HackerBoxes 0013: autosport: 12 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

AUTOSPORT: Sel kuul uurivad HackerBox häkkerid autoelektroonikat. See juhend sisaldab teavet HackerBoxes #0013 -ga töötamiseks. Kui soovite iga kuu saada sellist postkasti otse oma postkasti, siis nüüd on aeg tellida leht HackerBoxes.com ja liituda revolutsiooniga!

Selle HackerBoxi teemad ja õpieesmärgid:

• NodeMCU kohandamine Arduino jaoks
• 2WD autokomplekti kokkupanek
• NodeMCU juhtmestik 2WD autokomplekti juhtimiseks
• NodeMCU juhtimine WiFi kaudu, kasutades Blynkit
• Andurite kasutamine autonoomseks navigeerimiseks
• Töö autode rongidiagnostikaga (OBD)

HackerBoxes on igakuine tellimuste kasti teenus DIY elektroonika ja arvutitehnoloogia jaoks. Oleme harrastajad, tegijad ja eksperimenteerijad. Häkkida planeeti!

1. samm: häkkerkastid 0013: karbi sisu

• HackerBoxes #0013 kogutav viitekaart
• 2WD auto šassii komplekt
• NodeMCU WiFi protsessori moodul
• Mootori kilp NodeMCU jaoks
• Mootorikilbi hüppajaplokk
• Aku kast (4 x AA)
• HC-SR04 ultraheli kaugusandur
• TCRT5000 IR peegeldumisandurid
• DuPont naiste-naiste džemprid 10cm
• Kaks punast lasermoodulit
• Mini-ELM327 pardadiagnostika (OBD)
• Eksklusiivne võidusõidu kleebis HackerBoxes

Mõned muud asjad, mis aitavad:

• Neli AA patareid
• Kahepoolne vahtlint või takjaribad
• microUSB kaabel
• Nutikas telefon või tahvelarvuti
• Arduino IDE -ga arvuti

Kõige tähtsam on see, et vajate seiklustunnet, isetegemise vaimu ja häkkerite uudishimu. Hardcore harrastajate elektroonika ei ole alati lihtne, kuid kui te jätkate ja naudite seiklust, võib teie projektide püsivusest ja toimimisest saada palju rahulolu. Tehke lihtsalt iga samm aeglaselt, arvestage üksikasjadega ja ärge kartke abi küsida.

2. samm: autoelektroonika ja isesõitvad autod

Autoelektroonika on mis tahes maanteesõidukites kasutatav elektrooniline süsteem. Nende hulka kuuluvad arvutid, telemaatika, autosisesed meelelahutussüsteemid jne. Autoelektroonika sai alguse vajadusest juhtida mootoreid. Esimesi kasutati mootori funktsioonide juhtimiseks ja neid nimetati mootori juhtseadmeteks (ECU). Kuna elektroonilisi juhtelemente hakati kasutama rohkem autotööstuses, omandas lühend ECU üldisema tähenduse "elektrooniline juhtseade" ja seejärel töötati välja konkreetsed ekud. Nüüd on ECU -d modulaarsed. Kaks tüüpi hõlmavad mootori juhtimismooduleid (ECM) või ülekande juhtmooduleid (TCM). Kaasaegsel autol võib olla kuni 100 eküüd.

Raadio teel juhitavad autod (R/C autod) on autod või veoautod, mida saab kaugjuhtimisega juhtida spetsiaalse saatja või kaugjuhtimispuldi abil. Mõistet "R/C" on kasutatud nii "kaugjuhitava" kui ka "raadio teel juhitava" tähenduses, kuid tänapäeval tähistab "R/C" tavaline kasutamine tavaliselt sõidukeid, mida juhitakse raadiosagedusliku lingi kaudu.

