formă de „T”, am imprimat și lipit cu bandă dublă Diagrama de selecție a modului pentru a nu mă confunda cu ce parametru afișează graficul.

În cele din urmă telecomanda este gata.

Pasul 8: Construirea șasiului Maverick

În primul rând, trebuie să îi mulțumesc mult bunului meu prieten Vlado Jovanovic pentru că a dedicat timp și efort pentru construirea șasiului, a caroseriei și a întregului design al cadrului Maverick.

Șasiul este fabricat dintr-un clipboard din carton, care a fost tăiat într-o formă octogonală înainte, cu mult efort, folosind un tăietor, singurul lucru disponibil în jur. Forma octogonală va găzdui părțile electronice. Suportul pentru clipboard a fost folosit ca suport pentru roțile din spate.

După ce placa a fost tăiată, a fost acoperită cu o bandă argintie (bandă anti stropire) pentru a-i da un aspect mai frumos.

Cele două motoare au fost atașate ca în imagini folosind bandă dublă și elemente de fixare modificate ale folderelor. Două găuri au fost găurite pe fiecare parte a șasiului pentru a permite trecerea cablurilor motoarelor pentru a ajunge la modulul L298N.

Pasul 9: Construirea panourilor laterale ale cadrului

După cum sa menționat anterior, întreaga carcasă exterioară a Maverick este realizată din carton. Panourile laterale au fost tăiate cu un tăietor, măsurate și realizate pentru a se potrivi șasiului.

Unele caracteristici de proiectare au fost aplicate pentru a arăta mai bine și o plasă de sârmă a fost nituită pe partea interioară a panourilor pentru un tanc de tip similar.

Pasul 10: Construirea suporturilor față și spate pentru cadru

Suporturile din față și din spate au scopul de a fixa panourile laterale din față și din spate ale mașinii. Suportul frontal are și scopul de a găzdui lumina (în cazul meu senzorul de culoare rupt).

Dimensiunile suporturilor față și spate le puteți găsi în imaginile atașate, împreună cu șabloanele pentru cum să tăiați suportul și unde și ce părți să îndoiți și apoi să lipiți.

Pasul 11: Construirea capacului superior al cadrului

Capacul superior trebuie să conțină totul în interior și, pentru un design mai bun, am făcut câteva linii pe partea din spate, astfel încât să poată fi văzută electronica din interiorul mașinii. De asemenea, capacul superior este realizat astfel încât să poată fi îndepărtat pentru a înlocui bateriile.

Toate piesele au fost atașate una cu cealaltă cu șuruburi și piulițe, ca în imagine.

Pasul 12: Asamblarea cadrului corpului

Pasul 13: Montarea motoarelor pe șasiu

Cele două motoare au fost atașate ca în imagini folosind bandă dublă și elemente de fixare modificate ale folderelor. Două găuri au fost găurite pe fiecare parte a șasiului pentru a permite trecerea cablurilor motoarelor pentru a ajunge la modulul L298N.

Pasul 14: Montarea componentelor electronice pe șasiu

Ca sursă de alimentare, am folosit două baterii de 9V ca fiind cele mai potrivite odată disponibile. Dar, pentru a le potrivi pe șasiu, a trebuit să fac un suport pentru baterii care să mențină bateriile în poziție în timp ce mașina se va mișca și, de asemenea, va fi ușor de îndepărtat în cazul în care este nevoie să înlocuiți bateriile. Așa că am făcut din nou un suport pentru baterie din carton și l-am legat de șasiu cu un dispozitiv de fixare modificat.

Modulul L298N a fost instalat folosind 4 distanțieri.

Placa de pâine a fost atașată pe șasiu folosind bandă dublă.

Senzorul cu ultrasunete a fost atașat la servo-motoare folosind bandă dublă și niște benzi de cauciuc.

Ei bine, acum toate componentele electronice sunt la locul lor.

Pasul 15: Montarea cadrului caroseriei pe șasiu

Pasul 16: Cum să operați Maverick

Maverick poate fi operat în 4 moduri și acest lucru va fi indicat de cele două LED-uri de pe telecomandă (roșu și verde).

1. Control manual (umiditate). La început, când vehiculul este pornit, acesta va fi comandat manual. Aceasta înseamnă că Maverick va fi controlat manual de pe telecomandă cu ajutorul joystick-ului. Ambele LED-uri vor fi stinse pe telecomandă, indicând faptul că suntem în modul manual. Valoarea afișată pe graficul telecomenzii va fi UMIDITATEA aerului din jurul Maverick.

2. Control manual (temperatură). Când atât Ledul Verde, cât și Ledul Roșu sunt ACTIVE. Aceasta înseamnă că Maverick va fi controlat manual de pe telecomandă cu ajutorul joystick-ului. În acest mod, de asemenea, lumina va fi aprinsă. Valoarea afișată pe graficul telecomenzii va fi TEMPERATURA aerului din jurul Maverick în grade C.

3. Mod autonom. Când butonul de apăsare automată este apăsat, LED-ul roșu este aprins, indicând modul autonom. În acest mod, Maverick începe să se miște singur evitând obstacolele și decidând unde să se întoarcă conform informațiilor primite de la senzorul cu ultrasunete. În acest mod, valoarea afișată pe graficul telecomenzii va fi distanța măsurată în mișcare.

4. Modul de măsurare a intervalului. Când butonul Range este apăsat, LED-ul verde este pornit indicând faptul că Maverick este în modul Range. Acum Maverick nu se va mișca. Joystick-ul va controla acum servomotorul atașat senzorului cu ultrasunete. Pentru a măsura raza de acțiune de la vehicul la diferite obiecte din jurul său, deplasați doar joystick-ul și îndreptați senzorul cu ultrasunete către obiect. Valoarea distanței față de obiect va fi afișată pe graficul telecomenzii în cm.

Pentru pornirea și oprirea luminii LED de pe Maverick, trebuie să aveți ambele LED-uri pe telecomandă Aprins (pentru aprinderea luminii) sau Oprit (pentru aprinderea luminii).

Pasul 17: Cod Arduino

Puteți găsi codurile pentru telecomandă și pentru Maverick atașate.

Asta e pentru proiectul meu Maverick. Sper să vă placă și vă mulțumesc pentru vizionare și votați dacă vă place.