RC Four Wheel Ground Rover: 11 vaihetta (kuvilla)

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-13 06:57

Tämä on "Monoliitti pyörillä" (kiitos Stanley Kubrickille: D)

Unelmani oli rakentaa kauko -ohjattava maastoauto siitä lähtien, kun aloin tinkimään elektroniikan kanssa, koska langattomat asiat ovat aina kiehtoneet minua. Minulla ei ollut tarpeeksi aikaa ja rahaa rakentaa sitä ennen yliopistoprojektiani. Joten rakensin nelipyöräisen roverin viimeisen vuoden projektilleni. Tässä ohjeessa selitän, kuinka käytin vanhan vahvistimen koteloa roverin rakentamiseen tyhjästä ja miten tein radio -ohjaimen.

Tämä on nelipyöräinen maastoauto, jossa on neljä erillistä käyttömoottoria. Moottorin ohjainpiiri perustuu L298N: ään ja RF -ohjaus perustuu Holtek -puolijohteen HT12E- ja HT12D -pariin. Se ei käytä Arduinoa tai muita mikro -ohjaimia. Valmistamani versio käyttää halpaa 433 MHz: n ISM -kaistan ASK -lähetin- ja vastaanotinparia langatonta käyttöä varten. Roveria ohjataan neljällä painikkeella ja ajotapa on tasauspyörästö. Säätimen kantama on noin 100 m avoimessa tilassa. Aloitetaan rakentaminen nyt.

(Kaikki kuvat ovat korkealla resoluutiolla. Avaa ne uudella välilehdellä, jos haluat korkean resoluution.)

Vaihe 1: Tarvittavat osat ja työkalut

• 4 x 10 cm x 4 cm renkaat, joissa on 6 mm: n reiät (tai pyörät, jotka ovat yhteensopivia käytössä olevien moottoreiden kanssa)
• 4 x 12 V, 300 tai 500 RPM vaihteistomoottoria 6 mm: n akselilla
• 1 x sopivan kokoinen metallikotelo (käytin uudelleen vanhaa metallikoteloa)
• 4 x L -muotoiset moottoripuristimet
• 2 x 6 V 5 Ah, lyijyakut
• 1 x 9V akku
• 1 x L298N -moottorin ohjainkortti tai paljas IC
• 1 x 433 MHz lähetin
• 2 x 433 MHz vastaanotin (yhteensopiva)
• 4 x 12 mm painonapit
• 1 x DC -tynnyrin liitin
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolyyttikondensaattoria
• 7 x 100 nF keraamiset kondensaattorit
• 4 x 470R vastukset
• 1 x 51K vastus (tärkeä)
• 1 x 680R vastus
• 1 x 1 miljoonan resisitori (tärkeä)
• 1 x 7805 tai LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -nastaiset ruuviliittimet
• 1 x SPDT -keinukytkin
• 1 x mattamusta maali
• LEDit, johdot, yleiset piirilevyt, IC -pistorasiat, kytkimet, porakone, Dremel, hiekkapaperit ja muut työkalut

Osat, kuten moottorit, pyörät, puristimet jne., Voidaan valita tarpeidesi mukaan.

Vaihe 2: Moottoriajurin kaavio

HT12D on 12-bittinen dekooderi, joka on sarjatulon ja rinnakkaislähdön dekooderi. HT12D: n tulotappi kytketään vastaanottimeen, jossa on sarjalähtö. 12-bittisten joukossa 8 bittiä ovat osoitebittejä ja HT12D dekoodaa tulon, jos vain jos saapuva data vastaa sen nykyistä osoitetta. Tästä on hyötyä, jos haluat käyttää monia laitteita samalla taajuudella. Voit käyttää osoitteen arvon asettamiseen 8 -nastaista DIP -kytkintä. Mutta juotin ne suoraan GND: hen, joka antaa osoitteen 00000000. HT12D toimii tässä 5 V: n jännitteellä ja Rosc -arvo on 51 KΩ. Vastuksen arvo on tärkeä, koska sen muuttaminen voi aiheuttaa ongelmia dekoodauksessa.