Autonoomne auto (juhita auto, isesõitv auto, robotauto) on sõiduk, mis on võimeline ilma inimese panuseta tundma oma keskkonda ja navigeerima. Autonoomsed autod suudavad ümbrust tuvastada, kasutades erinevaid tehnikaid, nagu radar, lidar, GPS, odomeetria ja arvutinägemine. Täiustatud juhtimissüsteemid tõlgendavad sensoorset teavet, et tuvastada sobivad navigeerimisteed, samuti takistused ja asjakohased märgid. Autonoomsetel autodel on juhtimissüsteemid, mis on võimelised sensoorseid andmeid analüüsima, et teha vahet erinevate maanteel asuvate autode vahel, mis on väga kasulik soovitud sihtkohta viiva tee kavandamisel.

Samm: Arduino NodeMCU jaoks

NodeMCU on avatud lähtekoodiga asjade Interneti platvorm. See sisaldab püsivara, mis töötab Espressif Systems'i ESP8266 Wi-Fi SoC-ga, ja ESP-12 moodulil põhinevat riistvara.

Arduino IDE -d saab nüüd hõlpsasti laiendada, et toetada NodeMCU moodulite programmeerimist, nagu oleksid need mis tahes muu Arduino arendusplatvormid.

Alustamiseks veenduge, et teil oleks installitud Arduino IDE (www.arduino.cc) ja draiverid kasutatavale NodeMCU moodulile sobiva Serial-USB kiibi jaoks. Praegu sisaldab enamik NodeMCU mooduleid CH340 jada-USB kiipi. CH340 kiipide tootjal (WCH.cn) on draiverid saadaval kõigi populaarsete operatsioonisüsteemide jaoks. Vaadake nende saidi Google'i tõlkelehte.

Käivitage Ardino IDE, minge eelistustesse ja leidke väli "Juhatuse halduri täiendavad URL -id"

Kleepige see URL:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

ESP8266 juhatuse halduri installimiseks.

Pärast installimist sulgege IDE ja seejärel taaskäivitage.

Nüüd ühendage NodeMCU moodul arvutiga, kasutades microUSB -kaablit (nagu enamik mobiiltelefone ja tahvelarvuteid).

Valige Arduino IDE tahvli tüübiks NodeMCU 1.0

Meile meeldib alati laadida ja katsetada uue Arduino tahvli vilkumisdemot, et saada kindlustunnet, et kõik töötab õigesti. NodeMCU pole erand, kuid peate enne kompileerimist ja üleslaadimist muutma LED -i tihvti pin13 -lt pin16 -le. Veenduge, et see kiirtest töötab õigesti, enne kui asute Arduino NodeMCU -ga midagi keerukamat tegema.

Siin on juhend, mis läbib Arduino NodeMCU seadistusprotsessi koos mõne erineva rakenduse näitega. See on siin eesmärgist pisut eksinud, kuid ummikseisu korral võib abi olla mõne teise vaatenurga vaatamisest.

Samm 4: 2WD auto šassii komplekt

2WD auto šassii komplekti sisu:

• Alumiiniumist korpus (värvid erinevad)
• Kaks FM90 alalisvoolumootorit
• Kaks ratast kummist rehvidega
• Vabakäigu ratas
• Riistvara kokkupanek
• Paigaldusriistad

FM90 alalisvoolumootorid näevad välja nagu mikroservod, kuna need on ehitatud samasse plastkorpusesse nagu tavalised mikroservod, näiteks FS90, FS90R või SG92R. FM90 ei ole aga servo. FM90 on alalisvoolumootor, millel on plastikust käigukast.

FM90 mootori pöörlemiskiirust reguleerivad toitejuhtmed impulsi laiuse moduleerimise (PWM) abil. Suunda juhitakse toite polaarsuse vahetamisega nagu iga harjatud alalisvoolumootoriga. FM90 võib töötada 4-6 volti alalisvoolul. Kuigi see on väike, tõmbab see piisavalt voolu, nii et seda ei tohiks juhtida otse mikrokontrolleri tihvtist. Kasutada tuleks mootorsõidukijuhti või H-silda.

