Maverick - diaľkovo ovládané obojsmerné komunikačné auto: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Ahoj všetci, som Razvan a vítam vás v mojom projekte „Maverick“.

Vždy som mal rád diaľkovo ovládané veci, ale nikdy som nemal RC auto. Rozhodol som sa preto postaviť taký, ktorý dokáže trochu viac, než sa len pohybovať. Na tento projekt použijeme niektoré časti, ktoré sú prístupné každému, kto má v blízkosti elektronický obchod alebo si môže kúpiť veci z internetu.

Momentálne som na palube lode a nemám prístup k rôznym druhom materiálov a nástrojov, takže tento projekt nebude zahŕňať 3D tlačiareň, CNC ani žiadne fantazijné zariadenia (dokonca si myslím, že to bude veľmi užitočné, ale nemám mať prístup k takémuto zariadeniu), bude sa to vykonávať pomocou oveľa jednoduchších dostupných nástrojov. Tento projekt má byť ľahký a zábavný.

Ako to funguje?

Maverick je RC auto, ktoré používa modul LRF24L01 na odosielanie a príjem údajov z a na diaľkový ovládač.

Dokáže z jeho oblasti merať teplotu a vlhkosť a odosielať údaje na diaľkový ovládač, aby sa zobrazili v grafe. Tiež môže merať vzdialenosť k okolitým predmetom a prekážkam a odosielať informácie o dosahu.

Stlačením tlačidla môže byť aj autonómny a v tomto režime sa vyhne prekážkam a rozhodne sa, či pôjde podľa meraní vykonaných ultrazvukovým senzorom.

Poďme teda stavať.

Krok 1: Časti potrebné pre diaľkový ovládač

- Mikroprocesor Arduino (Na svoj ovládač som použil Arduino Uno);

- rádiový transceiver NRF24L01 (bude sa používať na obojsmernú komunikáciu medzi autom a diaľkovým ovládačom)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (slúži na zobrazenie údajov z vozidla, umožní operátorovi vizualizáciu parametrov nameraných senzormi auta na grafe);

- Joystick (na ovládanie vozidla alebo na ovládanie serva vozidla);

- Dve rôzne farby LED (na indikáciu prevádzkových režimov som vybral červenú a zelenú);

- kondenzátory 10microF;

- 2 tlačidlá (na výber prevádzkových režimov);

- Rôzne odpory;

- Breadboard;

- Pripojovacie vodiče;

- Sponka na papier (ako ihla grafu);

- Kartónový box na topánky (na rám)

- Gumičky

Krok 2: Časť potrebná pre Maverick

- Mikroprocesor Arduino (použil som a Arduino Nano);

- rádiový transceiver NRF24L01 (bude sa používať na obojsmernú bezdrôtovú komunikáciu medzi automobilom a diaľkovým ovládačom);

- ovládač motora L298 (modul bude skutočne poháňať elektrické motory automobilu);

- snímač DHT11 (snímač teploty a vlhkosti);

- 2 x elektrické motory s prevodovkou a kolesami;

- Ultrazvukový senzor HC-SR04 (senzor, ktorý umožní detekciu predmetov v okolí a vyhýbanie sa prekážkam);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (umožní orientáciu ultrazvukového senzora tak, aby mohol merať dosah v rôznych smeroch);

- Biela LED dióda (na osvetlenie som použil starý farebný snímač, ktorý je vypálený, ale diódy LED stále fungujú);

- 10 kondenzátorov microF;

- Breadboard;

- Pripojovacie vodiče;

- klipová doska formátu A4 ako rám vozidla;

- Niektoré kolesá zo starej tlačiarne;

- Obojstranná páska;

- Spojovacie prvky na zaistenie motorov k rámu;

- Gumičky

Použité nástroje:

- Kliešte

- skrutkovač

- Dvojitá páska

- Gumičky

- rezačka

Krok 3: Niekoľko podrobností o niektorých materiáloch:

Modul L298:

Kolíky Arduino nie je možné priamo pripojiť k elektrickým motorom, pretože mikroradič nedokáže zvládnuť zosilňovače požadované motormi. Potrebujeme teda pripojiť motory k ovládaču motora, ktorý bude ovládať mikrokontrolér Arduino.