433 MHz: n vastaanottimen lähtö on kytketty HT12D: n tuloon ja neljä ulostuloa on kytketty L298 2A dual H-bridge -ohjaimeen. Kuljettaja tarvitsee jäähdytyselementin asianmukaiseen lämmönpoistoon, koska se voi tulla erittäin kuumaksi.

Kun painan kaukosäätimen vasenta painiketta, haluan, että M1 ja M2 kulkevat vastakkaiseen suuntaan kuin M3 ja M4, ja päinvastoin oikeanpuoleiseen käyttöön. Eteenpäin ajettaessa kaikkien moottorien on pyöritettävä samaan suuntaan. Tätä kutsutaan differentiaalikäytöksi ja sitä käytetään taistelutankkeissa. Siksi tarvitsemme vain yhden nastan ohjaamiseen, mutta neljä samanaikaisesti. Tämä ei onnistu SPST -painikkeilla, jotka minulla on, ellei sinulla ole SPDT -kytkimiä tai ohjaussauvaa. Ymmärrät tämän katsomalla yllä olevaa logiikkataulukkoa. Vaadittu logiikka saavutetaan lähettimen päässä seuraavassa vaiheessa.

Koko kokoonpano saa virtansa kahdesta 6V, 5Ah lyijyakusta, jotka on järjestetty sarjaan. Näin meillä on runsaasti tilaa akkujen asettamiseen kotelon sisään. Mutta on parempi, jos löydät Li-Po-akut 12 V: n alueella. DC-tynnyripistoketta käytetään Pb-happoakkujen liittämiseen ulkoiseen laturiin. 5 V HT12D: lle luodaan käyttämällä 7805 -säädintä.

Vaihe 3: Moottorin ohjaimen rakentaminen

Käytin perfboard -levyä kaikkien komponenttien juottamiseen. Aseta komponentit ensin tavalla, joka on helpompi juottaa ilman monia hyppyjä. Tämä on kokemuskysymys. Kun sijoitus on tyydyttävä, juota jalat ja leikkaa ylimääräiset osat pois. Nyt on aika reitittää. Olet saattanut käyttää automaattisen reitittimen ominaisuutta monissa piirilevyjen suunnitteluohjelmistoissa. Sinä olet reititin täällä. Käytä logiikkaasi parhaaseen reititykseen käyttämällä mahdollisimman vähän hyppyjä.

Käytin IC -liitäntää RF -vastaanottimessa sen sijaan, että juottaisin sitä suoraan, koska voin käyttää sitä myöhemmin. Koko levy on modulaarinen, joten voin purkaa ne helposti tarvittaessa myöhemmin. Modulaarisuus on yksi harrastuksistani.

Vaihe 4: RF -kauko -ohjaimen kaavio

Tämä on 4 -kanavainen RF -kaukosäädin roverille. Kaukosäädin perustuu HT12E- ja HT12D-laitteisiin, 2^12-sarjan kooderi-dekooderipariin Holtek-puolijohteesta. RF-viestintä on mahdollista 433 MHz: n ASK-lähetin-vastaanotinparin avulla.

HT12E on 12-bittinen enkooderi ja pohjimmiltaan rinnakkaiset tulo- ja sarjalähtökooderit. Kahdeksasta bitistä 8 bittiä ovat osoitebittejä, joita voidaan käyttää useiden vastaanottimien ohjaamiseen. Nastat A0-A7 ovat osoitetulonappeja. Oskillaattorin taajuuden tulisi olla 3 KHz 5 V: n toiminnalle. Tällöin Rosc -arvo on 1,1 MΩ 5 V: lle. Haastamme 9 V: n akun, ja siksi Rosc -arvo on 1 MΩ. Katso tietosivulta tarkat oskillaattorin taajuudet ja vastukset, joita käytetään tietyllä jännitealueella. AD0-AD3 ovat ohjausbittituloja. Nämä tulot ohjaavat HT12D-dekooderin D0-D3-lähtöjä. Voit kytkeä HT12E: n lähdön mihin tahansa lähetysmoduuliin, joka hyväksyy sarjatietoja. Tässä tapauksessa liitämme ulostulon 433 MHz: n lähettimen tulonastaan.