FM90 alalisvoolumootori andmed:

• Mõõtmed: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 tolli x 0,49 tolli x 1,2 tolli
• Liinide arv: 21
• Kaal: 8,4 g
• Kiirus tühikäigul: 110 p / min (4,8 v) / 130 p / min (6 v)
• Jooksev vool (koormuseta): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Maksimaalne pidurdusmoment (4,8 V): 1,3 kg/cm/18,09 oz/in
• Maksimaalne pidurdusmoment (6 v): 1,5 kg/cm/20,86 oz/tolli
• Seismisvool: 550mA (4,8v) / 650mA (6v)

5. samm: auto šassii: mehaaniline kokkupanek

Autode šassii saab hõlpsasti kokku panna vastavalt sellele skeemile.

Pange tähele, et riistvara on kaks väikest kotti. Üks sisaldab paigaldusriistvara, millel on kuus messingist 5 mm-M3 eraldusvõimet koos sobivate kruvide ja mutritega. See kinnitusvahend võib olla kasulik kontrollerite, andurite ja muude esemete šassiile paigaldamise hilisemates etappides.

Selle sammu jaoks kasutame montaažiriistvara, mis sisaldab:

• Neli õhukest M2x8 polti ja väikesed vastavad mutrid mootorite kinnitamiseks
• Neli paksemat M3x10 polti ja suuremad vastavad mutrid ratta kinnitamiseks
• Kaks jämeda keermega PB2.0x8 kruvi rataste mootoritele kinnitamiseks

Pange tähele, et FM90 mootorid on paigutatud nii, et juhtmete juhtmed ulatuvad kokkupandud šassii tagaosast välja.

6. samm: auto šassii: lisage toiteplokk ja kontroller

ESP-12E mootorikaitseplaat toetab otse NodeMCU mooduli ühendamist. Mootori kilp sisaldab L293DD tõuketõmbega mootorijuhi kiipi (andmeleht). Mootori juhtmete juhtmed tuleb ühendada mootorikilbi A+/A- ja B+/B- kruviklemmidega (pärast pistikute eemaldamist). Aku juhtmed tuleb ühendada aku sisendkruvi klemmidega.

Kui üks ratas pöörab vales suunas, saab kruviklemmidel vastava mootori juhtmed vahetada või suunabitti koodis ümber pöörata (järgmine samm).

Aku sisendtoite aktiveerimiseks on mootorikilbil plastist toitenupp. Jumperplokki saab kasutada toite suunamiseks mootorikilbilt NodeMCU -sse. Kui hüppaplokk pole paigaldatud, saab NodeMCU end USB -kaabli abil toita. Kui hüppajaplokk on paigaldatud (nagu näidatud), toidab akusid mootorid ja juhitakse ka NodeMCU moodulile.

Mootorikilbi ja akupaki saab šassiile kinnitada, joondades kruviavad alumiiniumkorpuses olevate avadega. Siiski on meil lihtsam neid lihtsalt šassiile kinnitada, kasutades kahepoolset vahtteipi või kleepuvaid takjaribasid.

7. samm: autokere: programmeerimine ja WiFi juhtimine

Blynk on platvorm, millel on iOS- ja Android -rakendused Arduino, Raspberry Pi ja muu riistvara juhtimiseks Interneti kaudu. See on digitaalne armatuurlaud, kus saate oma projektile graafilise liidese luua, lihtsalt vidinaid lohistades. Kõigi seadistamine on tõesti lihtne ja hakkate kohe nokitsema. Blynk viib teid võrku ja on valmis teie asjade Interneti jaoks.

Siin sisalduv HBcar.ino Arduino skript näitab, kuidas liita nelja nupuga (edasi, tagasi, paremale ja vasakule) Blynk projektis, et juhtida 2WD auto šassii mootoreid.

