DIY-monikäyttörobottipohja ja moottorisuoja: 21 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Hei kaikki, aloin äskettäin työskennellä robotiikkaprojektien parissa Arduinolla. Mutta minulla ei ollut kunnollista pohjaa työskennellä, lopputulos ei näyttänyt hyvältä ja ainoa asia, jonka näin, on kaikki komponentit, jotka ovat kietoutuneet johtoihin. Kaikkien virheiden vianetsintä, joka kesti ikuisuuden, ja asioiden kytkeminen uudelleen ja uudelleen oli joskus turhauttavaa. Niinpä päätin valmistaa monikäyttöisen robotin ja moottoriajurin, johon voisin kiinnittää muut komponentit helposti aiheuttamatta sotkua ja koota ja purkaa sen helposti muutoksia varten.

Jos olet aloittelija ja haluat aloittaa robotiikan käytön tai vaikka aiot prototyyppiä isomman robottiprojektin ensin pienessä mittakaavassa, prototyyppipohja on aina kätevä.

Tämä opas kattaa koko akryylialustan valmistusprosessin, lisäämällä moottoreita, pyöriä ja tekemällä DIY -moottorisuojan valmistamalla kaksipuolisen piirilevyn kotona. Lopussa on perusprojekti, joka tarkistaa, onko kaikki tehty oikein, ja antaa karkean käsityksen siitä, mitä voit tehdä robotillasi. Kokoonpanon jälkeen voit kokeilla joitakin perusrobotteja, kuten näitä:

1. Yksinkertainen kauko -ohjattu robotti (langallinen)
2. Linjaa seuraava robotti
3. Esteen välttäminen robotti
4. Bluetooth -ohjattu robotti
5. Langaton kauko -ohjattava robotti (RF -lähettimen ja vastaanottimen / IR -kaukosäätimen avulla)

Tämä on ensimmäinen ohjeeni, joten anteeksi mahdolliset virheet ja rakentava kritiikki on tervetullutta.

Vaihe 1: Kerää työkalut ja materiaalit

Koska kyseessä on kaksiosainen rakenne 1. Alusta ja 2. Moottorisuoja työkalujen ja osien luettelo on jaettu kahteen osaan.

Alusta:

Työkalut:

• Pääsy laserleikkuriin (voit etsiä sellaisen lähistöllä olevasta valmistajatilasta tai etsiä verkosta paikallisia laserleikkauspalveluntarjoajia)
• Ruuvimeisseli
• Lankaleikkuri
• Juotosrauta + lanka

Osat:

• 3 mm akryylilevy (mikä tahansa valitsemasi väri)
• Vaihdemoottorit (100-200 rpm) x 2
• Pyörät x 2
• Pyörä x1
• M3 x 10 mm mutterit ja pultit x 20 (tai enemmän, jos osa katoaa)
• 6-kennoinen AA-paristopidike x 1 (ei tarvitse, jos käytät 12 voltin paristoa tai li-po-pakettia)
• Servomoottori x 1 (valinnainen)
• M2 x 25 mm mutterit ja pultit x (moottorien kiinnittämiseen)
• Vaihtokytkin x 1
• Eristetty johto (liitäntöihin)

Moottorin suoja:

Työkalut:

• Juotosrauta + lanka
• Rauta
• Minipora tai käsipora
• Kumiset käsineet
• Metallikuorinta
• Pieni muovisäiliö
• Monimittari (testausta varten)
• Pysyvä merkki

Tarvittavat kemikaalit:

• FeCl3 -jauhe TAI liuos
• Asetoni tai ohenne (voi käyttää myös kynsimaalinpoistajaa)

Osat:

• Kaksipuolinen kuparipäällysteinen levy
• Kiiltävä paperi tai valokuvapaperi
• 16 -nastainen IC -liitäntä x 2
• 14 -nastainen IC -liitäntä x 2
• L293D -moottorin ohjain IC x 2
• 74HC04 EI Gate IC x1
• Elektrolyyttikondensaattorit: 100uf, 10uf, 47uf (jokainen X 1)
• 0.1uf keraaminen kondensaattori x 2
• 7805 jännitesäädin IC x 1
• Naarasliitin pitkä tappi X 1
• Naarasliitin, lyhyt tappi x1
• Urosliitin X 1
• Ruuviliittimet (2 -nastainen 3,5 mm: n etäisyys) x 6
• LED x 1
• Vastus (220ohm - 330ohm mikä tahansa) x 1

