RC Four Wheel Ground Rover: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Acesta este un „Monolit pe roți” (datorită lui Stanley Kubrick: D)

A fost unul dintre visele mele să construiesc un rover la sol controlat de la distanță de când am început să fac jocuri electronice, pentru că lucrurile fără fir m-au fascinat întotdeauna. Nu aveam suficient timp și bani pentru a construi unul până la proiectul meu de facultate. Așa că am construit un rover cu patru roți pentru proiectul meu de ultim an. În acest instructiv, voi explica modul în care am folosit incinta unui amplificator vechi pentru a construi rover-ul de la zero și cum să fac controlerul radio.

Acesta este un rover cu patru roți, cu patru motoare separate. Circuitul driverului motorului se bazează pe L298N, iar controlul RF se bazează pe perechea HT12E și HT12D de la semiconductorul Holtek. Nu folosește Arduino sau alte microcontrolere. Versiunea pe care am realizat-o utilizează perechea de transmițător și receptor ASK cu bandă ISM de 433 MHz pentru funcționare fără fir. Roverul este controlat de patru butoane și metoda de conducere utilizată este acționarea diferențială. Controlerul are o rază de acțiune de aproximativ 100 m în spațiu deschis. Să începem să construim acum.

(Toate imaginile au rezoluții mari. Deschideți-le într-o filă nouă pentru rezoluții mari.)

Pasul 1: Piese și instrumente necesare

• Jante de 4 x 10 cm x 4 cm cu găuri de 6 mm (sau cele care sunt compatibile cu motoarele pe care le aveți)
• 4 x motoare cu 12V, 300 sau 500 RPM cu arbore de 6 mm
• 1 x carcasă metalică de dimensiuni adecvate (am refolosit o carcasă metalică veche)
• 4 cleme pentru motor în formă de L
• 2 x 6V 5Ah, baterii cu plumb-acid
• 1 x baterie de 9V
• 1 x placa driver L298N sau IC gol
• 1 x transmițător de 433 MHz
• Receptor 2 x 433 MHz (compatibil)
• Butoane 4 x 12 mm
• 1 x DC Barrel Jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad Gate XNOR IC
• 1 x IC CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x condensatori electrolitici 100uF
• Condensatori ceramici 7 x 100nF
• 4 rezistențe 470R
• 1 rezistor de 51K (important)
• 1 rezistor 680R
• 1 x 1M Resisitor (important)
• 1 x 7805 sau LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x terminale cu șurub cu 2 pini
• 1 x comutator basculant SPDT
• 1 x vopsea neagră mată
• LED-uri, fire, PCB obișnuit, prize IC, comutatoare, burghiu, Dremel, hârtie de nisip și alte instrumente

Piese precum motoare, roți, cleme etc. pot fi selectate conform cerințelor dumneavoastră.

Pasul 2: Schema driverului motorului

HT12D este un decodor pe 12 biți care este un decodor de intrare-ieșire paralelă serial. Pinul de intrare al HT12D va fi conectat la un receptor care are o ieșire serială. Dintre cei 12 biți, 8 biți sunt biți de adresă și HT12D va decoda intrarea doar dacă datele primite se potrivesc cu adresa sa curentă. Acest lucru este util dacă doriți să operați mai multe dispozitive pe aceeași frecvență. Puteți utiliza un comutator DIP cu 8 pini pentru setarea valorii adresei. Dar le-am lipit direct la GND care produce adresa 00000000. HT12D este aici operat la 5V și valoarea Rosc este de 51 KΩ. Valoarea rezistorului este importantă deoarece schimbarea acestuia poate cauza probleme cu decodarea.

Ieșirea receptorului de 433MHz este conectată la intrarea HT12D, iar cele patru ieșiri sunt conectate la driverul dual-bridge L298 2A. Șoferul are nevoie de un radiator pentru disiparea corespunzătoare a căldurii, deoarece poate deveni foarte fierbinte.

Când apăs butonul Stânga de pe telecomandă, vreau ca M1 și M2 să ruleze într-o direcție opusă celei de M3 și M4 și invers pentru funcționarea Dreapta. Pentru funcționarea înainte, toate motoarele vor trebui să funcționeze în aceeași direcție. Aceasta se numește unitate diferențială și este ceea ce se folosește în tancurile de luptă. Prin urmare, avem nevoie doar de un singur pin pentru a controla, dar de patru în același timp. Acest lucru nu poate fi realizat prin butoanele SPST pe care le am, cu excepția cazului în care aveți unele comutatoare SPDT sau un joystick. Veți înțelege acest lucru uitându-vă la tabelul logic prezentat mai sus. Logica necesară este realizată la capătul emițătorului în pasul următor.

