3D -painettu Arduino -pohjainen RC -lähetin: 25 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämä projekti näyttää, kuinka suunnittelin ja rakensin Arduino -pohjaisen RC -lähettimen.

Tavoitteeni tässä projektissa oli suunnitella 3D -tulostettava RC -lähetin, jota voisin käyttää muiden Arduino -projektien ohjaamiseen. Halusin ohjaimen olevan mahdollisimman pysyvä, mutta halusin myös mahdollisuuden purkaa se ja suunnitella sen osia uudelleen. Tämä projekti on tulosta muutaman viikon kovasta työstä.

Tarvikkeet

Tämän ohjaimen rakentamiseen tarvitset:

• Analoginen ohjaussauva x2
• Analoginen potentiometri x2
• 128x32 0,91 tuuman OLED -näyttö x1
• Arduino Nano x1
• NRF24L01 -moduuli antennilla x1
• 3 cm x 7 cm lauta x 1
• BRC 18650 3,7 v litiumioniakku x2
• 2 -kennoinen 18650 -paristokotelo x1
• AMS1117 3.3 jännitteen säädin x1
• 3 -asentoinen vaihtokytkin x1
• 2 -asentoinen vaihtokytkin x2

Muut kohteet:

• Monivärinen vakiomallinen 22 -ulkoinen johto
• Monivärinen kiinteä ydin 22 gauge
• Uros + naaras nastaiset otsikot
• m3 pannun pääruuvit ja mutterit (valikoitu pituus)
• m2 pannupään ruuvit ja mutterit (valikoitu pituus)
• m2 standoffs (valikoitu pituus)

• Pääsy:

  • 3D tulostin
  • Juotin

Vaihe 1: 3D -malli

Aloitin mallintamalla ohjaimen 3D -mallinnusohjelmistolla. Suunnittelussa otin huomioon muutamia asioita:

• 3D -tulostimeni on suhteellisen pieni, joten osani on yhdistettävä tulostusprosessin jälkeen. Tämän ratkaisemiseksi lisäsin reikiä koko suunnitteluun osien kiinnittämiseksi m2 -ruuveilla.
• Halusin järjestää osia helposti uudelleen suunnittelussa ilman, että tarvitsin tulostaa uudelleen, joten lisäsin tasaisin välein reiät, joihin osat yhdistettäisiin, jotta tulostamisen jälkeiset suunnittelumahdollisuudet olisivat mahdollisia.
• Vältin ylityksiä kokonaan tässä suunnittelussa, mikä johti korkealaatuisiin tulosteisiin.

Tämä malli ei sisällä kaikkia lähettimen osia, mutta kaikki 3D -tulostuksen edellyttämät osat sisältyvät hintaan. Voit ladata tämän mallin STEP -tiedoston napsauttamalla lataa alla.

*Sisällysin.stl -tiedoston nrf24 -koteloon niille, joilla oli vaikeuksia jakaa se kolmeen osaan.

Vaihe 2: 3D -tulostus

Tämä on melko suoraviivainen askel. Kun kaikki osat on tulostettu, voit aloittaa osien kokoamisen valmistelun.

Vaihe 3: Asennuksen valmistelu: Johdot

Jotta voisin tehdä muutoksia tämän projektin suunnitteluun, juotin urospistokkeet kaikkien johtojen toiseen päähän.

Vaihe 4: Asennuksen valmistelu: OLED -näyttö

Ennen kokoonpanon aloittamista sinun on valmisteltava muutamia elektronisia komponentteja. Ensimmäinen asia on juottaa johdot komponentin jokaiseen nastaan. (Tässä tilanteessa on helpompi käyttää standardijohtoa, koska se on joustavampi ja siksi helpompi koota.) OLED-näyttöni oli ilman nastatulppaa, joten juotin johdot suoraan katkaisukorttiin. Sillä ei kuitenkaan ole väliä säällä tai et juota tapin otsikoihin.