Budeme musieť byť schopní ovládať dva elektromotory, ktoré pohybujú autom v oboch smeroch, aby sa auto mohlo pohybovať dopredu a dozadu a tiež riadiť.

Aby sme mohli vykonať všetky vyššie uvedené kroky, budeme potrebovať mostík H, ktorý je v skutočnosti súborom tranzistorov, ktoré umožňujú ovládať tok prúdu do motorov. Modul L298 je tým pravým.

Tento modul nám tiež umožňuje prevádzkovať motory pri rôznych rýchlostiach pomocou kolíkov ENA a ENB s dvoma kolíkmi PWM od spoločnosti Arduino, ale pre tento projekt, aby sme ušetrili dva kolíky PWM, nebudeme ovládať rýchlosť motorov, ale iba smer. prepojky pre kolíky ENA a ENB zostanú na svojom mieste.

Modul NRF24L01:

Toto je bežne používaný transceiver, ktorý umožňuje bezdrôtovú komunikáciu medzi autom a diaľkovým ovládačom. Využíva pásmo 2,4 GHz a môže pracovať s prenosovými rýchlosťami od 250 kbps do 2 Mbps. Ak sa používa na otvorenom priestranstve a s nižšou prenosovou rýchlosťou, jeho dosah môže dosiahnuť až 100 metrov, čo ho robí ideálnym pre tento projekt.

Modul je kompatibilný s mikrokontrolérom Arduino, ale musíte si dávať pozor na jeho napájanie z 3,3 V pinu, nie z 5 V, inak riskujete poškodenie modulu.

Snímač DHT 11:

Tento modul je veľmi lacný a ľahko použiteľný snímač. Poskytuje digitálne údaje o teplote a vlhkosti, ale na jeho použitie budete potrebovať knižnicu Arduino IDE. Na meranie okolitého vzduchu používa kapacitný snímač vlhkosti a termistor a na dátový kolík vysiela digitálny signál.

Krok 4: Nastavenie pripojení pre Maverick

Pripojenia Maverick:

Modul NRF24L01 (kolíky)

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 Nepoužíva sa

Modul L298N (kolíky)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - má prepojku na mieste -

ENB - má prepojku na mieste -

DHT11

Lišta VCC 5V nepájivej dosky

GND GND lišta nepájivého poľa

J D6

Ultrazvukový senzor HC-SR04

Lišta VCC 5V nepájivej dosky

GND GND lišta nepájivého poľa

Spúšť - Arduino Nano A1

Echo - Arduino Nano A2

Micro Servo Tower Pro 9g SG90

GND (drôt hnedej farby) GND lišta nepájivej dosky

VCC (drôt červenej farby) 5V lišta nepájivej dosky

Signál (drôt oranžovej farby) - Arduino Nano D10

LED svetlo - Arduino Nano A0

Breadboard

5V Rail - Arduino Nano 5V

Železničná GND - Arduino Nano GND

Pôvodne som vložil Arduino Nano do nepájivej dosky, s pripojením USB na vonkajšej strane, aby bol neskôr uľahčený prístup.

- Arduino Nano 5V pin na 5V lištu breadboardu

-Arduino Nano GND pin na lištu GND nepájivého poľa

Modul NRF24L01

- GND modulu prechádza na GND nepájivej lišty

- VCC ide na pin Arduino Nano 3V3. Dávajte pozor, aby ste nepripájali VCC k 5V nepájivej dosky, pretože riskujete zničenie modulu NRF24L01.

- PIN CSN smeruje do Arduino Nano D8;

- CE pin smeruje k Arduino Nano D7;

- pin SCK ide do Arduino Nano D13;

- MOSI pin ide do Arduino Nano D11;

- MISO pin ide do Arduino Nano D12;

- IRQ pin nebude pripojený. Buďte opatrní, ak používate inú dosku ako Arduino Nano alebo Arduino Uno, piny SCK, MOSI a MISO budú odlišné.

