RC neljarattaline Ground Rover: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

See on "Monoliit ratastel" (tänu Stanley Kubrickile: D)

Alates sellest ajast, kui hakkasin elektroonikaga nokitsema, oli minu unistus ehitada kaugjuhtimisega rover, sest traadita asjad on mind alati paelunud. Mul ei olnud piisavalt aega ja raha selle ehitamiseks kuni kolledži projekti jaoks. Nii ehitasin oma viimase aasta projekti jaoks neljarattalise roveri. Selles juhendis selgitan, kuidas ma kasutasin vana võimendi korpust, et ehitada rover nullist üles ja kuidas raadiokontrollerit valmistada.

See on neljarattaline maapealne rover, millel on neli eraldi veomootorit. Mootori juhtskeem põhineb L298N -l ja raadiosagedusjuhtimine põhineb Holteki pooljuhtide paaril HT12E ja HT12D. See ei kasuta Arduinot ega muid mikrokontrollereid. Minu tehtud versioon kasutab traadita ühenduse jaoks odavat 433 MHz ISM sagedusala ASK saatja ja vastuvõtja paari. Roverit juhitakse nelja nupuga ja sõidumeetodiks on diferentsiaalkäik. Kontrolleri tööulatus on avatud ruumis umbes 100 m. Hakkame nüüd ehitama.

(Kõik pildid on kõrge eraldusvõimega. Avage need uue eraldusvõimega suure eraldusvõimega.)

Samm: vajalikud osad ja tööriistad

• 4 x 10 cm x 4 cm rattad 6 mm avadega (või need, mis ühilduvad teie olemasolevate mootoritega)
• 4 x 12V, 300 või 500 p / min käigukastiga mootoreid 6 mm võlliga
• 1 x sobiva suurusega metallkarp (kasutasin vana metallkorpust uuesti)
• 4 x L -kujulised mootoriklambrid
• 2 x 6V 5Ah, pliiakud
• 1 x 9V aku
• 1 x L298N mootori juhtplaat või tühi IC
• 1 x 433MHz saatja
• 2 x 433 MHz vastuvõtja (ühilduv)
• 4 x 12 mm nuppe
• 1 x DC tünnipistik
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolüütkondensaatorit
• 7 x 100 nF keraamilised kondensaatorid
• 4 x 470R takistid
• 1 x 51K takisti (oluline)
• 1 x 680R takisti
• 1 x 1M resisitor (oluline)
• 1 x 7805 või LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2pin kruviklemmid
• 1 x SPDT kiiklüliti
• 1 x matt must värv
• LEDid, juhtmed, tavalised trükkplaadid, IC -pistikupesad, lülitid, puur, Dremel, liivapaberid ja muud tööriistad

Selliseid osi nagu mootorid, rattad, klambrid jne saab valida vastavalt teie vajadustele.

2. samm: mootorijuhi skeem

HT12D on 12-bitine dekooder, mis on sisend-paralleelse väljundi dekooder. HT12D sisendtipp ühendatakse jada väljundiga vastuvõtjaga. 12-bitiste hulgas on 8 bitti aadressibitte ja HT12D dekodeerib sisendi ainult siis, kui sissetulevad andmed vastavad selle praegusele aadressile. See on kasulik, kui soovite töötada paljude seadmetega samal sagedusel. Aadressi väärtuse määramiseks võite kasutada 8 -kontaktilist DIP -lülitit. Aga ma jootsin need otse GND -le, mis annab aadressi 00000000. HT12D töötab siin 5 V juures ja Rosci väärtus on 51 KΩ. Takisti väärtus on oluline, kuna selle muutmine võib põhjustada dekodeerimise probleeme.

433 MHz vastuvõtja väljund on ühendatud HT12D sisendiga ja neli väljundit on ühendatud L298 2A kahekordse H-silla draiveriga. Juht vajab soojuse nõuetekohaseks hajutamiseks jahutusradiaatorit, kuna see võib väga kuumaks minna.

Kui vajutan kaugjuhtimispuldi vasakpoolset nuppu, tahan, et M1 ja M2 jookseksid M3 ja M4 suunale vastupidises suunas ja vastupidi paremale töötamiseks. Edasi liikumiseks peavad kõik mootorid töötama samas suunas. Seda nimetatakse diferentsiaalveoks ja seda kasutatakse lahingutankides. Seetõttu vajame juhtimiseks mitte ainult ühte tihvti, vaid nelja korraga. Seda ei ole võimalik saavutada SPST -nuppude abil, kui mul pole SPDT -lülitit või juhtkangi. Sellest saate aru, kui vaatate ülaltoodud loogikatabelit. Vajalik loogika saavutatakse saatja otsas järgmises etapis.