Vaihe 2: Runko

Voidaksemme asentaa robottimme moottorit, pyörät, anturit jne. Tarvitsemme alustan, joka pitää kaikki asiat paikallaan ja on robotin päärunko. Ostamisen sijaan päätin tehdä sellaisen, johon voi helposti asentaa tarvittavat osat ja muokata sitä tarvittaessa. Menin akryylillä antamaan sille ammattimaisen ilmeen.

Ennen kuin piirsin alustan tietokoneeseen, käytin kynää ja paperia ja piirsin karkean luonnoksen, jossa oli kaikki mitat ja mitat. Se oli ensimmäinen kerta, kun työskentelin akryylin kanssa, joten olin hieman hämmentynyt parametreista ja suunnittelusta, mutta muutaman yrityksen jälkeen ja viitaten "oomlout": n julkaisemaan Instructableen, se ei ollut enää vaikea tehtävä.

Lopullinen malli tehtiin Inkscapessa ja lähetettiin laserleikkaukseen.

Nyt sinun tarvitsee vain ladata tiedostot ja viedä ne palveluntarjoajan pyytämässä muodossa ja saada se laserleikkaukseksi. Tiedosto ''.svg "on tarkoitettu Inkscapelle ja".cdr "Corel -piirustukselle.

InkScapen latauslinkki:

Voit ladata tiedostoja:

Vaihe 3: Aloitetaan kokoonpano

Kerää laserleikatut osat ja edellä mainitut työkalut ja materiaalit.

Vaihe 4: Valmistele ensin moottorisi

Saadaksemme robotin liikkumaan tarvitsemme jonkinlaisia toimilaitteita. Käytämme toimilaitteina vaihteistettuja tasavirtamoottoreita.

Juottaa kahden eri värin (joka on noin 5-6 tuumaa) juotoksia moottoreihin. Tarkista napaisuus kytkemällä johdot akkuun ja tarkistamalla linkous. Jos moottorit pyörivät vastakkaisiin suuntiin, vaihda johdot.

Vaihe 5: Aika 'mutteroida' ja 'pultata' kaikki

Aloita kiinnittämällä sivulevyt pohjalevyyn asettamalla ne aukkoihin. Aseta mutteri T-uraan ja aseta pultti pohjalevyn reiästä ja kiinnitä se ruuvimeisselillä. Älä kiinnitä liian tiukkaan, muuten saatat rikkoa akryylin. Tarkista levyjen suunta (moottorin puoli alaspäin, kuten kuvassa).

Kiinnitä sitten moottorit, pyörä, etulevy, paristopidike ja lopuksi ylälevy

Jos haluat sijoittaa suuren servomoottorin, voit ruuvata sen suoraan annettuun aukkoon tai kiinnittää mikroservon kiinnittämällä ensin servolevy ja sitten servomoottori

Kiinnitä pyörät moottoreihin

Liitä kytkin akkuun kuvan osoittamalla tavalla ja ruuvaa se paikalleen

Kierrä lopuksi arduino/ arduino mega TAI Vadelma pi

Ja olet valmis !!

Vaihe 6: Moottorin suoja/ moottorin ohjainpiiri

Moottorit ovat robotin toimilaitteita, jotka tarvitsevat enemmän tehoa toimintaansa, jota mikrokontrollerimme ei pysty tarjoamaan, joten kytkeminen suoraan siihen voi paistaa sen varmasti. Voidaksemme tarjota moottorille virtaa ja ohjata sen suuntaa ja nopeutta tarvitsemme H-sillan. Mikä on H-silta ja miten se toimii? Luulen, että tämä video vastaa kysymykseesi: Video (video ei ole minun)

Jos uskot tekeväsi kaiken itse, voit myös harkita moottorin ohjainpiirin tekemistä itse sen sijaan, että ostat valmiita. Koska käytän Arduino -korttia, päätin tehdä moottorinsuojuksen katkaisulaudan sijaan.