Meillä on neljä kauko -ohjattavaa moottoria, joista molemmat on kytketty rinnakkain differentiaalikäyttöä varten, kuten edellisessä lohkokaaviossa näkyy. Halusin ohjata differentiaalikäytön moottoreita neljällä SPST-painikkeella, jotka ovat yleisesti saatavilla. Mutta on ongelma. Emme voi ohjata (tai ottaa käyttöön) useita HT12E-anturin kanavia vain SPST-painikkeilla. Tässä loogiset portit tulevat peliin. Yksi 4069 CMOS NOR ja yksi 4077 NAND muodostavat logiikka -ajurin. Jokaisella painikkeiden painalluksella logiikkayhdistelmä tuottaa tarvittavat signaalit kooderin useille tulonappeille (tämä oli intuitiivinen ratkaisu pikemminkin kuin kokeilemalla, kuten "hehkulamppu!"). Näiden logiikkaporttien lähtö on kytketty HT12E: n tuloihin ja lähetetty sarjaan lähettimen kautta. Vastaanotettuaan signaalin HT12D dekoodaa signaalin ja vetää lähtönastat vastaavasti, mikä ajaa sitten L298N: tä ja moottoreita.

Vaihe 5: RF -kaukosäätimen rakentaminen

Käytin kauko -ohjaimessa kahta erillistä perfboard -kappaletta; yksi painikkeille ja toinen logiikkapiirille. Kaikki levyt ovat modulaarisia, joten ne voidaan irrottaa ilman juottamista. Lähetinmoduulin antennitappi on liitetty ulkoiseen teleskooppiantenniin, joka on pelastettu vanhasta radiosta. Mutta voit käyttää yhtä lankapalaa siihen. Kaukosäädin käyttää suoraan 9V paristoa.

Kaikki oli pakattu pieneen muovilaatikkoon, jonka löysin roskakorista. Ei paras tapa tehdä kaukosäädin, mutta se palvelee tarkoitusta.

Vaihe 6: Kaukosäätimen maalaus

Kaikki oli pakattu sisälle painikkeilla, DPDT-kytkimellä, virran merkkivalolla ja antennilla. Porasin muutaman reiän lähettimen lähelle, koska huomasin, että se kuumenee hieman pitkän käytön jälkeen. Joten reiät tarjoavat jonkin verran ilmavirtaa.

Oli virhe leikata suuri suorakaiteen muotoinen reikä päälle pienen neljän aukon sijaan. Ehkä ajattelin jotain muuta. Viimeistelyyn käytin metallista hopeamaalia.

Vaihe 7: Alustan rakentaminen

Käytin roverin alustana vanhaa vahvistimen metallikoteloa. Sen alla oli reikiä, ja joitakin niistä piti laajentaa poralla, mikä helpotti moottoripuristimien kiinnittämistä. Sinun on löydettävä jotain vastaavaa tai tehtävä se käyttämällä peltiä. Suorakulmaisissa moottoripuristimissa (tai L -puristimissa) on kuusi ruuvinreikää. Koko kokoonpano ei ollut niin tukeva, koska levyn paksuus oli pieni, mutta tarpeeksi kestämään kaiken paristojen ja kaiken painon. Moottorit voidaan kiinnittää puristimiin käyttämällä tasavirtamoottorien mukana toimitettuja muttereita. Moottorin akselissa on kierrereikä pyörien kiinnittämistä varten.