- Tiež som pripojil 10 µF kondenzátor medzi VCC a GND modulu, aby nemal problémy s napájaním modulu. Toto nie je povinné, ak modul používate s minimálnym výkonom, ale ako som sa dočítal na internete, veľa projektov s tým má problémy.

- Pre tento modul budete tiež musieť stiahnuť knižnicu RF24. Nájdete ho na nasledujúcom webe:

Modul L298N

- Pre piny ENA a ENB som nechal prepojky prepojené, pretože nepotrebujem ovládať rýchlosť motorov, aby som na Arduino Nano ušetril dva digitálne piny PWM. V tomto projekte teda motory budú vždy bežať na plné otáčky, ale nakoniec sa kolesá kvôli prevodom motorov neotáčajú rýchlo.

- Pin IN1 smeruje k Arduino Nano D5;

- Pin IN2 ide do Arduino Nano D4;

- Pin IN3 ide do Arduino Nano D3;

- Pin IN4 ide do Arduino Nano D2;

- + batérie pôjde na 12 V slot;

- Batéria pôjde do zásuvky GND a na lištu GND nepájivej dosky;

- Ak používate výkonnú batériu (maximálne 12 V), môžete Arduino Nano napájať z 5 V slotu na pin Vin, ale mám iba 9 V batérie, takže som použil jednu iba pre motory a jednu pre napájanie Arduino Nano a senzory.

- Oba motory budú zapojené do slotov vpravo a vľavo od modulu. Na začiatku nezáleží na tom, ako ich spojíte, ale neskôr to možno nastaviť pomocou kódu Arduino alebo iba prepnutím vodičov medzi sebou, keď vozidlo otestujeme.

Modul DHT11

- Kolíky modulov sa perfektne hodia na dosku chleba. Kolík - teda ide na koľajnicu GND.

- Signálny pin ide do Arduino Nano D6;

- Kolík VCC ide na 5V lištu.

Modul ultrazvukového senzora HC-SR04

- Kolík VCC smeruje k 5V koľajnici nepájivého poľa;

- kolík GND k lište GND nepájivého poľa;

- Spúšťací kolík k Arduino Nano A1;

- kolík Echo k Arduino Nano A2;

- Ultrazvukový modul bude k servomotoru pripevnený dvojitou páskou alebo gumičkami, aby bolo možné merať vzdialenosti v rôznych uhloch k pozdĺžnemu smeru vozidla. To bude užitočné, keď v autonómnom režime bude vozidlo merať vzdialenosť vpravo, ako vľavo a on sa rozhodne, kam odbočiť. Tiež budete môcť ovládať servo, aby ste zistili rôzne vzdialenosti od vozidla v rôznych smeroch.

Micro Servo Tower Pro 9g SG90

- Hnedý drôt k GND lište nepájivej dosky

- Červený vodič k 5V koľajnici nepájivého poľa

- oranžový vodič k Arduino Nano D10;

LED

- LED dióda bude napájaná z kolíka A0. Použil som starý farebný senzor, ktorý je vypálený, ale diódy LED stále fungujú a 4 z nich na malej doske sú ideálne na osvetlenie cesty vozidla. Ak používate iba jednu diódu LED, mali by ste použiť rezistor 330 Ω, ktorý nespája.

Blahoželáme, pripojenie vozidla je dokončené.

Krok 5: Diaľkové pripojenia Maverick:

Modul NRF24L01 (kolíky)

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 Nepoužíva sa

Joystick

GND GND lišta nepájivého poľa

Lišta VCC 5V nepájivej dosky

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Micro Servo Tower Pro 9g SG90

GND (drôt hnedej farby) GND lišta nepájivej dosky

VCC (drôt červenej farby) 5V lišta nepájivej dosky

Signál (drôt oranžovej farby) - Arduino Uno pin D6

Červená LED - Arduino Uno pin D4

Zelená LED - Arduino Uno pin D5

Autonómne tlačidlo - Arduino Uno pin D2

Tlačidlo dosahu - Arduino Uno pin D3

Breadboard

5V Rail - Arduino Uno pin 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

Keďže pre ovládač používam Arduino Uno, pripevnil som Uno na dosku na chlieb niekoľkými gumičkami, aby som sa nepohol.