Vaihe 5: Asennuksen valmistelu: Ohjaussauvat

Seuraava vaihe on juottaa johdot ohjaussauvoihin. Tässä tapauksessa juotin johdot nastan liittimiin muutamasta syystä:

1. Jos olisin poistanut tapit ja juottanut reikiin, minun olisi pitänyt syöttää johdot reikien yläosien läpi, koska 3D -tulostettu kiinnike on suoraan ohjaussauvan katkaisulaudan alla.
2. Koska juotin nastan otsikoihin, johdot putoavat suoraan alas ja saavat lähettimen yläpuolen järjestäytyneemmäksi.

Käytin samoja värejä samantyyppisille nastoille molemmissa ohjaussauvoissa:

• Punainen VCC: lle
• Musta GND: lle
• Sininen VRX: lle
• Keltainen VRY: lle
• Vihreä SW: lle

Tämä helpotti johtojen liittämistä Arduinon oikeisiin portteihin.

Vaihe 6: Asennuksen valmistelu: NRF24L01

NRF24L01 -moduulissa irrotin tapit ja juotin suoraan reikiin, jotta perfboardille jää tilaa. Jälleen kerran panin merkille värit, joita käytin kullekin tapille tulevaa käyttöä varten.

Vaihe 7: Asennuksen valmistelu: Potentiometrit

Potentiometreille juota johdot jokaiseen kolmeen johtoon. Kaksi ulompaa johtoa ovat joko maadoitettuja tai vcc -nastoja (ei väliä missä järjestyksessä) ja keskijohto lähetetään ulos. potentiometrit.

Vaihe 8: Asennuksen valmistelu: Kytkimet

Ota kolmiasentoinen kytkin ja juota johto jokaiseen nastapäähän. Käytin mustaa keskellä ja kahta muuta väriä ulkopinnoilla, jotka otin huomioon tulevaa käyttöä varten.

Kahdessa asennokytkimessä on kolme nastaista otsikkoa. Käytät vain kahta näistä. Musta johto menee keskelle ja toinen lanka menee toiseen kahdesta ulkoisesta nastapäästä. Tärkeää: Tee tämä vain yhdelle kytkimelle.

Seuraavaa kytkintä käytetään virtakytkimenä. Juotta johto toistaiseksi vain tämän virtakytkimen keskitappiin.

Vaihe 9: Asennuksen valmistelu: Juotos akkukotelo virtakytkimeen

Juotos paristokotelon punainen johto johonkin virtakytkimen ulkopuolelta. Jos et ole jo tehnyt sitä, juota nastatulppa akkukotelon mustaan johtoon.

Vaihe 10: Asennuksen valmistelu: AMS1117 -jännitesäädin

Tässä vaiheessa tarvitset 3,3 voltin AMS1117 -säätimen. Täällä minulla on yksi kiinnitetty NRF24L01: lle suunniteltuun murtokorttiin, joten näytän, kuinka tämä vaihe suoritetaan tämän osan avulla. Jos sinulla on vain AMS1117 IC, siellä on paljon opetusohjelmia, jotka voivat auttaa sinua johdotuksessa.

Ensimmäinen asia, jonka tein, oli irrottaa kaikki tapin otsikot levyltä. Juotin sitten punaisen ja mustan langan vastaaviin nastoihin.

Jatkamalla ei-pysyvää suunnittelua, otin rivin kahdesta naarasliittimestä ja kiinnitin ne VCC- ja GND-portteihin, joissa NRF24L01-moduuli istui.

Kun olet tehnyt tämän, voit siirtyä seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 11: Valmistele Perf Board: Arduino ja Pin Headers

Viimeinen asia ennen kokoonpanoa on valmistella lauta. Tätä varten tarvitset Arduino Nanon, kiinteät ydinjohdot ja naarasliittimet.

