Elektrické autíčko poháňané RC: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Autor: Peter Tran 10ELT1

Tento tutoriál podrobne popisuje teóriu, návrh, výrobu a testovací proces elektrického autíčka na diaľkové ovládanie (RC) s využitím IC čipov HT12E/D. Návody podrobne popisujú tri fázy návrhu automobilu:

1. Priviazaný kábel
2. Infračervené ovládanie
3. Rádiofrekvenčné ovládanie

K dispozícii je aj sekcia na riešenie problémov na riešenie bežných problémov, ktoré môžu nastať.

Zásoby

Základná súprava do auta

1x súprava robota za riadením (LK12070)

Fáza pripútaného kábla

• 1x prototypovací Breadboard
• Prepojovacie káble na chlieb
• Čip HT12E IC (so zásuvkou)
• Čip HT12E IC (so zásuvkou)
• 1x 1MΩ odpor
• 4x momentálny gombíkový spínač
• 1x 47kΩ odpor
• 4x LED
• Zdroj

Fáza infračerveného prenosu

• 1x infračervený vysielač (ICSK054A)
• 1x infračervený prijímač (ICSK054A)

Fáza rádiového prenosu

• 1x 433MHz RC vysielač
• 1x RC prijímač 433MHZ

Integrácia do základnej súpravy do auta

• 2x Prototypová doska plošných spojov
• 1x Ovládač motora L298N

Krok 1: Pochopenie čipu HT12E/D IC

Čipy HT12E a HT12E IC sa používajú spoločne na aplikácie systému diaľkového ovládania na prenos a príjem údajov prostredníctvom rádia. Sú schopné kódovať 12 bitov informácií, ktoré pozostávajú z 8 bitov adresy a 4 dátových bitov. Každá adresa a vstup údajov sú externe programovateľné alebo sa dodávajú pomocou prepínačov.

Pre správnu funkciu je potrebné použiť dvojicu čipov HT12E/D s rovnakým formátom adresy/dát. Dekodér prijíma sériovú adresu a údaje, prenášané nosičom pomocou vysokofrekvenčného prenosového média, a po spracovaní dát dáva výstup na výstupné kolíky.

Popis konfigurácie pinov HT12E

Piny 1-8: Piny adresy na konfiguráciu 8 bitov adresy, ktoré umožňujú 256 rôznych kombinácií.

Kolík 9: Uzemňovací kolík

Piny 10-13: Dátové piny na konfiguráciu 4 dátových bitov

Kolík 14: Aktivačný kolík prenosu, slúži ako prepínač, ktorý umožňuje prenos údajov

Pin 15-16: Osciloskop OUT/IN vyžaduje 1M ohmový odpor

Kolík 17: Kolík výstupu údajov, kde prichádzajú 12-bitové informácie

Kolík 18: Vstupný kolík napájania

Popis konfigurácie pinu HT12D

Piny 1-8: Piny adresy, musia zodpovedať konfigurácii HT12E

Kolík 9: Uzemňovací kolík

Piny 10-13: Dátové piny

Kolík 14: Kolík na zadávanie údajov

Piny 15-16: Osciloskop IN/OUT respektíve vyžaduje odpor 47 kOhm

Kolík 17: Platný prenosový kolík slúži ako indikátor príjmu údajov

Kolík 18: Vstupný kolík napájania

Prečo sa používa kodér HT12E?

HT12E je vďaka spoľahlivosti, dostupnosti a jednoduchému použitiu široko používaný v systémoch diaľkového ovládania. Mnoho smartfónov v súčasnosti komunikuje prostredníctvom internetu, ale väčšina smartfónov stále používa HT12E, aby sa zabránilo preťaženiu internetu. Aj keď HT12E používa adresu na prenos s prenášanými údajmi, s 256 možnými kombináciami 8 bitov je bezpečnosť stále veľmi obmedzená. Pri vysielaní signálu nie je možné vysielač vystopovať, takže adresu signálu môže ktokoľvek potenciálne odhadnúť. Vďaka tomuto obmedzeniu adresy je použitie HT12E vhodné iba na kratšiu vzdialenosť. Na kratšiu vzdialenosť sa odosielateľ a prijímač môžu navzájom zobrazovať, napríklad diaľkové ovládanie televízora, domáca bezpečnosť atď. V komerčných produktoch môžu niektoré diaľkové ovládače nahradiť iné ako „univerzálne diaľkové ovládanie“. Pretože sú navrhnuté na kratšiu vzdialenosť, mnoho zariadení má kvôli jednoduchosti rovnaký vstup adries.