Enne kompileerimist tuleb programmis muuta kolme stringi:

• WiFi SSID (teie WiFi-pöörduspunkti jaoks)
• WiFi parool (teie WiFi-pöörduspunkti jaoks)
• Blynk autoriseerimismärk (teie Blynk projektist)

Näidiskoodi järgi pange tähele, et L293DD kiip mootorikilbil on ühendatud järgmiselt:

• GPIO tihvt 5 mootori A kiiruse jaoks
• GPIO tihvt 0 mootori A suuna jaoks
• GPIO tihvt 4 mootori B kiiruse jaoks
• GPIO tihvt 2 mootori B suuna jaoks

8. samm: autonoomse navigeerimise andurid: ultrahelivahemiku leidja

Ultraheli kaugusmõõtur HC-SR04 (andmeleht) võimaldab mõõta umbes 2–400 cm täpsusega kuni 3 mm. HC-SR04 moodul sisaldab ultraheli saatjat, vastuvõtjat ja juhtimisahelat.

Pärast nelja naissoost naissoost džemprite kinnitamist HC-SR04 tihvtide külge võib mõne teibi mähkimine pistikute ümber aidata isoleerida ühendusi lühiselt alumiiniumist šassiile ja pakkuda ka painduvat massi, et kiiluda esipaneeli esipessa. šassii nagu näidatud.

Selles näites saab HC-SR04 neli tihvti ühendada mootorikilbiga:

• VCC (mudelil HC-SR04) kuni VIN (mootorikilbil)
• Päästik (mudelil HC-SR04) kuni D6 (mootorikilbil)
• Kaja (mudelil HC-SR04) kuni D7 (mootorikilbil)
• GND (mudelil HC-SR04) kuni GND (mootorikilbil)

VIN annab HC-SR04-le umbes 6VDC, mis vajab ainult 5V. Siiski tundub, et see töötab hästi. Teine saadaval olev toiteliin (3,3 V) on mõnikord piisav HC-SR04 mooduli toiteks (proovige kindlasti), kuid mõnikord ei piisa sellest pingest.

Kui see on ühendatud, proovige HC-SR04 toimimise testimiseks näidiskoodi NodeMCUping.ino. Kaugus andurist mis tahes objektini on trükitud jadamonitorile (9600 tahvlile) sentimeetrites. Hankige meie joonlaud ja kontrollige täpsust. Muljetavaldav kas pole?

Nüüd, kui teil on see vihje, proovige kokkupõrkeid vältiva autonoomse sõiduki jaoks midagi sellist:

1. edasi, kuni kaugus on <10 cm
2. peatada
3. tagurdage väike vahemaa (valikuline)
4. pöörake juhuslikku nurka (aeg)
5. jätkake sammuga 1

Üldise taustateabe saamiseks on siin õppevideo, mis on täis HC-SR04 mooduli kasutamise üksikasju.

9. samm: autonoomse navigeerimise andurid: infrapuna (IR) peegelduvus

IR -peegeldava anduri moodul kasutab värvi ja kauguse tuvastamiseks TCRT5000 (andmelehte). Moodul kiirgab IR -valgust ja tuvastab seejärel peegelduse. Tänu selle võimele tajuda, kas pind on valge või must, kasutatakse seda andurit sageli robotite ja automaatse andmete registreerimise järel kommunaalteenuste arvestitel.

Mõõtmiskauguste vahemik on 1 mm kuni 8 mm ja keskpunkt on umbes 2,5 mm. Tundlikkuse reguleerimiseks on pardal ka potentsiomeeter. IR -diood kiirgab pidevalt IR -valgust, kui moodul on vooluvõrku ühendatud. Kui kiirgavat infrapunavalgust ei peegeldata, on triood väljalülitatud olekus, mistõttu digitaalne (D0) väljund näitab loogikat LOW.