Varmista, että Arduino Nano -laitteessa on nastatunnisteet, ja jatka sen juottamista perfboardille. Haluat laittaa sen mahdollisimman pitkälle levyn toiselle puolelle, jotta voit jättää tilaa liitäntälaajennuksille, mutta haluat myös jättää rivin Arduinon kummallekin puolelle naaraspuolisten napojen juottamiseksi. Varmista, että USB -liitin on mahdollisimman lähellä levyn reunaa. 3 cm x 7 cm: n levyni on 10 reikää ja 24 reikää. Tämä jätti minulle kaksi riviä Arduinon vasemmalle puolelle, yhden rivin oikealle puolelle ja noin yhdeksän reikää Arduinon taakse.

Ota seuraavaksi kaksi riviä viisitoista naaraspuolista otsikkoa ja juota ne Arduinon viereen. Käytin tavallisia naaraspuolisia otsikoita, mutta toivoisin, että olisin käyttänyt pinoamisotsikoita tästä syystä:

Sinun on liitettävä nastan otsikoiden johdot Arduinon johtimiin. Jos käytit tavallisia tapin otsikoita, liitäntä on muodostettava juotosillalla, mikä on hieman työlästä ja aikaa vievää. Jos käytit panostusotsikoita, voit taivuttaa johdot koskettamaan Arduino -johtoja helpottaaksesi juottamista

Riippumatta siitä, millä tavalla päätät tehdä tämän, nastatunnistimet on liitettävä Arduino -nastojen otsikoihin.

Vaihe 12: Valmistele Perf Board: Pin Extensions

Kun Arduino- ja nastapäät on juotettu piirilevyyn, seuraava askel on laajentaa 5 voltin ja maadoituspihdit kaikkien sähkökomponenttien mukaan.

Juottaa kaksi riviä 10 -nastaisia otsikoita perf -levylle vastakkaisessa päässä Arduinon kanssa, ja niiden välissä on yksi rivi tilaa.

Ota pala kiinteää ydinlankaa ja vie se Arduinon 5 V: n nastasta yhteen riviin nastojen otsikoihin. Kuori eristys niin, että johto paljastuu kohdasta, jossa se koskettaa tapin otsikoiden johtoja. Juotos lanka paikalleen.

Tee sama asia paitsi Arduinon GND -nastalla ja toisella rivillä nastaotsikoilla.

Kun olet tehnyt tämän, lähetin on valmis koottavaksi.

Vaihe 13: Kokoonpano: Kiinnitä ohjaussauvat pohjaan

Tätä tehtävää varten tarvitset kahdeksan m4 -ruuvia ja vastaavat mutterit sekä muutamat aluslevyt.

Aseta mutterit edellä esitetyn 3D -tulostetun osan pohjan kuusikulmaisiin reikiin.

Liu'uta yksi aluslevy jokaisen ruuvin päälle.

Työnnä neljä m4 -ruuvia ohjaussauvan katkaisulaudan neljään reikään.

Liu'uta ohjaussauvan offset 3D -tulostettua osaa toimimaan erottelukortin ja ohjaussauvan kiinnityksen välillä.

Liu'uta ohjaussauva ruuveineen paikalleen jalustalle pitäen muttereita aukoissaan ruuveja kiristäessäsi.

Toista tämä vaihe toisen ohjaussauvan kanssa.

Vaihe 14: Asennus: Kiinnitä potentiometrit ja OLED -näyttö potentiometritelineeseen

Liu'uta potentiometrit paikoilleen potentiometritelineessä. Potentiometrit, jotka olen toimittanut muttereilla kiristämään ne, ja käytin niitä täällä pitämään potentiometrit paikoillaan. Kiristämällä mutterit sisäosan sisällä käytin litteää ruuvimeisseliä.

Vie sitten OLED-näyttöjohdot potentiometritelineen vasemmanpuoleisen aukon läpi. Kiristä näytön kansi muutamalla m2 ruuvilla. Sinun on ehkä lisättävä muutama aluslevy näytön ulkoneman mukaan.