Krok 2: Konštrukcia základnej súpravy do auta

Základná súprava do auta pre tento projekt je zo súpravy robota sledujúceho čiaru. Kroky výstavby a výroby nájdete v nasledujúcom odkaze:

Základná súprava do auta bude nakoniec prestavaná na RC auto s využitím čipov HT12E/D IC.

Krok 3: Fáza káblového pripojenia

1. Použite prototypovú dosku a prototyp prepojovacích káblov.
2. Pri montáži a pripájaní komponentov k doske postupujte podľa vyššie uvedeného schematického diagramu. Upozorňujeme, že jediné prepojenie medzi týmito dvoma integrovanými obvodmi je pin 17 na HT12E na pin 14 na HT12D.
3. Otestujte dizajn zaistením toho, aby sa diódy LED pripojené k HT12D rozsvietili po stlačení príslušného spínača na HT12E. Pomoc s bežnými problémami nájdete v časti Riešenie problémov.

Výhody nastavenia pripútaného kábla

1. Spoľahlivý a stabilný bez rizika rušenia vonkajších predmetov
2. Relatívne lacné
3. Jednoduché a jednoduché nastavenie a riešenie problémov
4. Nie je náchylný na závery z iných externých zdrojov

Nevýhody nastavenia uviazaného kábla

1. Nepraktické pre prenos údajov na dlhé vzdialenosti
2. Náklady sú pri diaľkovom prevode výrazne vyššie
3. Je ťažké premiestniť alebo zmeniť polohu na iné miesto
4. Obsluha je povinná zostať v tesnej blízkosti vysielača aj prijímača
5. Znížená flexibilita a mobilita použitia

Krok 4: Fáza infračerveného prenosu

1. Odpojte priamy pripútaný kábel od kolíka 17 HT12E, pripojte výstupný kolík infračerveného vysielača a pripojte vysielač k napájaniu.
2. Odpojte priamy pripútaný kábel z kolíka 14 HT12 D, zapojte vstupný kolík infračerveného prijímača a pripojte prijímač k napájaniu.
3. Otestujte dizajn zaistením toho, aby sa diódy LED pripojené k HT12D rozsvietili po stlačení príslušného spínača na HT12E. Pomoc s bežnými problémami nájdete v časti Riešenie problémov.

Výhody nastavenia infračerveného prenosu

1. Bezpečné na krátke vzdialenosti vďaka požiadavke priameho prenosu
2. Infračervený snímač v priebehu času nekoroduje ani neoxiduje
3. Dá sa ovládať na diaľku
4. Zvýšená flexibilita použitia
5. Zvýšená mobilita použitia

Nevýhody nastavenia infračerveného prenosu

1. Nemôže preniknúť do tvrdých/pevných predmetov, ako sú steny, alebo dokonca do hmly
2. Infračervené žiarenie pri vysokom výkone môže poškodiť oči
3. Menej efektívne ako nastavenie priameho uviazaného drôtu
4. Vyžaduje špecifické použitie frekvencie, aby sa zabránilo rušeniu z externého zdroja
5. Na prevádzku vysielača je potrebný externý zdroj energie

Krok 5: Fáza rádiového prenosu

1. Odpojte infračervený vysielač od napájania a kolíka 17 HT12E, pripojte výstupný kolík rádiového vysielača 433 MHz. Tiež pripojte vysielač k zemi a napájaniu.
2. Odpojte infračervený prijímač od napájania a kolíka 14 HT12D, pripojte dátové kolíky rádiového prijímača 433 MHz. Prijímač tiež pripojte k zemi a napájaniu.
3. Otestujte dizajn zaistením toho, aby sa diódy LED pripojené k HT12D rozsvietili po stlačení príslušného spínača na HT12E. Pomoc s bežnými problémami nájdete v časti Riešenie problémov.

Výhody nastavenia rádiového prenosu

1. Nevyžaduje priamu viditeľnosť medzi vysielačom a prijímačom
2. Nie je náchylný na rušenie zo zdrojov jasného svetla
3. Jednoduché a jednoduché použitie
4. Možno diaľkovo ovládať
5. Zvyšuje flexibilitu

Nevýhody nastavenia rádiového prenosu

1. Môže byť náchylný na kríženie od blízkych používateľov iných rádiových prenosových systémov
2. Konečný počet frekvencií
3. Možné rušenie inými rozhlasovými stanicami, napr.: rozhlasovými stanicami, záchrannými službami, vodičmi nákladných automobilov

Krok 6: Prototypový rádiový vysielač

1. Preneste komponenty pre rádiový vysielač z prototypu nepájivého poľa na prototypovú DPS.
2. Spájkujte súčasti s odkazom na diagram z kroku tri.
3. Na prepojenie obvodu použite plné cínové vodiče, pričom na miestach, kde dochádza k prekrývaniu, použite dutinky, aby ste zabránili skratu.

