Maverick - Dvosmjerni komunikacijski automobil na daljinsko upravljanje: 17 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Zdravo svima, ja sam Razvan i dobrodošli u moj „Maverick“projekat.

Oduvijek su mi se sviđale stvari na daljinsko upravljanje, ali nikada nisam imao auto na daljinsko upravljanje. Zato sam odlučio izgraditi onu koja može učiniti nešto više od pukog kretanja. Za ovaj projekt koristit ćemo neke dijelove koji su dostupni svima koji u blizini imaju elektroničku trgovinu ili mogu kupiti stvari s interneta.

Trenutno sam na plovilu i nemam pristup različitim vrstama materijala i alata pa ovaj projekt neće uključivati 3D pisač, CNC ili bilo koje otmjene uređaje (čak mislim da će to biti vrlo korisno, ali ne imaju pristup takvoj opremi), to će se učiniti s mnogo jednostavnijim dostupnim alatima. Ovaj je projekt zamišljen kao lagan i zabavan.

Kako to radi?

Maverick je RC automobil koji koristi modul LRF24L01 za slanje i primanje podataka sa i na daljinski upravljač.

Može mjeriti temperaturu i vlažnost iz njegovog područja i slati podatke na daljinski upravljač kako bi se prikazali na grafikonu. Takođe može mjeriti udaljenost do okolnih objekata i prepreka, šaljući informacije o dometu za prikaz.

Pritiskom na tipku može biti i autonomna, au ovom načinu rada će izbjegavati prepreke i odlučit će da ide prema mjerenjima ultrazvučnog senzora.

Pa krenimo u izgradnju.

Korak 1: Dijelovi potrebni za daljinski upravljač

- Arduino mikro kontroler (koristio sam Arduino Uno za svoj kontroler);

- radio primopredajnik NRF24L01 (koristi se za dvosmjernu komunikaciju između automobila i daljinskog upravljača)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (koristi se za prikaz podataka iz vozila, omogućit će operateru da vizualizira parametre mjerene senzorima automobila na grafikonu);

- Joystick (za kontrolu vozila ili upravljanje servo upravljačem vozila);

- Dvije različite LED boje (odabrao sam crvenu i zelenu za indikaciju načina rada);

- 10microF kondenzatora;

- 2 tastera (za izbor režima rada);

- Razni otpornici;

- Breadboard;

- Priključne žice;

- spajalica (kao igla grafikona);

- Kartonska kutija za cipele (za okvir)

- Gumice

Korak 2: Dio potreban za Maverick

- Arduino mikrokontroler (koristio sam i Arduino Nano);

- radio primopredajnik NRF24L01 (koristi se za dvosmjernu bežičnu komunikaciju između automobila i daljinskog upravljača);

- pokretač motora L298 (modul će zapravo pokretati električne motore automobila);

- DHT11 senzor (senzor temperature i vlažnosti);

- 2 x elektromotora sa zupčanicima i točkovima;

- Ultrazvučni senzor HC-SR04 (senzor koji će omogućiti otkrivanje objekata okolo i izbjegavanje prepreka);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (omogućit će orijentaciju ultrazvučnog senzora tako da može mjeriti domet u različitim smjerovima);

- bijela LED (za osvjetljenje sam koristio stari senzor u boji koji je izgorio, ali LED diode i dalje rade);

- 10 microF kondenzatora;

- Breadboard;

- Priključne žice;

- A4 kopča kao okvir vozila;

- Neki točkovi sa starog štampača;

- Neka dvostrana traka;

- Spojni elementi za pričvršćivanje motora na okvir;

- Gumice

Upotrebljeni alati:

- Kliješta

- Šrafciger

- Dvostruka traka

- Gumice

- Rezač

Korak 3: Nekoliko detalja o nekim materijalima:

L298 Modul:

Arduino pinovi se ne mogu izravno spojiti na elektromotore jer mikrokontroler ne može podnijeti pojačala potrebna motorima. Moramo spojiti motore na upravljački program motora kojim će upravljati Arduino mikrokontroler.