Vaihe 15: Asennus: Kiinnitä potentiometriteline ohjaussauvan pohjaan

Ota potentiometriteline ja kiinnitä se ohjaussauvan pohjaan m2-ruuveilla niin, että ohjaussauvan tapit ovat poispäin telineestä.

Vaihe 16: Asennus: Kiinnitä NRF24L01 -kotelo potentiometritelineeseen

NRF24L01 -kotelo koostuu kolmesta osasta. Ota ensimmäinen osa ja syötä moduulin johdot takana olevan aukon läpi. Etupään tulisi istua urassa ja levyn takaosasta ulkonevien juotosliitosten tulisi olla myös omassa urassaan.

Ota kotelon korkki ja kohdista reiät niin, että kannen tasainen puoli on tasainen koteloa vasten. Liu'uta kaksi m2 ruuvia reikien läpi ja sovita tämä kokoonpano potentiometritelineen reikien läpi. Suorita tämä vaihe suorittamalla toisen korkin reiät m2 -ruuveilla siten, että pieni parabolinen ulkonema osan etuosassa on NRF24L01 -moduulin sylinterin ympärillä. Kiristä se kahdella mutterilla.

Vaihe 17: Asennus: Kiinnitä kahvat pohjaan

Ota molemmat kahvat ja kiinnitä ne pohjaan m2 -ruuveilla yllä olevien kuvien mukaisesti.

Vaihe 18: Asennus: Kiinnitä paristokotelo alustaan

Kiinnitä paristokotelo akkutelineeseen upotus m3 -ruuveilla.

Kiinnitä akkuteline pohjaan ruuveilla m2 siten, että paristokotelo avautuu alaspäin.

Vaihe 19: Asennus: Kiinnitä kytkimet kahvoihin

Tässä vaiheessa tarvitset kaikki vaihtokytkimet. Aloita kolmiasentoisesta vaihtokytkimestä.

Irrota kiinnike kytkimestä ja liu'uta kytkin oikean kahvan kuusikulmaisen reiän läpi. Ei ole ratkaisevaa, missä tämä kytkin sijaitsee.

Ota kaksiasentoinen vaihtokytkin kahdella johdolla ja työnnä se kahvan vasemmalla puolella olevan reiän läpi ja kiinnitä se samalla tavalla kuin edellinen kytkin.

Valitse toinen reikä vasemmasta kahvasta kiinnittääksesi kahden viimeisen asennon vaihtokytkimen, jonka pitäisi olla virtakytkin.

Vaihe 20: Asennus: Kiinnitä Perf Board -kokoonpano ohjaussauvan pohjaan

Käytä m2 -ruuveja ja m2 -välilevyjä kiinnittääksesi perfboard -kiinnityksen ohjaussauvan pohjaan. Varmista, että perf -levykiinnikkeen paikka sopii NRF24L01 -moduulin ympärille. Jälleen kerran, saatat joutua lisäämään muutamia aluslevyjä telineen ja jalustan väliin ruuvin pään ulkoneman huomioon ottamiseksi (voit käyttää tähän myös 3D -tulostettua offsetia). Haluat varmistaa, että liu'utat ensin pidemmät m2 -ruuvit telineen putkien läpi, koska et voi tehdä tätä, kun teline on kiinnitetty.

Vaihe 21: Asennus: Kiinnitä Perf Board -levy Perf Board -kiinnikkeeseen

Käytä m2 -ruuveja kiinnittääksesi perfboard -kiinnittimen perfboardiin niin, että Arduino- ja tapinpäät ovat poispäin kiinnikkeestä. Johtojesi pituus voi ohjata suuntaan, johon Arduinon USB -portti osoittaa.