- Arduino Uno bude napájané 9V batériou cez konektor;

- Arduino Uno 5V pin na 5V lištu nepájivého poľa;

-Arduino Uno GND pin na GND lištu nepájivého poľa;

Modul NRF24L01

- GND modulu prechádza na GND nepájivej lišty

- VCC ide na pin Arduino Uno 3V3. Dávajte pozor, aby ste nepripájali VCC k 5V nepájivej dosky, pretože riskujete zničenie modulu NRF24L01.

- PIN CSN ide do Arduino Uno D8;

- CE pin smeruje k Arduino Uno D7;

- Pin SCK ide do Arduino Uno D13;

- MOSI pin ide do Arduino Uno D11;

- MISO pin ide do Arduino Uno D12;

- IRQ pin nebude pripojený. Buďte opatrní, ak používate inú dosku ako Arduino Nano alebo Arduino Uno, piny SCK, MOSI a MISO budú odlišné.

- Medzi VCC a GND modulu som tiež pripojil 10 µF kondenzátor, aby som nemal problémy s napájaním modulu. Toto nie je povinné, ak modul používate s minimálnym výkonom, ale ako som sa dočítal na internete, veľa projektov s tým má problémy.

Modul joysticku

- Modul joysticku sa skladá z 2 potenciometrov, takže je to veľmi podobné so spojeniami;

- kolík GND na lištu GND nepájivého poľa;

- kolík VCC na 5V lištu nepájivého poľa;

- kolík VRX na kolík Arduino Uno A3;

- Kolík VRY na kolík Arduino Uno A2;

Micro Servo Tower Pro 9g SG90

- Hnedý drôt k GND lište nepájivej dosky

- Červený vodič k 5V koľajnici nepájivého poľa

- Oranžový vodič k Arduino Uno D6;

LED

- Červená LED bude zapojená do série s odporom 330Ω k pinu Arduino Uno pin D4;

- Zelená LED bude zapojená do série s odporom 330Ω k pinu Arduino Uno D5;

Tlačidlá

- Na výber režimu, v ktorom bude vozidlo pracovať, budú použité tlačidlá;

- Autonómne tlačidlo bude pripojené k pinu D2 Arduino Uno. Tlačidlo by malo byť zatiahnuté nadol 1k alebo 10k odporom, hodnota nie je dôležitá.

- Tlačidlo rozsahu bude pripojené k pinu D3 Arduino Uno. To isté by malo byť tlačidlo stiahnuté pomocou rezistora 1k alebo 10k.

To je všetko, teraz sme prepojili všetky elektrické časti.

Krok 6: Zostavenie rámu diaľkového ovládača

Rám diaľkového ovládača je v skutočnosti vyrobený z krabice od obuvi. Samozrejme, že iné materiály budú fungovať lepšie, ale v mojom prípade sú materiály, ktoré môžem použiť, obmedzené. Použil som teda kartónovú škatuľu.

Najprv som odrezal vonkajšie strany krytu a získal tri časti ako na obrázku.

Ďalej som vzal dva menšie kúsky a zlepil som ich dvojitou páskou.

Tretia dlhšia časť na ne bude kolmá a bude tvoriť rám tvaru „T“.

Horná (vodorovná) časť bude slúžiť na graf a dolná (zvislá) časť na elektrické súčiastky, aby všetko držalo pohromade. Keď vytvoríme graf, orezáme hornú časť tak, aby zodpovedala milimetrovému papieru.

Krok 7: Vytvorenie grafu pre diaľkový ovládač

V tomto kroku bude samozrejme dobré, ak máte LCD (16, 2), aby sa zobrazovali údaje poskytnuté z vozidla. V mojom prípade však žiadny nemám, takže som musel nájsť iný spôsob zobrazenia údajov.