Morat ćemo moći kontrolirati dva elektromotora koji pokreću automobil u oba smjera, tako da se automobil može kretati naprijed i nazad, a može i upravljati.

Da bismo učinili sve gore navedeno, trebat će nam H-most koji je zapravo niz tranzistora koji omogućuje kontrolu trenutnog protoka prema motorima. Modul L298 je upravo to.

Ovaj nam modul također omogućuje da upravljamo motorima različitim brzinama koristeći ENA i ENB pinove s dva PWM pina iz Arduina, ali za ovaj projekt, kako bismo uštedjeli dva PWM pina, nećemo kontrolirati brzinu motora, samo smjer kratkospojnici za ENA i ENB igle ostat će na mjestu.

Modul NRF24L01:

Ovo je uobičajeno primopredajnik koji omogućava bežičnu komunikaciju između automobila i daljinskog upravljača. Koristi opseg 2,4 GHz i može raditi sa brzinama prijenosa od 250 kbps do 2 Mbps. Ako se koristi na otvorenom prostoru i s nižom brzinom prijenosa, njegov domet može doseći i do 100 metara, što ga čini savršenim za ovaj projekt.

Modul je kompatibilan s Arduino mikrokontrolerom, ali morate biti oprezni pri napajanju sa 3.3V pina, a ne iz 5V, u protivnom riskirate oštećenje modula.

DHT 11 senzor:

Ovaj modul je vrlo jeftin i jednostavan za korištenje senzor. Omogućuje digitalna očitanja temperature i vlažnosti, ali za upotrebu će vam trebati Arduino IDE biblioteka. Koristi kapacitivni senzor vlažnosti i termistor za mjerenje okolnog zraka i šalje digitalni signal na pin podataka.

Korak 4: Postavljanje veza za Maverick

Maverick veze:

Modul NRF24L01 (pinovi)

VCC - Arduino Nano 3V3

GND - Arduino Nano GND

CS - Arduino Nano D8

CE - Arduino Nano D7

MOSI - Arduino Nano D11

SCK- Arduino Nano D13

MISO - Arduino Nano D12

IRQ se ne koristi

L298N modul (pinovi)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - ima kratkospojnik na mjestu -

ENB - ima kratkospojnik na mjestu -

DHT11

VCC 5V šina matične ploče

GND GND šina za ploču

S D6

HC-SR04 Ultrazvučni senzor

VCC 5V šina matične ploče

GND GND šina za ploču

Trig - Arduino Nano A1

Echo - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (žica smeđe boje) GND šina matične ploče

VCC (žica crvene boje) 5V šina matične ploče

Signal (žica u narandžastoj boji) - Arduino Nano D10

LED svjetlo - Arduino Nano A0

Breadboard

5V šina - Arduino Nano 5V

GND šina - Arduino Nano GND

U početku sam umetnuo Arduino Nano u matičnu ploču, s vanjskom USB vezom radi lakšeg pristupa kasnije.

- Arduino Nano 5V pin na 5V šinu matične ploče

-Arduino Nano GND pin na GND šinu matične ploče

Modul NRF24L01

- GND modula ide do GND šine

- VCC ide na Arduino Nano 3V3 pin. Pazite da ne priključite VCC na 5V matične ploče jer riskirate uništenje NRF24L01 modula

- CSN pin ide na Arduino Nano D8;

- CE pin ide na Arduino Nano D7;

- SCK pin ide na Arduino Nano D13;

- MOSI pin ide na Arduino Nano D11;

- MISO pin ide na Arduino Nano D12;

- IRQ pin neće biti povezan. Budite oprezni ako koristite drugu ploču od Arduino Nano ili Arduino Uno, SCK, MOSI i MISO pinovi će se razlikovati.

- Također sam priključio kondenzator od 10 μF između VCC -a i GND -a modula kako ne bih imao problema s napajanjem modula. Ovo nije obavezno ako modul koristite na minimalnoj snazi, ali kako sam pročitao na internetu, mnogi su projekti imali problema s tim.