Käytin 300 rpm tasavirtamoottoria muovisella vaihteistolla. Muoviset vaihteistot (vaihteet ovat edelleen metallia) ovat halvempia kuin Johnsonin vaihteistot. Mutta ne kuluvat nopeammin ja niillä ei ole niin paljon vääntöä. Ehdotan, että käytät Johnsonin vaihteistomoottoreita, joiden kierrosluku on 500 tai 600. 300 kierrosta minuutissa ei riitä hyvään nopeuteen.

Kukin moottori on juotettava 100 nF keraamisilla kondensaattoreilla, jotta moottorien sisällä olevat kipinät vähenevät. Se takaa moottorien paremman käyttöiän.

Vaihe 8: Rungon maalaus

Maalaus on helppoa ruiskumaalipurkeilla. Käytin mattamustaa koko rungossa. Sinun on puhdistettava metallirunko hiekkapaperilla ja poistettava kaikki vanhat maalikerrokset paremman viimeistelyn saavuttamiseksi. Levitä kaksi kerrosta pitkän käyttöiän ajan.

Vaihe 9: Testaus ja viimeistely

Olin todella innoissani nähdessäni, että kaikki toimi moitteettomasti ensimmäisellä kerralla, kun testasin sitä. Luulen, että tämä oli ensimmäinen kerta, kun jotain tällaista tapahtui.

Käytin tiffin -laatikkoa pitämään kuljettajalaudan sisällä. Koska kaikki on modulaarista, kokoaminen on helppoa. RF -vastaanottimen antennijohto liitettiin teräslanka -antenniin rungon ulkopuolella.

Kaikki näytti hienolta koottuna, aivan kuten odotin.

Vaihe 10: Katso se toiminnassa

Yllä on, kun käytin roveria GPS + kiihtyvyysmittarimoduulin kuljettamiseen toiseen projektiin. Ylälevyssä on GPS, kiihtyvyysmittari, RF -lähetin -vastaanotin ja kotitekoinen Arduino. Alla on moottorin ohjainkortti. Näet kuinka Pb-happoakut on sijoitettu sinne. Siellä on tilaa heille, vaikka tiffin -laatikko on keskellä.

Katso rover toiminnassa videolta. Video on hieman epävakaa, kun otin sen puhelimella.

Vaihe 11: Parannuksia

Kuten aina sanon, parantamisen varaa on aina. Tein vain perus RC -roverin. Se ei ole tarpeeksi voimakas kantamaan painoja, väistämään esteitä eikä myöskään nopea. RF -ohjaimen kantama on rajoitettu noin 100 metriin avoimessa tilassa. Sinun pitäisi yrittää ratkaista kaikki nämä haitat, kun rakennat sellaisen; älä vain kopioi sitä, ellet rajoita osien ja työkalujen saatavuutta. Tässä muutamia parannusehdotuksiani sinulle.

• Käytä Johnsonin metallivaihteistomoottoreita, joiden nopeus on 500 tai 600 r / min, nopeuden ja vääntömomentin tasapainottamiseksi. Ne ovat todella tehokkaita ja voivat tuottaa jopa 12 kg vääntöä 12 V: n jännitteellä. Mutta tarvitset yhteensopivan moottoriajurin ja akut suurille virroille.
• Käytä moottoria PWM -ohjaukseen mikro -ohjaimella. Näin voit hallita roverin nopeutta. Tarvitaan erillinen kytkin nopeuden säätöön kauko -ohjaimen päässä.
• Käytä parempaa ja tehokkaampaa radiolähetin- ja vastaanotinparia suuremman toiminta -alueen saavuttamiseksi.
• Vahva runko, joka on todennäköisesti valmistettu alumiinista, yhdessä jousien iskunvaimentimien kanssa.
• Pyörivä robottialusta robottivarsien, kameroiden ja muiden asioiden kiinnittämiseen. Voidaan tehdä rungon päällä olevasta servosta.

Aion rakentaa 6 -pyöräisen roverin, jolla on kaikki edellä mainitut ominaisuudet, ja jota käytetään yleiskäyttöisenä rover -alustana. Toivottavasti pidit tästä projektista ja opit jotain. Kiitos kun luit:)