Kilven etuna murtolevyyn verrattuna on se, että se liitetään helposti Arduino -levyn päälle, mikä säästää tilaa ja johdotus siihen tulee helpoksi ja vähemmän sotkua syntyy.

Tein kaksipuolisen PCB: n (painettu piirilevy) suojan tekemiseksi, koska yksi kerros PCB: tä ei riittänyt kaikkien liitosten tekemiseen. Käytin 'Väriaineen siirto' -menetelmää PCB: n valmistamiseen.

Jos et tiedä miten piirilevyä tehdään, älä huoli, kerron kaikki vaiheet sen tekemisestä.

Vaihe 7: Piirilevyn suunnittelun tekeminen

Ennen kuin teet oman mukautetun piirilevyn, sinun on suunniteltava piirilevyasettelu. Voit suunnitella asettelun käyttämällä kunnollista PCB -suunnitteluohjelmistoa. Minulle seuraavat ovat parhaat PCB -suunnitteluohjelmistot.

• Autodesk EAGLE
• Fritzing

Jotta voit tehdä moottorinsuojuksen, sinun tarvitsee vain ladata tiedostot seuraavissa vaiheissa ja seurata ohjeita.

Vaihe 8: PCB -asettelun tulostaminen

Koska teemme kaksipuolisia piirilevyjä, tarvitsemme kaksi kerrosta 1. Yläkerros 2. Alakerros.

Lataa pdf -tiedostot ja tulosta ne erikseen mille tahansa kiiltävälle paperille (aikakauslehtipaperi sopii myös) lasertulostimella.

Mustesuihkutulostimet eivät toimi, koska sen muste liukenee veteen, joten se ei siirrä mustetta piirilevylle.

Vinkkejä:

• Aseta tulostin korkealle resoluutiolle ennen tulostamista
• Valitse todellinen kokovaihtoehto ennen tulostamista

Miksi tarvitsemme paperia ja mustetta piirilevyn valmistamiseen?

Kuten aiemmin mainittiin, koontimenetelmää kutsutaan väriaineen siirtoksi.

Kuinka se toimii:

1. Ensin otat taulun asettelun kiiltävälle paperille lasertulostimella.
2. Tulostimessa käytetty väriaine on vain muovia, joka sulaa ja tarttuu paperiin.
3. Nyt siirrät väriaineen kuparipinnoitetulle levyllesi raudalla, ts. Sulatat väriaineen uudelleen ja se tarttuu kupariin.
4. Muste toimii suojakerroksena peittämään kupariosan, jota ei pitäisi syövyttää.
5. Koska etsausliuos toimii vain metallilla eikä musteella, siirrät mustetta piirilevyn kuparipuolelle niin, että tietty piirilevyn kuvio syövytetään ja musteosa ei.

Vaihe 9: Leikkaa ja puhdista kuparipäällysteinen

• Ota piirilevy ja merkitse pisteet taululle piirtääksesi viivoja ja leikata ne. Leikkaamiseen voit käyttää Dremeliä tai rautasahaa.
• Puhdista levy leikkaamisen jälkeen saippualla ja metallipesurilla, kunnes levy näyttää kivalta ja kiiltävältä.

Levyn puhdistaminen poistaa sen oksidikerroksen, lian ja rasvan ja paljastaa tuoreen kuparikerroksen, johon väriaine voi tarttua tiukasti.

Vaihe 10: Väriaineen siirtäminen levylle

1. Ota tulostuskerros (ala- tai yläpeili) ja aseta se kuparipinnoitetulle puolelle painettu puoli alaspäin.
2. Kohdista taulu ja painatus. Silitysraudalla voit silittää painetun piirilevyn asettelun levyllesi.
3. Silitetyn asettelun silitys siirtää musteen paperilta piirilevylle.