Rozhodol som sa urobiť malý graf s ihlou zo servomotora, kancelárskej sponky (používanej ako ihla), ktorá bude ukazovať hodnoty namerané senzormi vozidla a radarový vykresľovací list, alebo môžete použiť polárny grafický papier (grafové papiere) je možné stiahnuť z internetu).

Parametre namerané senzormi budú pre servomotor prevedené v stupňoch. Pretože servomotor nemá najlepšiu kvalitu, obmedzil som jeho pohyb od 20 ° do 160 ° (20 ° znamená 0 nameranej hodnoty parametra a 160 ° znamená maximálnu hodnotu parametra, ktorú je možné zobraziť napríklad 140 cm).

To všetko je možné upraviť pomocou kódu Arduino.

Na graf som použil radarový vykresľovací list, ktorý som skrátil na polovicu potom, čo som ho trochu upravil pomocou základného nástroja Windows Paint and Snipping Tool.

Po úprave listu radaru na vykresľovanie podľa diaľkového ovládača som nakreslil čiary spájajúce stred vykresľovacieho listu s vonkajším kruhom, aby boli údaje jednoduchšie.

Otočný hriadeľ servomotora musí byť zarovnaný so stredom vykresľovacieho listu.

Natiahol som a upravil kancelársku sponku tak, aby zodpovedala ramenu servomotora.

Potom je najdôležitejšie „kalibrovať“graf. Takže pre rôzne hodnoty meraných parametrov musí ihla grafu ukázať správnu hodnotu uhla. Urobil som to tak, že som zapol diaľkový ovládač a Maverick a meral som rôzne vzdialenosti pomocou ultrazvukového senzora, pričom som odoberal hodnoty zo sériového monitora, aby som sa uistil, že to, čo graf ukazuje, je správne. Po niekoľkých polohách serva a ohybe ihly graf ukazoval namerané hodnoty správnych parametrov.

Potom, čo je všetko pripevnené k rámu v tvare „T“, som vytlačil a prilepil dvojitou páskou vývojový diagram výberu režimu, aby nedošlo k zámene s parametrom, ktorý graf zobrazuje.

Nakoniec je diaľkový ovládač hotový.

Krok 8: Zostavenie podvozku Maverick

V prvom rade musím poďakovať svojmu dobrému priateľovi Vladovi Jovanovicovi, ktorý mi venoval čas a úsilie pri stavbe podvozku, karosérie a celého rámu Maverick.

Podvozok je vyrobený z kartónovej schránky, ktorá bola vyrezaná do osemhranného tvaru vpred s veľkým úsilím pomocou rezačky, ktorá je k dispozícii iba v okolí. Osemhranný tvar bude obsahovať elektronické časti. Držiak schránky slúžil ako podpera zadných kolies.

Potom, čo bola doska nastrihaná, bola prekrytá striebornou páskou (protišmyková páska), aby mala krajší vzhľad.

Oba motory boli pripevnené ako na obrázkoch pomocou dvojitej pásky a upravených spojovacích prvkov. Na každej strane šasi sú vyvŕtané dva otvory, ktoré umožňujú prechod káblov motora k modulu L298N.

Krok 9: Budovanie bočných panelov rámu

Ako už bolo spomenuté, celý vonkajší plášť Maverick je vyrobený z kartónu. Bočné panely boli narezané frézou, zmerané a vyrobené tak, aby zodpovedali podvozku.

Niektoré konštrukčné prvky boli použité tak, aby vyzerali lepšie, a na vnútornú časť panelov bolo nitované drôtené pletivo, aby sa podobal vzhľad tanku.

Krok 10: Zostavenie prednej a zadnej podpery rámu

Predné a zadné podpery majú za účel zaistiť bočné panely vpredu a vzadu v aute. Predná podpera má tiež účel prispôsobiť svetlo (v mojom prípade poškodený snímač farieb).

Rozmery prednej a zadnej podpery nájdete na priložených obrázkoch spolu so šablónami, ako podperu prerezať a kde a ktoré strany ohnúť a neskôr nalepiť.