- Takođe ćete morati da preuzmete biblioteku RF24 za ovaj modul. Možete ga pronaći na sljedećoj web stranici:

L298N Modul

- Za ENA i ENB pinove ostavio sam kratkospojnike spojene jer ne moram kontrolirati brzinu motora kako bih uštedio dva PWM digitalna pina na Arduino Nano. Dakle, u ovom projektu motori će uvijek raditi punom brzinom, ali na kraju se kotači neće okretati tako brzo zbog zupčanika motora.

- IN1 pin ide na Arduino Nano D5;

- IN2 pin ide na Arduino Nano D4;

- IN3 pin ide na Arduino Nano D3;

- IN4 pin ide na Arduino Nano D2;

- + baterije će ići na 12V priključak;

- baterija će ići na GND utor i na GND šinu matične ploče;

- Ako koristite snažnu bateriju (maksimalno 12V), možete napajati Arduino Nano iz 5V utora na Vin pin, ali ja imam samo 9V baterije pa sam jednu koristio samo za motore, a drugu za napajanje Arduino Nano i senzori.

- Oba motora bit će spojena na utore desno i lijevo od modula. U početku nije važno kako ćete ih spojiti, kasnije se može prilagoditi iz Arduino koda ili samo prebacivanjem žica između sebe kada ćemo testirati vozilo.

Modul DHT11

- Igle modula savršeno pristaju na matičnu ploču. Dakle - pin ide na GND šinu.

- Signalni pin ide na Arduino Nano D6;

- VCC pin ide na 5V matičnu ploču.

HC-SR04 Ultrazvučni senzorski modul

- VCC pin ide na 5V šinu matične ploče;

- GND pin na GND šinu matične ploče;

- Trig pin za Arduino Nano A1;

- Echo pin na Arduino Nano A2;

- Ultrazvučni modul bit će pričvršćen na servo motor dvostrukom trakom ili/i nekim gumicama kako bi se moglo mjeriti udaljenosti pod različitim kutovima prema uzdužnom smjeru vozila. To će biti korisno kada u autonomnom načinu rada vozilo mjeri udaljenost s desne strane, a zatim s lijeve strane i on odlučuje gdje će skrenuti. Također ćete moći kontrolirati servo kako biste pronašli različite udaljenosti do vozila u različitim smjerovima.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Smeđa žica do GND šine matične ploče

- Crvena žica do 5V šine matične ploče

- narančasta žica do Arduino Nano D10;

LED

- LED dioda će se napajati sa A0 pina. Koristio sam stari senzor u boji koji je izgorio, ali LED diode i dalje rade, a njih 4 na maloj tabli savršene su za osvjetljavanje puta vozila. Ako koristite samo jednu LED diodu, trebate upotrijebiti otpornik od 330 Ω serije sa LED diodom kako ne biste zapalili.

Čestitamo, veze sa vozilom su izvršene.

Korak 5: Maverick daljinske veze:

Modul NRF24L01 (pinovi)

VCC - Arduino Uno pin 3V3

GND - Arduino Uno pin GND

CS - Arduino Uno pin D8

CE - Arduino Uno pin D7

MOSI - Arduino Uno pin D11

SCK - Arduino Uno pin D13

MISO - Arduino Uno pin D12

IRQ se ne koristi

Joystick

GND GND šina za ploču

VCC 5V šina matične ploče

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (žica smeđe boje) GND šina matične ploče

VCC (žica crvene boje) 5V šina matične ploče

Signal (žica u narandžastoj boji) - Arduino Uno pin D6

Crvena LED - Arduino Uno pin D4

Zelena LED dioda - Arduino Uno pin D5

Autonomno dugme - Arduino Uno pin D2

Dugme za domet - Arduino Uno pin D3

Breadboard

5V šina - Arduino Uno pin 5V

GND šina - Arduino Uno pin GND

Kako za kontroler koristim Arduino Uno, spojio sam Uno na ploču s nekim gumicama kako se ne bi pomaknuo.