Kogu seadistust toidavad kaks 6V, 5Ah pliiakud seeria konfiguratsioonis. Nii on meil palju ruumi akude šassii sisse paigutamiseks. Kuid parem on, kui leiate Li-Po akud vahemikus 12 V. Pb-Acid akude ühendamiseks välise laadijaga kasutatakse alalisvoolu tünnipistikut. 5V HT12D jaoks luuakse regulaatori 7805 abil.

3. samm: mootori draiveri loomine

Ma kasutasin kõigi komponentide jootmiseks perfboardi. Esmalt asetage komponendid nii, et neid oleks lihtsam joota ilma paljude hüppajate kasutamiseta. See on kogemuste küsimus. Kui paigutus on rahuldav, jootke jalad ja lõigake üleliigsed osad ära. Nüüd on aeg marsruutimiseks. Võimalik, et olete kasutanud automaatse ruuteri funktsiooni paljudes trükkplaatide disainitarkvarades. Sa oled siin ruuter. Kasutage oma loogikat parima marsruudi jaoks, kasutades minimaalselt hüppajaid.

Kasutasin raadiosagedusvastuvõtja jaoks IC -pesa, selle otsejootmise asemel, kuna saan seda hiljem uuesti kasutada. Kogu plaat on modulaarne, et saaksin need hiljem hõlpsalt lahti võtta. Mooduliks olemine on üks minu eeliseid.

Samm 4: RF kaugjuhtimispuldi skeem

See on 4 -kanaliline RF -kaugjuhtimispult roverile. Kaugjuhtimispult põhineb HT12E ja HT12D, 2^12 seeria kodeerija-dekoodri paaril Holtek pooljuhist. RF-side on võimalik tänu 433MHz ASK saatja-vastuvõtja paarile.

HT12E on 12-bitine kodeerija ja põhimõtteliselt paralleelse sisend-jadaväljundi kodeerija. 12 bitist on 8-bitised aadressibittid, mida saab kasutada mitme vastuvõtja juhtimiseks. Nööpnõelad A0-A7 on aadressi sisestamise tihvtid. Ostsillaatori sagedus peaks 5 V töötamiseks olema 3 KHz. Siis on Rosci väärtus 5 V korral 1,1 MΩ. Me kaevame 9 V aku vastu ja seetõttu on Rosci väärtus 1 MΩ. Täpsema ostsillaatori sageduse ja kindla pingevahemiku jaoks kasutatava takisti määramiseks vaadake andmelehte. AD0-AD3 on juhtbiti sisendid. Need sisendid juhivad HT12D dekoodri D0-D3 väljundeid. Saate ühendada HT12E väljundi mis tahes saatemooduliga, mis võtab vastu jadaandmeid. Sel juhul ühendame väljundi 433MHz saatja sisendpoldiga.

Meil on kaugjuhtimiseks neli mootorit, millest igaüks on ühendatud diferentsiaalkäitluse jaoks paralleelselt, nagu on näha eelmises plokkskeemis. Tahtsin juhtida diferentsiaalajami mootoreid nelja SPST-nupuga, mis on tavaliselt saadaval. Aga on probleem. Me ei saa juhtida (või lubada) mitut HT12E kodeerija kanalit ainult SPST nuppudega. Siin tulevad mängu loogikaväravad. Üks 4069 CMOS NOR ja üks 4077 NAND moodustavad loogika draiveri. Iga nupuvajutuse jaoks genereerib loogikakombinatsioon nõutud signaale kodeerija mitmele sisendpoldile (see oli intuitiivne lahendus, mitte midagi eksperimenteerimist, näiteks "lambipirn!"). Nende loogikaväravate väljund on ühendatud HT12E sisenditega ja saadetakse järjestikku saatja kaudu. Signaali vastuvõtmisel dekodeerib HT12D signaali ja tõmbab vastavalt väljundpoldid, mis käivitavad seejärel L298N ja mootorid.

Samm: raadiosagedusliku kaugjuhtimispuldi ehitamine

Kasutasin kaugjuhtimispuldi jaoks kahte eraldi perfboardi; üks nuppude jaoks ja teine loogikalülituse jaoks. Kõik lauad on täielikult modulaarsed ja neid saab lahti võtta ilma jootmiseta. Saatemooduli antennipulk on ühendatud vana raadio abil päästetud välise teleskoopantenniga. Kuid selle jaoks võite kasutada ühte traaditükki. Kaugjuhtimispult kasutab otse 9V patareid.

Kõik oli kokku surutud väikesesse plastkarpi, mille leidsin prügikastist. Pole parim viis kaugjuhtimispuldi valmistamiseks, kuid see täidab eesmärki.

6. samm: kaugjuhtimispuldi värvimine

Kõik oli pakitud sees nuppude, DPDT-lüliti, sisselülitamise indikaatori LED-i ja antenniga. Puurisin saatja lähedusse mõned augud, kuna leidsin, et see kuumeneb pärast pikaajalist töötamist veidi üles. Seega tagavad augud õhuvoolu.