Krok 11: Zostavenie horného krytu rámu

Horný kryt musí uzavrieť všetko vo vnútri a kvôli lepšiemu dizajnu som na zadnej strane urobil niekoľko čiar, aby bolo vidieť elektroniku vo vnútri auta. Tiež horný kryt je vyrobený tak, aby ho bolo možné odstrániť a vymeniť batérie.

Všetky časti sú k sebe pripevnené skrutkami a maticami ako na obrázku.

Krok 12: Montáž rámu karosérie

Krok 13: Montáž motorov na podvozok

Oba motory boli pripevnené ako na obrázkoch pomocou dvojitej pásky a upravených spojovacích prvkov. Na každej strane šasi sú vyvŕtané dva otvory, ktoré umožňujú prechod káblov motora k modulu L298N.

Krok 14: Montáž elektroniky na šasi

Ako zdroj energie som použil dve 9V batérie ako najvhodnejšie, akonáhle budú k dispozícii. Aby som ich však namontoval na podvozok, musel som vytvoriť držiak batérií, ktorý udrží batérie na mieste, kým sa auto bude pohybovať, a tiež bude ľahké ich vybrať v prípade potreby výmeny batérií. Vyrobil som teda opäť držiak batérie z kartónu a pripevnil som ho k šasi upraveným zapínaním na priečinky.

Modul L298N bol nainštalovaný pomocou 4 rozperiek.

Doska na chlieb bola pripevnená k podvozku pomocou dvojitej pásky.

Ultrazvukový snímač bol k servomotorom pripevnený dvojitou páskou a niekoľkými gumičkami.

Teraz sú všetky elektronické súčiastky na svojom mieste.

Krok 15: Montáž rámu karosérie na podvozok

Krok 16: Ako ovládať Maverick

Maverick je možné ovládať v 4 režimoch a bude to indikované dvoma LED diódami na diaľkovom ovládači (červená a zelená).

1. Ručné ovládanie (vlhkosť). Na začiatku bude vozidlo zapnuté na manuálne ovládanie. To znamená, že Maverick sa bude ovládať ručne z diaľkového ovládača pomocou joysticku. Obe LED diódy budú na diaľkovom ovládači vypnuté, čo znamená, že sme v manuálnom režime. Hodnota zobrazená na grafe diaľkového ovládača bude VLHKOSŤ vzduchu v okolí Mavericku.

2. Ručné ovládanie (teplota). Keď sú zapnuté zelené aj červené diódy. To znamená, že Maverick sa bude ovládať ručne z diaľkového ovládača pomocou joysticku. V tomto režime sa tiež zapne svetlo. Hodnota zobrazená na grafe diaľkového ovládača bude TEPLOTA vzduchu v okolí Mavericka v stupňoch C.

3. Autonómny režim. Po stlačení tlačidla automatického zapnutia sa rozsvieti červená LED dióda, ktorá indikuje autonómny režim. V tomto režime sa Maverick sám pohybuje, pričom sa vyhýba prekážkam a podľa informácií prijatých z ultrazvukového senzora sa rozhoduje, kam odbočiť. V tomto režime bude hodnota zobrazená na grafe diaľkového ovládača vzdialenosť nameraná počas pohybu.

4. Režim merania rozsahu. Po stlačení tlačidla Range sa rozsvieti zelená LED dióda, ktorá indikuje, že Maverick je v režime Range. Teraz sa Maverick nepohne. Joystick bude teraz ovládať servomotor pripevnený k ultrazvukovému senzoru. Ak chcete zmerať dosah od vozidla k rôznym predmetom v okolí, pohnite joystickom a namierte ultrazvukový senzor na predmet. Hodnota vzdialenosti k objektu sa zobrazí v grafe diaľkového ovládača v cm.

Na zapnutie a vypnutie LED svetla na Maverick musíte mať LED diódy na diaľkovom ovládači zapnuté (pre zapnuté svetlo) alebo vypnuté (pre vypnuté svetlo).

Krok 17: Kód Arduino

Kódy diaľkového ovládača a kódu Maverick nájdete v prílohe.

To je pre môj projekt Maverick všetko. Dúfam, že sa vám páči a ďakujem za zhliadnutie a hlasovanie, ak sa vám páči.