- Arduino Uno će se napajati pomoću 9V baterije kroz utičnicu;

- Arduino Uno 5V pin na 5V šinu matične ploče;

-Arduino Uno GND pin na GND šinu matične ploče;

Modul NRF24L01

- GND modula ide do GND šine

- VCC ide na Arduino Uno 3V3 pin. Pazite da ne priključite VCC na 5V matične ploče jer riskirate uništenje NRF24L01 modula

- CSN pin ide na Arduino Uno D8;

- CE pin ide na Arduino Uno D7;

- SCK pin ide na Arduino Uno D13;

- MOSI pin ide na Arduino Uno D11;

- MISO pin ide na Arduino Uno D12;

- IRQ pin neće biti povezan. Budite oprezni ako koristite drugu ploču od Arduino Nano ili Arduino Uno, SCK, MOSI i MISO pinovi će se razlikovati.

- Također sam priključio kondenzator od 10 μF između VCC -a i GND -a modula kako ne bih imao problema s napajanjem modula. Ovo nije obavezno ako modul koristite na minimalnoj snazi, ali kako sam pročitao na internetu, mnogi su projekti imali problema s tim.

Joystick Module

- Modul džojstika sastoji se od 2 potenciometra tako da je vrlo sličan sa priključcima;

- GND pin na GND šinu matične ploče;

- VCC pin na 5V šini matične ploče;

- VRX pin na Arduino Uno A3 pin;

- VRY pin na Arduino Uno A2 pin;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Smeđa žica do GND šine oplate

- Crvena žica do 5V šine matične ploče

- Narančasta žica do Arduino Uno D6;

LED

- Crvena LED dioda će biti serijski spojena sa 330Ω otpornikom na Arduino Uno pin D4;

- Zelena LED dioda će biti spojena serijski sa 330Ω otpornikom na Arduino Uno pin D5;

Push Buttons

- Tipke će se koristiti za odabir načina rada u kojem će vozilo raditi;

- Autonomno dugme će biti spojeno na pin D2 Arduino Uno. Gumb treba povući prema dolje sa 1k ili 10k otpornikom vrijednost nije važna.

- Tipka za raspon bit će spojena na pin D3 Arduino Uno. Isto dugme treba povući prema dolje sa 1k ili 10k otpornikom.

To je to, sada smo povezali sve električne dijelove.

Korak 6: Izgradnja okvira daljinskog upravljača

Okvir daljinskog upravljača zapravo je napravljen od kartonske kutije za cipele. Naravno da će drugi materijali biti bolji, ali u mom slučaju materijali koje mogu koristiti su ograničeni. Pa sam koristio kartonsku kutiju.

Prvo sam izrezao vanjske strane omota i dobio tri dijela kao na slici.

Zatim sam uzeo dva manja komada i zalijepio sam ih dvostrukom trakom.

Treći duži dio okomito će na njih formirati okvir u obliku slova "T".

Gornji (vodoravni) dio će se koristiti za grafikon, a donji (okomiti) dio za električne komponente, tako da se sve lijepi. Kada napravimo grafikon, obrezati ćemo gornji dio tako da odgovara papiru za grafikone.

Korak 7: Kreiranje grafikona za daljinski upravljač

Naravno u ovom koraku bi bilo lijepo ako imate LCD (16, 2) tako da se prikazuju podaci dostavljeni iz vozila. Ali u mom slučaju ga nemam, pa sam morao pronaći drugi način za prikaz podataka.

Odlučio sam napraviti mali grafikon s iglom od servo motora, spajalicom (koja se koristi kao igla) koja će pokazivati vrijednosti izmjerene senzorima vozila i radarskim iscrtanim listom, ili možete upotrijebiti polarni grafofon (grafofolije može se preuzeti sa interneta).