10. samm: laserkiired

Neid tavalisi 5 mW 5 V lasermooduleid saab kasutada punaste laserkiirte lisamiseks peaaegu kõigele, millel on saadaval 5 V võimsus.

Pange tähele, et neid mooduleid saab kergesti kahjustada, nii et HackerBox #0013 sisaldab varundamiseks paari. Olge oma lasermoodulitega ettevaatlik!

11. samm: autode pardadiagnostika (OBD)

Pardadiagnostika (OBD) on autotööstuses kasutatav termin, mis viitab sõiduki enesediagnostikale ja aruandlusvõimele. OBD -süsteemid annavad sõiduki omanikule või remonditehnikule juurdepääsu sõiduki erinevate alamsüsteemide olekule. OBD kaudu kättesaadava diagnostilise teabe hulk on olnud väga erinev alates selle kasutuselevõtust 1980. aastate alguses sõidukisiseste arvutite versioonides. OBD varased versioonid valgustaksid probleemi avastamisel lihtsalt rikke märgutuld, kuid ei annaks teavet probleemi olemuse kohta. Kaasaegsed OBD-rakendused kasutavad standardiseeritud digitaalsideporti, et pakkuda reaalajas andmeid lisaks standardsele diagnostikakoodide seeriale või DTC-le, mis võimaldavad kiiresti tuvastada ja kõrvaldada sõiduki rikkeid.

OBD-II on nii võimekuse kui ka standardimise täiustamine. OBD-II standard määrab kindlaks diagnostilise pistiku tüübi ja selle pistiku, olemasolevad elektrilised signaaliprotokollid ja sõnumivormingu. Samuti pakub see nimekirja jälgitavatest sõiduki parameetritest ja nende andmete kodeerimist. Pistikus on tihvt, mis annab skaneerimisvahendile toite sõiduki akust, mis välistab vajaduse skannimisriista eraldi toiteallikaga ühendada. OBD-II diagnostika veakoodid on neljakohalised ja nende ees on täht: P mootori ja jõuülekande (jõuülekanne), B kere, C šassii ja U võrgu jaoks. Tootjad võivad oma konkreetsele OBD-II rakendusele lisada ka kohandatud andmeparameetreid, sealhulgas reaalajas andmete päringuid ja veakoode.

ELM327 on programmeeritud mikrokontroller, mis ühendab enamiku kaasaegsete autode pardadiagnostika (OBD) liidest. Käsuprotokoll ELM327 on üks populaarsemaid PC-OBD liidesestandardeid ja seda rakendavad ka teised müüjad. Algne ELM327 on rakendatud Microchip Technology PIC18F2480 mikrokontrolleril. ELM327 võtab madala taseme protokolli ja esitab lihtsa liidese, mida saab helistada UART-i kaudu, tavaliselt käeshoitava diagnostikavahendi või arvutiprogrammiga, mis on ühendatud USB, RS-232, Bluetoothi või Wi-Fi kaudu. Sellise tarkvara funktsioon võib hõlmata täiendavaid sõiduki mõõteriistu, veakoodidest teatamist ja veakoodide kustutamist.

Kuigi pöördemoment on ilmselt kõige tuntum, on ELM327 -ga võimalik kasutada palju rakendusi.

12. samm: hävitage planeet

Täname, et jagasite meie seiklust autoelektroonikas. Kui teile on see juhendamine meeldinud ja soovite, et selline elektroonikaprojektide kast saadetaks teile iga kuu otse postkasti, siis liituge meiega, tellides SIIT.

Võtke ühendust ja jagage oma edu allolevates kommentaarides ja/või HackerBoxesi Facebooki lehel. Kindlasti andke meile teada, kui teil on küsimusi või vajate abi. Täname, et olete osa HackerBoxesist. Palun jätke oma ettepanekud ja tagasiside tulemas. HackerBoxes on teie kastid. Teeme midagi suurepärast!