RC štvorkolka Ground Rover: 11 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58

Toto je „monolit na kolesách“(vďaka Stanleymu Kubrickovi: D)

Odkedy som začal hrať s elektronikou, bol to jeden z mojich snov postaviť diaľkovo ovládaný pozemný rover, pretože bezdrôtové veci ma vždy fascinovali. Na svoj projekt na vysokej škole som nemal dostatok času a peňazí na jeho stavbu. Preto som pre svoj posledný rok projekt postavil štvorkolesový rover. V tomto návode vysvetlím, ako som použil zostavu starého zosilňovača na stavbu rovera od začiatku a ako vyrobiť rádiový ovládač.

Jedná sa o štvorkolesový pozemný rover so štyrmi oddelenými pohonnými motormi. Obvod ovládača motora je založený na L298N a riadenie RF je založené na páre HT12E a HT12D od polovodiča Holtek. Nepoužíva Arduino ani iné mikrokontroléry. Verzia, ktorú som vyrobil, používa na bezdrôtovú prevádzku lacný pár 433 MHz ISM pásma ASK vysielača a prijímača. Rover sa ovláda štyrmi tlačidlami a používa sa spôsob pohonu s diferenciálnym pohonom. Ovládač má dosah asi 100 m na voľnom priestranstve. Začnime teraz stavať.

(Všetky obrázky sú vo vysokom rozlíšení. Pre vysoké rozlíšenie ich otvorte na novej karte.)

Krok 1: Potrebné súčiastky a nástroje

• Kolieska 4 x 10 cm x 4 cm s otvormi 6 mm (alebo také, ktoré sú kompatibilné s vašimi motormi)
• 4 x prevodový motor s 12V, 300 alebo 500 ot / min a hriadeľom 6 mm
• 1 x Kovový kryt vhodnej veľkosti (znova som použil staré kovové puzdro)
• 4 x svorky motora v tvare L
• 2 x 6V 5Ah, olovené batérie
• 1 x 9V batéria
• 1 x doska ovládača motora L298N alebo holý integrovaný obvod
• Vysielač 1 x 433 MHz
• 2 x 433 MHz prijímač (kompatibilný)
• Tlačidlá 4 x 12 mm
• 1 x DC barel jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolytické kondenzátory
• 7 x 100 nF keramické kondenzátory
• Rezistory 4 x 470R
• 1 x 51K odpor (dôležité)
• 1 x odpor 680R
• 1 x 1M rezistor (dôležité)
• 1 x 7805 alebo LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -pólové skrutkové svorky
• 1 x kolískový prepínač SPDT
• 1 x matná čierna farba
• LED diódy, vodiče, bežné dosky plošných spojov, zásuvky IC, spínače, vŕtačky, Dremel, pieskové papiere a ďalšie nástroje

Časti, ako sú motory, kolesá, svorky atď., Je možné vybrať podľa vašich požiadaviek.

Krok 2: Schéma ovládača motora

HT12D je 12-bitový dekodér, ktorý je dekodérom sériového vstupného paralelného výstupu. Vstupný pin HT12D bude pripojený k prijímaču, ktorý má sériový výstup. Medzi 12 bitmi je 8 bitov adresových bitov a HT12D dekóduje vstup, iba ak sa prichádzajúce údaje zhodujú s jeho aktuálnou adresou. Je to užitočné, ak chcete prevádzkovať veľa zariadení na rovnakej frekvencii. Na nastavenie hodnoty adresy môžete použiť 8 -kolíkový prepínač DIP. Ale spájkoval som ich priamo na GND, ktorý dáva adresu 00000000. HT12D je tu prevádzkovaný na 5V a hodnota Rosc je 51 KΩ. Hodnota odporu je dôležitá, pretože jeho zmena môže spôsobiť problémy s dekódovaním.

Výstup prijímača 433 MHz je pripojený k vstupu HT12D a štyri výstupy sú pripojené k dvojitému budiču H-bridge L298 2A. Vodič potrebuje na správny odvod tepla chladič, pretože môže byť veľmi horúci.

Keď stlačím tlačidlo Vľavo na diaľkovom ovládači, chcem, aby M1 a M2 bežali opačným smerom ako v prípade M3 a M4 a naopak, aby fungoval vpravo. Pri prevádzke vpred budú musieť všetky motory bežať v rovnakom smere. Toto sa nazýva diferenciálny pohon a používa sa v bojových tankoch. Preto potrebujeme nielen jeden pin na ovládanie, ale aj štyri súčasne. To sa nedá dosiahnuť pomocou tlačidiel SPST, ktoré mám, pokiaľ nemáte nejaké prepínače SPDT alebo joystick. Pochopíte to tak, že sa pozriete na logickú tabuľku uvedenú vyššie. V nasledujúcom kroku sa požadovaná logika dosiahne na konci vysielača.