Întreaga configurație este alimentată de două baterii de plumb-acid de 6V, 5Ah în configurație de serie. Astfel vom avea suficient spațiu pentru a plasa bateriile în interiorul șasiului. Dar va fi mai bine dacă puteți găsi baterii Li-Po în intervalul de 12V. Pentru conectarea bateriilor Pb-Acid la încărcătorul extern se folosește o mufă DC. 5V pentru HT12D este generat folosind un regulator 7805.

Pasul 3: Construirea driverului motorului

Am folosit o perfboard pentru lipirea tuturor componentelor. Plasați mai întâi componentele într-un mod în care este mai ușor să le lipiți fără a utiliza mai multe jumperi. Aceasta este o chestiune de experiență. Odată ce amplasarea este satisfăcătoare, lipiți picioarele și tăiați părțile în exces. Acum este timpul pentru rutare. Este posibil să fi folosit funcția de auto-router pe multe programe de proiectare PCB. Tu ești routerul aici. Folosiți-vă logica pentru cea mai bună rutare cu o utilizare minimă a jumperilor.

Am folosit o priză IC pentru receptorul RF în loc să-l lipesc direct, pentru că îl pot refolosi mai târziu. Întreaga placă este modulară, astfel încât să le pot dezasambla cu ușurință, dacă este necesar mai târziu. A fi modular este unul dintre poftele mele.

Pasul 4: Schema telecomenzii RF

Acesta este un telecomandă RF cu 4 canale pentru rover. Telecomanda se bazează pe HT12E și HT12D, perechea codificator-decodor din seria 2 ^ 12 de la semiconductorul Holtek. Comunicarea RF este posibilă prin perechea transmițător-receptor ASK de 433 MHz.

HT12E este un codificator de 12 biți și practic un codificator de intrare-ieșire serial paralel. Din 12 biți, 8 biți sunt biți de adresă care pot fi utilizați pentru controlul mai multor receptoare. Pinii A0-A7 sunt pinii de intrare a adresei. Frecvența oscilatorului ar trebui să fie de 3 KHz pentru funcționarea de 5V. Atunci valoarea Rosc va fi de 1,1 MΩ pentru 5V. Acționăm în judecată bateria de 9V și, prin urmare, valoarea Rosc este de 1 MΩ. Consultați fișa tehnică pentru a determina frecvența exactă a oscilatorului și rezistența care trebuie utilizate pentru un anumit interval de tensiune. AD0-AD3 sunt intrările de biți de control. Aceste intrări vor controla ieșirile D0-D3 ale decodorului HT12D. Puteți conecta ieșirea HT12E la orice modul transmițător care acceptă date seriale. În acest caz, conectăm ieșirea la pinul de intrare al transmițătorului de 433 MHz.

Avem patru motoare de controlat de la distanță, dintre care fiecare două sunt conectate paralel pentru acționarea diferențială, așa cum se vede în diagrama bloc precedentă. Am vrut să controlez motoarele pentru acționarea diferențială cu patru butoane SPST care sunt disponibile în mod obișnuit. Dar există o problemă. Nu putem controla (sau activa) mai multe canale ale codificatorului HT12E cu doar butoane SPST. Aici intră în joc porțile logice. Un 4069 CMOS NOR și unul 4077 NAND formează driverul logic. Pentru fiecare apăsare a butoanelor, combinația logică generează semnale necesare pe mai mulți pini de intrare ai codificatorului (aceasta a fost o soluție intuitivă, mai degrabă decât ceva deviat de experimentare, ca un „bec!”). Ieșirea acestor porți logice este conectată la intrările HT12E și trimise în serie prin transmițător. La primirea semnalului, HT12D va decoda semnalul și va trage pinii de ieșire în consecință, care vor acționa apoi L298N și motoarele.

Pasul 5: Construirea Cotroller-ului la distanță RF

Am folosit două piese de perfboard separate pentru telecomandă; unul pentru butoane și unul pentru circuitul logic. Toate plăcile sunt complet modulare și, prin urmare, pot fi detașate fără nici o dezlipire. Pinul antenei modulului emițător este conectat la o antenă telescopică externă recuperată dintr-un radio vechi. Dar puteți folosi o singură bucată de sârmă pentru aceasta. Telecomanda folosește direct baterie de 9V.

Totul a fost înghesuit într-o cutie mică de plastic pe care am găsit-o în cutia de gunoi. Nu este cel mai bun mod de a face o telecomandă, dar servește scopului.

Pasul 6: Vopsirea telecomenzii

Totul era împachetat în interior cu butoane, comutator DPDT, LED-ul indicator de alimentare și antena expusă. Am forat câteva găuri lângă transmițătorul plasat deoarece am constatat că se încălzește puțin după o funcționare prelungită. Deci, găurile vor oferi un anumit flux de aer.