Vaihe 22: Arduino -yhteydet

Tämän lähettimen rakenteen valitseminen johtaa näennäisesti epäjärjestykseen. Jotta tämä vaikuttaisi vähemmän raskaalta tehtävältä, keskityin yhteen yhteystyyppiin kerrallaan. Aloitin esimerkiksi yhdistämällä kaikki GND -johdot GND: n laajennettuun riviin. Tässä yhteydet:

Digitaaliset nastat:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - 2 -asentoisen vaihtokytkimen ulkotappi

D7 - 3 -asentoisen vaihtokytkimen ulkotappi

D8 - Muu 3 -asentoisen vaihtokytkimen ulkoinen tappi

D9 - NRF24L01 CE -nasta

D10 - NRF24L01: n CSN -nasta

D11 - NRF24L01: n MOSI -nasta

D12 - NRF24L01: n MISC -nasta

D13 - SCK NRF24L01 -nasta

*Huomautus: Tällöin johtojesi värikoodaus on hyödyllistä. NRF24L01 -kotelo rajoittaa näkemystäsi pin -nimistä. Kun värikoodat johdot, voit kertoa, mikä nasta on mikä ilman paljon vaivaa, mikä helpottaa johtojen liittämistä Arduinoon.

Analogiset nastat:

A0 - Potentiometrin keskitappi 1

A1 - Potentiometrin keskitappi 2

A2 - Joystick2 VRX -tappi

A3 - Joystick2 VRY -tappi

A4 - OLED SDA (DATA) -nasta

A5 - OLED SCL (CLOCK) -tappi

A6 - Joystick1 VRY -tappi

A7 - Joystick1 VRX -tappi

Jännitesäädin (AMS1117):

Liitä NRF24L01 -moduulin maadoitusnasta jännitesäätimen maadoitusnastaan. Liitä NRF24L01: n 3,3 voltin nasta jännitesäätimeen.

Maadoitusnastan jatko -nastapäät (Yhdistä kaikki nämä nastat maadoituspiikkien liittimiin):

• Keskimmäinen nasta 2 asennon vaihtokytkimessä
• Keskimmäinen nasta 3 -asentoisessa vaihtokytkimessä
• Ohjaussauva1 GND -nasta
• Joystick2 GND -tappi
• Potentiometri 1 oikea nasta
• Potentiometri 2 oikea nasta
• OLED GND -tappi
• GND -paristokotelo
• GND Pin jännitteensäätimessä

5v nastan jatko -nastaiset liittimet (Kytke kaikki nämä nastat VCC -nastapäät):

• Ohjaussauva 1 5v nastainen
• Joystick2 5v nastainen
• Potentiometri 1 vasen tappi
• Potentiometri 2 vasen tappi
• OLED VCC -tappi
• VCC Pin jännitteensäätimessä

Muut liitännät:

Viimeinen liitettävä komponentti on virtakytkin. Yksi kytkimen johto on kytkettävä akkukotelon positiiviseen napaan. Keskitappi yhdistetään Arduinon VIN -nastaan.

Vaihe 23: Lähettimen koodi

Viimeinen vaihe tähän ohjaimeen on koodi. Teen pienen selityksen tälle koodille, mutta jos haluat yksityiskohtaisemman selityksen siitä, miten NRF24l01-moduuli toimii ja sitä käytetään, käy tällä sivustolla:

Arduino Wireless Communication - NRF24L01 Opetusohjelma

#sisältää

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // OLED -näytön leveys, pikseleinä #define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED -näytön korkeus, pikseleinä Adafruit_SSD1306 -näyttö (SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEHT, -1); RF24 -radio (9, 10); vakio tavuosoite [6] = "00001"; int -tiedot [11]; const int onevrx = 7; // VRX: n muuttuja ohjaussauvalla 1 const int onevry = 6; // VRY: n muuttuja ohjaussauvalla 1 const int twovrx = 2; // VRX: n muuttuja ohjaussauvalla 2 const int twovry = 3; // VRY: n muuttuja ohjaussauvalla 2 const int pot0Pin = 0; // muuttuja potille 1 const int pot1Pin = 1; // muuttuja potille 2 const int ASwitch = 6; // muuttuja kahdessa asennossa vaihtokytkin const int BSwitch1 = 8; // muuttuja asentoon yksi kolmesta asennon vaihtokytkimestä const int BSwitch2 = 7; // muuttuja asentoon kolme kolmesta asennosta vaihtokytkin const int CButton = 2; // muuttuja valinnaiselle painikkeelle 1 const int DButton = 3; // muuttuja valinnaiselle painikkeelle 2 int oneX; int oneY; int kaksiX; int kaksiY; int pot0; int pot1; void setup () {Serial.begin (9600); radio.begin (); radio.openWritingPipe (osoite); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.stopListening (); pinMode (ASwitch, INPUT_PULLUP); // aseta APin lähtötilaksi pinMode (BSwitch1, INPUT_PULLUP); // aseta BPin tulostustilaan pinMode (BSwitch2, INPUT_PULLUP); // aseta CPin tulostustilaan pinMode (CButton, INPUT_PULLUP); // aseta DPin tulostustilaan pinMode (DButton, INPUT_PULLUP); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); viive (1000); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (VALKOINEN); display.setCursor (0, 0); display.print ("Virta päällä"); display.display (); viive (10); } void loop () {oneX = analoginenLue (onevrx); oneY = analoginen (onevry); twoX = analoginen luku (twovrx); twoY = analogRead (twovry); pot0 = analoginen luku (pot0Pin); pot1 = analoginen luku (pot1Pin); data [0] = oneX; data [1] = yksi Y; data [2] = kaksiX; data [3] = kaksiY; data [4] = potti0; data [5] = potti1; data [6] = digitalRead (ASwitch); data [7] = digitalRead (BSwitch1); data [8] = digitalRead (BSwitch2); data [9] = digitalRead (CButton); data [10] = digitalRead (DButton); radio.write (& data, sizeof (data)); // datan lähettäminen vastaanottimelle viive (100); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (VALKOINEN); display.setCursor (5, 5); display.println (data [4]); display.print ("Vastaanottava teho"); // lisää kaikki lisätiedot, jotka haluat näyttää OLED -näytöllä tässä.display (); }

Vaihe 24: Vastaanottimen koodi

#sisältää

#Sisällytä #Sisällytä RF24 -radio (9, 10); // cns, ce // määrittele ohjattava objekti NRF24L01 const tavuosoite [6] = "00001"; // määrittele viestintäosoite, jonka pitäisi vastata lähettimen int -tietoja [11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // määrittele taulukko, jota käytetään viestintädatan tallentamiseen void setup () {radio.begin (); radio.openReadingPipe (0, osoite); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.startListening (); // aseta vastaanottimeksi Serial.begin (9600); } void loop () {if (radio.available ()) {radio.read (& data, sizeof (data)); // muutaman datapisteen tulostaminen ohjaimesta sarjamonitoriin Serial.print (data [0]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (data [1]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (data [2]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (data [3]); Serial.println (""); } // Tämä on jälleen vain esimerkki vastaanottomoduulin peruskoodista.

Vaihe 25: Johtopäätös

Voit ohjata käytännöllisesti katsoen mitä tahansa Arduino -projektia tällä ohjaimella, ja sen rakenne mahdollistaa vielä enemmän muutoksia. Saatat päättää, että haluat kaksi ylimääräistä potentiometriä OLED -näytön sijasta (Jos haluat 4 -potentiometritelineen STEP -tiedoston, voin lähettää sen sinulle. Kommentoi pyyntöä). Tai ehkä haluat lisätä muutamia painikkeita suunnitteluun. Se on täysin sinun.

Jos sinulla on kysymyksiä, kommentteja tai huolenaiheita, älä epäröi kysyä.

Kiitos, että käytit aikaa näiden 24 vaiheen lukemiseen. Toivottavasti pystyit oppimaan jotain tai saamaan muutamia uusia ideoita siitä, mitä voidaan tehdä 3D -tulostimella ja Arduinolla.

Toinen sija Arduino -kilpailussa 2020