Vinkkejä:

• Aseta silitysrauta korkeimpaan lämpötilaan (paksu paperi) tai keskikokoiseen
• Jatkuvan lämmön saamiseksi aseta silitysrauta levylle ja paina sitä jonkin verran noin 1-2 minuutin ajan.
• Liikuta silitysrautaa varovasti paperilla noin 2-3 minuuttia.
• Varmista, että kulmat ja sivut lämmittävät kunnolla

Koko prosessin tulisi kestää noin 5-6 minuuttia (voi olla enemmän tai vähemmän paperin paksuudesta ja lämpötilasta riippuen).

Vaihe 11: Taulun paperin poistaminen

Liota levy lämpökäsittelyn jälkeen astiassa vesijohtovedellä noin 5–7 minuuttia. Odota, kunnes paperilla oleva paperi on kastunut, ja hiero sitä varovasti, jotta muste ei poistu, kun hierot paperin aluksella.

Vaihe 12: Toinen kerros

Nyt on aika tehdä toinen kerros. Koska se on kaksipuolinen piirilevy, ylä- ja alakerroksen tulee olla kohdakkain täydellisesti, muuten tulokset eivät ole toivottavia. Kahden kerroksen yhdistämiseen käytetään läpivientejä.

Piirilevyvalmistajilla on koneita, jotka voivat kohdistaa kaksi kerrosta tarkasti. Mutta miten teemme niin tarkan työn kotona? Joten keksin temppun, joka voi ratkaista tämän ongelman. Tasaa kaksi kerrosta seuraavasti:

1. Poraa reikiä piirilevyn kulmiin käyttämällä ensimmäistä kerrosta viitteenä.
2. Ota toisen kerroksen tuloste ja tee reikiä samaan kohtaan kuin edellisen kerroksen kohdalla.
3. Kohdista levy ja painatus siten, että valo kulkee kaikkien reikien läpi.
4. Teippaa sivut teipillä ja tee sama lämpökäsittely: liota levy veteen ja poista paperi

Vaihe 13: Raitojen kiinnittäminen

Joskus väriaine ei siirry kunnolla levylle, mikä johtaa epätäydellisiin liitäntöihin.

Voit korjata tämän ongelman ottamalla terävän pysyvän merkin ja piirtämällä keskeneräiset jäljet.

Vaihe 14: Levyn etsaus

Etsausliuoksia on erilaisia, mutta yleisin on ferrikloridi. Voit saada sen jauheena tai liuoksena.

Ratkaisun tekeminen:

1. Ota muovisäiliö, jossa on vähän vettä. (noin 1,5 dl).
2. Lisää siihen 2-3 ruokalusikallista FeCl3: a ja sekoita hyvin. (lisää aina happoa veteen varovasti sekoittaen)

Kun työskentelet kemikaalien kanssa, muista käyttää käsineitä ja olla hyvin ilmastoidussa tilassa.

Aseta levy liuokseen noin 20-30 minuutiksi. Poista se astiasta noin 20–30 minuutin kuluttua. Jätä se pitkäksi aikaa syövyttää mustesuojatun alueen, joten poista se, kun se on valmis.

Huuhtele levy vedellä etsauksen jälkeen.

Vaihe 15: Poista väriaine

Voit poistaa väriaineen asetonilla tai ohenteella (myös kynsilakanpoistoaine sopii). Ota rauha puuvillaa tai kosteaa kangasta ja liota se hyvin ohenteella/asetonilla. Hiero väriaine pois ja puhdista levy vedellä.

Ja sinulla on kotitekoinen "kaksipuolinen piirilevy".

Vaihe 16: Reikien poraus

Poraa reiät käyttämällä mini -pystyporaa tai käsiporaa.

Käytä 1 mm: n poranterää ruuviliittimien ja jännitesäätimen reikien poraamiseen ja 0,8 mm: n poranterää muihin reikiin

Puhdista pöly porauksen jälkeen.

Vaihe 17: On aika juottaa

Ennen juottamista varmista, että pidät asettelutuloksen mukanasi viitteenä ja tiedät osien sijoittelun. Aloita juottamalla läpiviennit viemällä lanka reikien läpi ja juottamalla molemmin puolin, leikkaa ylimääräinen lanka. Ennen kuin juotat muita osia, käytä monimetriä ja tarkista ylä- ja alakerroksen jälkien jatkuvuus ja tarkista myös oikosulku juottamisen jälkeen."