A fost o greșeală să tăiați gaura mare dreptunghiulară din partea de sus în loc de patru mici. S-ar putea să mă gândesc la altceva. Am folosit vopsea argintie metalică pentru finisare.

Pasul 7: Construirea șasiului

Am folosit un amplificator metalic vechi ca șasiu al rover-ului. Avea găuri dedesubt și trebuia să lărgească unele dintre ele cu un burghiu, ceea ce făcea ușor fixarea clemelor motorului. Trebuie să găsiți ceva similar sau să faceți unul folosind tablă. Clemele motorului unghiular drept (sau clemele L) au șase găuri de șurub fiecare. Întreaga configurație nu era atât de robustă, deoarece grosimea foii era mică, dar suficientă pentru a ține toată greutatea bateriilor și toate acestea. Motoarele pot fi atașate la cleme folosind piulițele furnizate împreună cu motoarele cu transmisie continuă. Arborele motorului are orificiu filetat pentru atașarea roților.

Am folosit motoare cu curent continuu de 300 RPM cu cutie de viteze din plastic. Motoarele din cutie de viteze din plastic (angrenajele sunt încă metalice) sunt mai ieftine decât motoarele cu angrenaje Johnson. Dar se vor uza mai repede și nu vor avea atât de mult cuplu. Vă sugerez să utilizați motoare cu angrenaje Johnson cu RPM 500 sau 600. 300 RPM nu este suficient pentru o viteză bună.

Fiecare motoare trebuie lipite cu condensatori ceramici de 100 nF pentru a reduce scânteile de contact în interiorul motoarelor. Asta va asigura o viață mai bună a motoarelor.

Pasul 8: Vopsirea șasiului

Vopsirea este ușoară cu cutii de vopsea spray. Am folosit negru mat pentru întregul șasiu. Trebuie să curățați corpul metalic cu hârtie de nisip și să îndepărtați straturile vechi de vopsea pentru o finisare mai bună. Aplicați două straturi pentru o durată lungă de viață.

Pasul 9: Testare și finisare

Am fost foarte încântat să văd că totul a funcționat impecabil la prima testare. Cred că a fost prima dată când s-a întâmplat așa ceva.

Am folosit o cutie de tiffin pentru a ține placa de șofer înăuntru. Deoarece totul este modular, asamblarea este ușoară. Firul antenei receptorului RF a fost conectat la o antenă din oțel din exteriorul șasiului.

Totul arăta grozav când era asamblat, exact așa cum mă așteptam.

Pasul 10: A se vedea în acțiune

Mai sus este când am folosit roverul pentru a transporta un modul GPS + accelerometru pentru un alt proiect. Pe placa superioară se află GPS-ul, accelerometrul, transceiverul RF și un Arduino de casă. Dedesubt se află placa șoferului motorului. Puteți vedea cum au fost plasate bateriile Pb-Acid acolo. Există suficient spațiu pentru ei acolo, în ciuda faptului că au cutia de tiffin în mijloc.

Vedeți roverul în acțiune în videoclip. Videoclipul este cam șubred în timp ce l-am filmat cu telefonul meu.

Pasul 11: Îmbunătățiri

După cum spun mereu, există întotdeauna loc de îmbunătățire. Ceea ce am făcut este doar un rover de bază RC. Nu este suficient de puternic pentru a transporta greutăți, pentru a evita obstacolele și nici pentru a repede. Gama controlerului RF este limitată la aproximativ 100 de metri în spațiu deschis. Ar trebui să încercați să rezolvați toate aceste dezavantaje atunci când creați unul; nu doar să îl replicați, decât dacă sunteți limitat de disponibilitatea pieselor și a instrumentelor. Iată câteva dintre sugestiile mele de îmbunătățire pentru dvs.

• Folosiți motoare Johnson din cutie de viteze metalice de 500 sau 600 RPM pentru un echilibru mai bun cu turația. Sunt cu adevărat puternice și pot produce până la 12 Kg de cuplu la 12V. Dar veți avea nevoie de un driver de motor compatibil și de baterii pentru curenți mari.
• Utilizați un microcontroler pentru controlul PWM al motorului. În acest fel puteți controla viteza roverului. Va avea nevoie de un comutator dedicat pentru controlul vitezei la capătul telecomenzii.
• Folosiți o pereche de emițătoare și receptoare radio mai bune și mai puternice pentru o autonomie crescută.
• Un șasiu puternic realizat probabil din aluminiu, împreună cu amortizoare cu arc.
• O platformă robotică rotativă pentru atașarea brațelor robotizate, a camerelor și a altor lucruri. Poate fi realizat folosind un servo în partea superioară a șasiului.

Plănuiesc să construiesc un rover cu 6 roți cu toate caracteristicile menționate mai sus și să fiu folosit ca platformă rover de uz general. Sper că ți-a plăcut acest proiect și ai învățat ceva. Multumesc pentru citire:)