Krok 7: Prototypový rádiový prijímač

1. Preneste komponenty pre rozhlasový prijímač z prototypu nepájivého poľa na prototypovú DPS.
2. Spájkujte komponenty s odkazom na diagram z kroku tri.
3. Na prepojenie obvodu použite plné cínové vodiče, pričom na miestach, kde dochádza k prekrývaniu, použite dutinky, aby ste zabránili skratu.

Krok 8: Prototypový ovládač motora

1. Pájkovacie zástrčky k portom: IN1-4 a motory A-B, aby bolo možné ľahké testovanie počas testovania, podľa obrázku vyššie.
2. Pripojte zásuvku samice k zápornému a kladnému pólu, ako je znázornené na obrázku vyššie.

Čo je to ovládač motora? Ovládač motora funguje ako prostredník medzi čipmi, batériami a motormi automobilu. Je potrebné ho mať, pretože čip HT12E môže do motora zvyčajne prúdiť iba asi 0,1 ampéra, zatiaľ čo motor na úspešnú prevádzku vyžaduje niekoľko ampérov.

Krok 9: Integrácia so základnou súpravou do auta

Nasledujúce kroky majú previesť základnú automobilovú súpravu na funkčné RC auto.

1. Odpojte batériu automobilu od obvodu.
2. Pripájajte prototyp prepojovacích káblov ku každému pripojeniu motora a pripojte ich k ovládaču motora podľa schémy v kroku osem.
3. Pripojte napájací kábel rádiového prijímača a ovládača motora k teraz odpojenej batérii.
4. Pripojte výstupné piny z HT12D (piny 10-13) k príslušným hlavičkám na motore vodiča podľa schémy v kroku osem.
5. Napájajte rádiový vysielač pomocou prenosného USB akumulátora.

Krok 10: Testovanie a riešenie problémov

Testovanie

1. Po každej fáze výstavby by mal vstup do HT12E vyvolať odozvu (tj buď sa rozsvietia LED diódy, alebo sa začnú otáčať motory) z HT12D.

2. Na ovládanie automobilu pomocou ovládača rádiového vysielača:

   • Jazda dopredu: podržte ľavý aj pravý motor dopredu
   • Jazda dozadu: podržte ľavý aj pravý motor dozadu
   • Odbočte doľava: držte pravý motor dopredu a ľavý motor dozadu
   • Odbočte doprava: podržte ľavý motor dopredu a pravý motor dozadu

3. Špecifické výkonnostné charakteristiky, ktoré je možné testovať, sú:

   • Rýchlosť
   • Dosah (rádiového vysielača/prijímača)
   • Doba odozvy
   • Spoľahlivosť
   • Agility
   • Výdrž (výdrž batérie)
   • Schopnosť pracovať v rôznych typoch/podmienkach terénu a povrchu
   • Limity prevádzkovej teploty
   • Nosný limit
4. Ak sa nevyskytne žiadna alebo nesprávna odpoveď, postupujte podľa nižšie uvedeného sprievodcu riešením problémov:

Riešenie problémov

1. Motory sa otáčajú opačným smerom, ako bolo zamýšľané

   • Upravte poradie, v ktorom sú prototypové prepojovacie káble pripojené k ovládaču motora (všetky piny je možné prepnúť)
   • Obvod je skratovaný: skontrolujte spájkovacie spoje a spojenia prepojovacích káblov

2. Motory/obvody sa nezapínajú

   • Obvod nemusí mať dostatočné napätie/prúd na zapnutie
   • Skontrolujte, či nechýba pripojenie (vrátane napájania)

3. Svetlo s povoleným prenosom nefunguje

   • LED diódy sú polarizované, uistite sa, že sú v správnej orientácii
   • LED dióda môže zhasnúť kvôli príliš vysokému prúdu/napätiu
   • Obvody skutočne neprijímajú signály, znova skontrolujte zapojenie

4. Rádiový vysielač/prijímač nie je dostatočne silný

   • Skontrolujte, či v súčasnosti rádiové vysielače/prijímače používajú aj ďalšie osoby
   • Na zvýšenie pripojenia pridajte ďalšiu anténu (môže byť drôtová)
   • Namierte vysielač/prijímač na seba navzájom, môžu mať nízku kvalitu