Juotetaan loput osat. Muista tarkistaa osien napaisuus ja sijoittelu.

Vaihe 18: Tarkista piiri

Ennen kuin asetat IC: t pistorasioihisi ja kytket virran päälle, varmista, ettei niissä ole oikosulkuja, ja tarkista jännite vastaavista nastoista. Jos kaikki on kunnossa, aseta IC: t ja kytke virta virtalähteeseen.

Vaihe 19: Moottorin ohjaimen asennus ja testaus

Kilpi sopii tiiviisti Arduino -korttisi päälle ja piiri tarkistetaan, joten sen virransyöttö ei ole ongelma.

Ennen testausta tarkastellaan moottorin suojuksen rakennetta ja ominaisuuksia.

Rakenne ja ominaisuudet:

• Käyttää kahta L293D H-sillan IC-ohjainta neljän moottorin ohjaamiseen.
• 74HC04-taajuusmuuttaja-IC vähentää h-siltojen ohjaamiseen käytettävien nastojen määrää.
• Erillinen +5V ja GND -kisko.
• Nastat 4 servomoottorin asennusta varten erillisellä virtakiskolla
• Nollaa levy vaihtamalla
• Digitaalisten nastojen määrä jäljellä myös 4 moottorin ohjauksen jälkeen: 6 (2 niistä PWM)

Piirin testaus:

Kytke kaksi moottoria ruuviliitinlähtöihin M1 ja M2, kytke hyppyjohdin ja kytke virtapiiri 9-12 V tasavirtalähteellä (katso kaaviosta napaisuus ja liitännät). Kun olet ladannut TEST -luonnoksen arduino -kortille, kytke moottorin suojus ja kytke virtalähde päälle.

Testaa toinen moottorinohjain kytkemällä moottorit M3- ja M4 -liittimiin ja korvaamalla koodinumerot näillä

• VasenEN = 3
• Vasen nasta = 2
• OikeaEN = 5
• RightPin = 6

Vaihe 20: Saamme sen liikkumaan

On aika herättää robotti elämään

Nyt sinulla on robotti, johon on asennettu kaikki tarvittavat komponentit. Tehdään sen avulla yksinkertainen projekti saadaksemme käsityksen siitä, kuinka nopeasti voit prototyypata mitä tahansa muutamassa minuutissa ilman vaivaa ja sotkua.

Esteitä välttävä robotti on paras aloittaa. Joten selviämme.

Tarvittavat osat:

1. HC -SR04 Ultraääni -anturi
2. Mikroservomoottori (jos sitä ei ole asennettu)
3. Jotkut johdot

Liitännät:

• Liitä anturin Vcc- ja GND -nasta +5 V: n ja GND: n vastaavasti
• Liitä liipaisintappi A1: een ja Echo -nasta A2: een arduinossa
• Aseta J5 -hyppyjohdin suojan päälle ja kytke servo servokiskon nastaan 10 (katso kaavio)
• Asenna anturi servoon

Lataa alla oleva luonnos arduino -taulullesi ja katso, kuinka robotti välttää esteitä.

Joten teit yksinkertaisen autonomisen robotin muutamassa minuutissa.

Vaihe 21: Loppu

Olet valmis!

Nauti leikkimisestä robotin kanssa ja tee hauskoja projekteja sen kanssa. Saatavilla on erilaisia antureita ja kehityskortteja, jotka ovat helppokäyttöisiä ja ymmärrettäviä. Käytä niitä saadaksesi sen liikkumaan haluamallasi tavalla.

Ja jos olet uusi robotti, suosittelen kokeilemaan joitakin johdanto -osassa esitettyjä perusprojekteja.

Se on tässä Instructable -ohjelmassa. Toivottavasti löysit sen mielenkiintoiseksi.

Jos sinulla on epäilyksiä/kysymyksiä rakentamisesta, kysy rohkeasti. Kiitos katsomisesta:)