Parametri izmjereni senzorima bit će pretvoreni u stupnjeve za servo motor. Budući da servo motor nije najbolje kvalitete, ograničio sam njegovo kretanje s 20 ° na 160 ° (20 ° znači 0 izmjerene vrijednosti parametra i 160 ° što znači najveću vrijednost parametra koja se može prikazati na primjer 140 cm).

Sve se to može prilagoditi iz Arduino koda.

Za grafikon sam upotrijebio radarski list za iscrtavanje, koji sam prepolovio nakon što sam ga malo izmijenio koristeći osnovni Windows Paint and Snipping Tool.

Nakon što sam izmijenio radarski list za ucrtavanje tako da odgovara daljinskom upravljaču, povukao sam linije koje povezuju središte iscrtavanja s vanjskim krugom kako bih olakšao čitanje.

Okretna osovina servo motora mora biti poravnana sa središtem lista za iscrtavanje.

Rastegnuo sam i preinačio spajalicu kako bih odgovarao ruci servo motora.

Tada je najvažnije „kalibrirati“grafikon. Dakle, za različite izmjerene parametre igla grafikona mora pokazati ispravnu vrijednost kuta. Učinio sam ovo uključivanjem daljinskog upravljača i Mavericka UKLJUČENIM, te mjerenjem različitih udaljenosti ultrazvučnim senzorom dok sam uzimao vrijednosti sa serijskog monitora kako bih bio siguran da je ono što grafikon pokazuje ispravno. Nakon nekoliko ponovnih pozicija servo -a i nekoliko savijanja igle, grafikon je pokazivao mjerene vrijednosti odgovarajućih parametara.

Nakon što je sve pričvršćeno na okvir u obliku slova "T", odštampao sam i zalijepio dvostrukom trakom dijagram toka odabira načina rada kako se ne bi zbunilo sa kojim parametrom grafikon prikazuje.

Konačno je daljinski upravljač gotov.

Korak 8: Izrada Maverick šasije

Prije svega, moram se zahvaliti svom dobrom prijatelju Vladi Jovanoviću koji je posvetio vrijeme i trud za izgradnju šasije, karoserije i cijelog dizajna okvira Mavericka.

Šasija je napravljena od kartonskog međuspremnika, koji je izrezan u osmerokutni oblik prema naprijed uz puno truda pomoću rezača, jedine dostupne stvari. Osmerokutni oblik smjestit će elektroničke dijelove. Držač međuspremnika korišten je kao oslonac za stražnje kotače.

Nakon što je ploča izrezana, prekrivena je srebrnom trakom (trakom protiv prskanja) kako bi joj dala ljepši izgled.

Dva motora su pričvršćena kao na slikama pomoću dvostruke trake i modifikovanih pričvršćivača fascikli. Izbušene su dvije rupe sa svake strane šasije kako bi kablovi motora prošli kako bi došli do modula L298N.

Korak 9: Izgradnja bočnih panela okvira

Kao što je već spomenuto, cijela vanjska ljuska Mavericka napravljena je od kartona. Bočne ploče izrezane su rezačem, izmjerene i izrađene kako bi odgovarale šasiji.

Primijenjene su neke dizajnerske značajke kako bi izgledale bolje, a žičana mreža je zakovana na unutarnjem dijelu panela radi tenkovske sličnosti.

Korak 10: Izrada prednjih i stražnjih oslonaca za okvir

Prednji i stražnji nosači imaju za cilj pričvršćivanje bočnih ploča ispred i sa stražnje strane automobila. Prednja podrška takođe ima svrhu da prilagodi svetlost (u mom slučaju senzor slomljene boje).

Dimenzije prednjih i stražnjih nosača možete ih pronaći na priloženim slikama, zajedno sa predlošcima za rezanje nosača i gdje i koje strane savijati, a kasnije lijepiti.

Korak 11: Izgradnja gornjeg poklopca okvira

Gornji poklopac mora obuhvatiti sve iznutra, a za bolji dizajn napravio sam nekoliko linija na krmenoj strani kako bi se mogla vidjeti elektronika u automobilu. Gornji poklopac je napravljen tako da se može ukloniti radi zamjene baterija.