Celé zariadenie je napájané dvoma 6V, 5Ah olovenými batériami v sériovej konfigurácii. Takto budeme mať dostatok priestoru na umiestnenie batérií do šasi. Bude však lepšie, ak nájdete batérie Li-Po v rozsahu 12 V. Na pripojenie batérií Pb-Acid k externej nabíjačke sa používa sudový konektor DC. 5V pre HT12D sa generuje pomocou regulátora 7805.

Krok 3: Zostavenie ovládača motora

Na spájkovanie všetkých komponentov som použil perfboard. Prvky umiestnite tak, aby ste ich mohli jednoduchšie spájkovať bez použitia mnohých prepojok. To je vec skúseností. Akonáhle je umiestnenie uspokojivé, spájkujte nohy a odrežte prebytočné časti. Teraz je čas na smerovanie. Možno ste použili funkciu automatického smerovača v mnohých softvéroch na návrh DPS. Vy ste tu router. Použite svoju logiku na najlepšie smerovanie s minimálnym použitím prepojok.

Namiesto priameho spájkovania som použil zásuvku IC pre RF prijímač, pretože ju môžem neskôr znova použiť. Celá doska je modulárna, takže ich môžem v prípade potreby neskôr ľahko rozobrať. Byť modulárny je jedným z mojich zástancov.

Krok 4: Schéma diaľkového ovládača RF

Jedná sa o 4 -kanálový diaľkový ovládač RF pre vozítko. Diaľkový ovládač je založený na dvojici kódovač-dekodér radu HT12E a HT12D, 2^12 od polovodiča Holtek. RF komunikáciu umožňuje pár 433 MHz ASK vysielač-prijímač.

HT12E je 12-bitový kodér a v zásade paralelný vstupno-sériový výstupný kodér. Z 12 bitov sú 8-bitové adresové bity, ktoré je možné použiť na ovládanie viacerých prijímačov. Piny A0-A7 sú vstupné piny adresy. Frekvencia oscilátora by mala byť 3 KHz pre 5V prevádzku. Potom bude hodnota Rosc pre 5V 1,1 MΩ. Žalujeme 9V batériu, a preto je hodnota Rosca 1 MΩ. V údajovom liste určte presnú frekvenciu oscilátora a odpor, ktoré sa majú použiť pre konkrétny rozsah napätia. AD0-AD3 sú vstupy riadiacich bitov. Tieto vstupy budú ovládať výstupy D0-D3 dekodéra HT12D. Výstup HT12E môžete pripojiť k akémukoľvek modulu vysielača, ktorý prijíma sériové údaje. V tomto prípade pripojíme výstup na vstupný pin vysielača 433 MHz.

Máme štyri motory na diaľkové ovládanie, z ktorých každý je zapojený súbežne pre diferenciálny pohon, ako je vidieť na predchádzajúcom blokovom diagrame. Chcel som ovládať motory pre diferenciálny pohon štyrmi bežne dostupnými tlačidlami SPST. Ale je tu problém. Pomocou tlačidiel SPST nemôžeme ovládať (ani povoliť) viac kanálov kodéra HT12E. Tu vstupujú do hry logické brány. Jeden logický ovládač 4069 CMOS NOR a jeden 4077 NAND. Pri každom stlačení tlačidiel generuje logická kombinácia požadované signály na viacerých vstupných kolíkoch kodéra (išlo o intuitívne riešenie, nie o niečo, čo bolo navrhnuté experimentovaním, ako „žiarovka!“). Výstup týchto logických brán je pripojený k vstupom HT12E a odoslaný sériovo cez vysielač. Po prijatí signálu HT12D signál dekóduje a príslušne vytiahne výstupné kolíky, ktoré potom budú poháňať L298N a motory.

Krok 5: Zostavenie diaľkového ovládača RF Remote

Na diaľkový ovládač som použil dva oddelené kusy perfboardu; jeden pre tlačidlá a jeden pre logický obvod. Všetky dosky sú plne modulárne, a preto ich je možné odpojiť bez akéhokoľvek odpájania. Anténny kolík modulu vysielača je pripojený k externej teleskopickej anténe zachránenej zo starého rádia. Môžete na to však použiť jeden kus drôtu. Diaľkový ovládač priamo používa 9V batériu.

Všetko bolo zaplnené do malej plastovej škatule, ktorú som našiel v škatuľke. Nie je to najlepší spôsob, ako vytvoriť diaľkový ovládač, ale slúži svojmu účelu.

Krok 6: Maľovanie diaľkového ovládača

Všetko bolo zabalené vo vnútri, pričom boli odkryté tlačidlá, prepínač DPDT, kontrolka LED zapnutia a anténa. Vyvrtal som niekoľko otvorov v blízkosti umiestneného vysielača, pretože som zistil, že sa po dlhšej prevádzke trochu zahrial. Otvory teda poskytnú určitý prietok vzduchu.