Oli viga lõigata ülaosast suur ristkülikukujuline auk väikeste nelja asemel. Võib -olla ma mõtlesin midagi muud. Viimistluseks kasutasin metallist hõbedast värvi.

7. samm: šassii ehitamine

Kasutasin roveri šassiina vana võimendi metallkorpust. Selle all olid augud ja mõnda neist tuli puuriga laiendada, mis tegi mootoriklambrite kinnitamise lihtsaks. Peate leidma midagi sarnast või valmistama seda lehtmetalli abil. Täisnurksetel mootoriklambritel (või L -klambritel) on kummaski kuus kruviauku. Kogu seadistus ei olnud nii tugev, kuna lehe paksus oli väike, kuid piisavalt akude ja kogu kaalu hoidmiseks. Mootoreid saab klambrite külge kinnitada alalisvooluülekandega mootoritega kaasas olevate mutrite abil. Mootori võllil on rataste kinnitamiseks keermestatud ava.

Kasutasin 300 pööret minutis alalisvooluülekandega mootoreid plastikust käigukastiga. Plastist käigukastiga (käigud on endiselt metallist) mootorid on odavamad kui Johnsoni käigukastiga mootorid. Kuid need kuluvad kiiremini ja neil pole nii palju pöördemomenti. Soovitan teil kasutada Johnsoni käigukastiga mootoreid, mille pöörlemissagedus on 500 või 600. Hea kiiruse saavutamiseks ei piisa 300 p / min.

Iga mootor peab olema joodetud 100 nF keraamiliste kondensaatoritega, et vähendada mootorisiseste sädemete tekkimist. See tagab mootorite parema eluea.

8. samm: šassii värvimine

Pihustusvärvipurkidega on värvimine lihtne. Kasutasin kogu šassii jaoks mattmustat. Parema viimistluse saavutamiseks peate metallkorpuse puhastama liivapaberiga ja eemaldama kõik vanad värvikihid. Pika eluea jaoks kandke kaks kihti.

9. samm: testimine ja viimistlemine

Olin väga põnevil, kui nägin, et kõik töötas katsetamisel esmakordselt veatult. Ma arvan, et see oli esimene kord, kui midagi sellist juhtus.

Kasutasin tiffin -kasti, et juhtplaati sees hoida. Kuna kõik on modulaarne, on kokkupanek lihtne. RF -vastuvõtja antennijuhe oli ühendatud terasest traatantenniga väljaspool šassii.

Kõik nägi kokkupanduna lihtsalt suurepärane välja, täpselt nagu ma ootasin.

Samm: vaadake seda tegevuses

Eespool on see, kui kasutasin roverit teise projekti jaoks GPS + kiirendusmõõturi mooduli kandmiseks. Ülemisel plaadil on GPS, kiirendusmõõtur, raadiosaatja -vastuvõtja ja omatehtud Arduino. Allpool on mootori juhtplaat. Näete, kuidas Pb-Acid patareid sinna paigutati. Neil on seal piisavalt ruumi hoolimata sellest, et tiffin -kast on keskel.

Vaadake videost roverit tegevuses. Video on telefoniga pildistades pisut värisev.

11. samm: täiustused

Nagu ma alati ütlen, on alati arenguruumi. See, mida ma tegin, on lihtsalt tavaline RC -rover. See ei ole piisavalt võimas raskuste kandmiseks, takistuste vältimiseks ega ka kiire. RF -kontrolleri tööpiirkond on avatud ruumis piiratud umbes 100 meetri kaugusele. Kui te seda ehitate, peaksite proovima lahendada kõik need puudused; ärge kopeerige seda, kui te pole piiratud osade ja tööriistade kättesaadavusega. Siin on mõned minu parandusettepanekud teile.

• Kiiruse ja pöördemomendi paremaks tasakaalustamiseks kasutage Johnsoni metallist käigukasti mootoreid kiirusega 500 või 600 p / min. Need on tõesti võimsad ja suudavad 12 V juures toota kuni 12 kg pöördemomenti. Kuid teil on vaja ühilduvat mootori draiverit ja akusid suure voolu jaoks.
• Kasutage mootori PWM juhtimiseks mikrokontrollerit. Nii saate roveri kiirust juhtida. Vaja on spetsiaalset lülitit kiiruse reguleerimiseks kaugjuhtimispuldi otsas.
• Kasutage paremat ja võimsamat raadiosaatja ja vastuvõtja paari, et suurendada tööpiirkonda.
• Tugev šassii on tõenäoliselt valmistatud alumiiniumist koos vedruamortisaatoritega.
• Pöörlev robotplatvorm robotkäte, kaamerate ja muude asjade kinnitamiseks. Seda saab teha šassii ülaosas asuva servo abil.

Kavatsen ehitada 6 -rattalise roveri, millel on kõik ülaltoodud funktsioonid, ja seda kasutada üldotstarbelise rover -platvormina. Loodan, et teile meeldis see projekt ja õppisite midagi. Aitäh lugemast:)