Svi su dijelovi međusobno pričvršćeni vijcima i maticama kao na slici.

Korak 12: Sklapanje okvira tijela

Korak 13: Montiranje motora na šasiju

Dva motora su pričvršćena kao na slikama pomoću dvostruke trake i modifikovanih pričvršćivača fascikli. Izbušene su dvije rupe sa svake strane šasije kako bi kablovi motora prošli kako bi došli do modula L298N.

Korak 14: Montiranje elektronike na šasiju

Kao izvor napajanja koristio sam dvije 9V baterije kao najprikladnije kada budu dostupne. Ali kako bih ih postavio na šasiju, morao sam napraviti držač baterija koji će držati baterije na mjestu dok se automobil kreće, a također će se lako ukloniti u slučaju da je potrebno zamijeniti baterije. Tako sam ponovo napravio držač baterije od kartona i pričvrstio ga na šasiju izmijenjenim zatvaračem za fascikle.

Modul L298N instaliran je pomoću 4 odstojnika.

Daska za kruh je pričvršćena na šasiju pomoću dvostruke trake.

Ultrazvučni senzor je pričvršćen na servo motore pomoću dvostruke trake i nekih gumica.

Pa sada su sve elektroničke komponente na svom mjestu.

Korak 15: Montiranje okvira karoserije na šasiju

Korak 16: Kako upravljati Maverickom

Maverickom se može upravljati u 4 načina rada, a to će biti označeno sa dvije LED diode na daljinskom upravljaču (crvena i zelena).

1. Ručna kontrola (vlažnost). U početku, kada se vozilo uključi, bit će na ručnoj kontroli. To znači da će se Maverickom ručno upravljati s daljinskog upravljača uz pomoć joysticka. Obje LED diode će se isključiti na daljinskom upravljaču, što znači da smo u ručnom načinu rada. Vrijednost prikazana na grafikonu daljinskog upravljača bit će vlažnost zraka oko Mavericka.

2. Ručna kontrola (temperatura). Kada su zelene i crvene LED diode UKLJUČENE. To znači da će se Maverickom ručno upravljati s daljinskog upravljača uz pomoć joysticka. U ovom načinu rada svjetlo će se također UKLJUČITI. Vrijednost prikazana na grafikonu daljinskog upravljača bit će TEMPERATURA zraka oko Mavericka u stupnjevima C.

3. Autonomni način rada. Kada se pritisne dugme za automatsko pritiskanje, crvena LED lampica se uključuje, što označava autonomni način rada. U ovom načinu rada Maverick se počinje sam kretati izbjegavajući prepreke i odlučujući gdje će se okrenuti prema podacima dobivenim od ultrazvučnog senzora. U ovom načinu rada vrijednost prikazana na grafikonu daljinskog upravljača bit će udaljenost izmjerena pri kretanju.

4. Način mjerenja raspona. Kada se pritisne tipka Domet, uključuje se zelena LED dioda koja označava da je Maverick u načinu rada dometa. Sada se Maverick neće micati. Džojstik će sada kontrolirati servo motor priključen na ultrazvučni senzor. Kako biste izmjerili domet od vozila do različitih objekata oko njega, samo pomaknite joystick i usmjerite ultrazvučni senzor prema objektu. Vrijednost udaljenosti prema objektu bit će prikazana na grafikonu daljinskog upravljača u cm.

Za uključivanje i isključivanje LED svjetla na Mavericku morate imati oboje LED na daljinskom upravljaču uključeno (za upaljeno svjetlo) ili isključeno (za isključeno svjetlo).

Korak 17: Arduino kod

U prilogu možete pronaći kodove za daljinski upravljač i za Maverick.

To je to za moj projekt Maverick. Nadam se da vam se sviđa i hvala na gledanju i glasajte za to ako vam se sviđa.