Bolo chybou vyrezať veľký obdĺžnikový otvor na vrchu namiesto malých štyroch. Možno som myslel niečo iné. Na dokončenie som použil metalickú striebornú farbu.

Krok 7: Zostavenie podvozku

Ako podvozok rovera som použil starý kovový kryt zosilňovača. Dole mal otvory a niektoré z nich bolo potrebné rozšíriť vŕtačkou, čo uľahčilo upevnenie svoriek motora. Musíte nájsť niečo podobné alebo ho vyrobiť pomocou plechu. Pravé svorky motora (alebo svorky L) majú šesť otvorov pre skrutky. Celé nastavenie nebolo také robustné, pretože hrúbka plechu bola malá, ale stačilo na to, aby vydržalo všetku hmotnosť batérií a všetkých. Motory je možné pripevniť k svorkám pomocou matíc dodaných s motormi s jednosmerným prevodom. Hriadeľ motora má závitový otvor na pripevnenie kolies.

Použil som motory s prevodovkou 300 ot./min. S plastovou prevodovkou. Motory z plastovej prevodovky (ozubené kolesá sú stále kovové) sú lacnejšie ako motory s prevodovkou Johnson. Ale rýchlejšie sa opotrebujú a nebudú mať taký krútiaci moment. Navrhujem, aby ste používali motory s prevodovkou Johnson s otáčkami 500 alebo 600 ot / min. 300 ot / min nestačí na dobrú rýchlosť.

Každý motor musí byť spájkovaný 100 nF keramickými kondenzátormi, aby sa znížilo iskrenie kontaktov vo vnútri motorov. To zabezpečí lepšiu životnosť motorov.

Krok 8: Maľovanie podvozku

Maľovanie je jednoduché pomocou plechoviek so sprejom. Na celý podvozok som použil matnú čiernu. Aby ste dosiahli lepšiu povrchovú úpravu, musíte kovové telo očistiť brúsnym papierom a odstrániť všetky staré vrstvy laku. Pre dlhú životnosť naneste dve vrstvy.

Krok 9: Testovanie a dokončovanie

Bol som skutočne nadšený, keď som videl, že všetko fungovalo bezchybne pri prvom testovaní. Myslím, že to bolo prvýkrát, čo sa niečo také stalo.

Na držanie dosky vodiča vo vnútri som použil tiffin box. Keďže je všetko modulárne, montáž je jednoduchá. Anténny drôt RF prijímača bol pripojený k anténe z oceľového drôtu mimo šasi.

Všetko po montáži vyzeralo skvele, presne tak, ako som očakával.

Krok 10: Pozrite sa na to v akcii

Hore je, keď som rover použil na prenos modulu GPS + akcelerometra na ďalší projekt. Na hornej doske sú GPS, akcelerometer, RF transceiver a domáce Arduino. Dole je doska vodiča motora. Môžete vidieť, ako tam boli umiestnené batérie Pb-Acid. Je tu pre nich dosť miesta napriek tomu, že v strede je tiffin box.

Pozrite sa na rover v akcii vo videu. Video je trochu roztrasené, pretože som ho natáčal telefónom.

Krok 11: Vylepšenia

Ako vždy hovorím, vždy je čo zlepšovať. To, čo som vyrobil, je len základný RC rover. Nie je dostatočne silný na to, aby uniesol závažia, vyhýbal sa prekážkam a nebol ani rýchly. Dosah rádiového ovládača RF je obmedzený na približne 100 metrov na voľnom priestranstve. Pri stavbe by ste sa mali pokúsiť vyriešiť všetky tieto nevýhody; nielen replikovať, pokiaľ nie ste obmedzení dostupnosťou dielov a nástrojov. Tu je niekoľko mojich návrhov na zlepšenie.

• Na lepšie vyváženie otáčok a krútiaceho momentu použite kovové motory s prevodovkou Johnson s 500 alebo 600 ot / min. Sú skutočne silné a pri 12 V môžu vyvinúť krútiaci moment až 12 kg. Budete však potrebovať kompatibilný ovládač motora a batérie pre vysoké prúdy.
• Na ovládanie motora PWM použite mikrokontrolér. Týmto spôsobom môžete ovládať rýchlosť rovera. Na konci diaľkového ovládača budete potrebovať špeciálny spínač na ovládanie rýchlosti.
• Na zvýšenie prevádzkového dosahu použite lepší a výkonnejší pár rádiových vysielačov a prijímačov.
• Silný podvozok pravdepodobne vyrobený z hliníka spolu s pružinovými tlmičmi.
• Otočná robotická plošina na pripevnenie robotických ramien, kamier a ďalších vecí. Dá sa vyrobiť pomocou serva v hornej časti podvozku.

Mám v pláne postaviť 6 -kolesový rover so všetkými vyššie uvedenými funkciami a používať ho ako univerzálnu platformu rovera. Dúfam, že sa vám tento projekt páčil a niečo ste sa naučili. Vďaka za prečítanie:)