RC Ground Rover s četiri kotača: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Ovo je "Monolit na točkovima" (hvala Stanleyju Kubricku: D)

Bio mi je jedan od snova izgraditi daljinski upravljani zemaljski rover otkad sam počeo petljati s elektronikom, jer su me bežične stvari uvijek fascinirale. Nisam imao dovoljno vremena i novca da to napravim sve do svog fakulteta. Tako sam sagradio rover na četiri točka za svoj završni projekat. U ovom uputstvu ću objasniti kako sam koristio kućište starog pojačala za izgradnju rovera od nule i kako napraviti radio kontroler.

Ovo je rover sa četiri kotača, sa četiri odvojena pogonska motora. Krug upravljačkog programa motora zasnovan je na L298N, a RF kontrola je zasnovana na paru HT12E i HT12D iz poluprovodnika Holtek. Ne koristi Arduino ili bilo koje druge mikrokontrolere. Verzija koju sam napravio koristi jeftini ISK opseg ASM predajnika i prijemnika za 433 MHz za bežični rad. Roverom se upravlja pomoću četiri tipke, a način vožnje je diferencijalni pogon. Regulator ima domet od oko 100 m na otvorenom prostoru. Počnimo graditi sada.

(Sve slike su u visokim rezolucijama. Otvorite ih na novoj kartici za visoku rezoluciju.)

Korak 1: Potrebni dijelovi i alati

• Točkovi 4 x 10 cm x 4 cm sa rupama od 6 mm (ili onima koji su kompatibilni sa motorima koje imate)
• 4 x 12V, 300 ili 500 o / min motori sa osovinom od 6 mm
• 1 x metalno kućište odgovarajuće veličine (ponovo sam koristio staro metalno kućište)
• 4 stezaljke za motor u obliku slova L
• 2 x 6V 5Ah, olovne baterije
• 1 x 9V baterija
• 1 x L298N ploča upravljačkog programa motora ili gola IC
• 1 x 433MHz predajnik
• 2 x 433MHz prijemnik (kompatibilan)
• 4 x 12 mm tipke
• 1 x Utikač za DC cijev
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR kapija IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolitički kondenzatori
• 7 x 100nF keramički kondenzatori
• 4 x 470R Otpornici
• 1 x 51K otpornik (važno)
• 1 x 680R otpornik
• 1 x 1M otpornik (važno)
• 1 x 7805 ili LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -pinski vijčani terminali
• 1 x SPDT prekidač za navigaciju
• 1 x mat crna boja
• LED diode, žice, uobičajene PCB, IC utičnice, prekidači, bušilica, Dremel, brusni papir i drugi alati

Dijelovi poput motora, kotača, stezaljki itd. Mogu se odabrati prema vašim zahtjevima.

Korak 2: Shema upravljačkog programa motora

HT12D je 12-bitni dekoder koji je serijski ulazno-paralelni izlazni dekoder. Ulazni pin HT12D će biti spojen na prijemnik koji ima serijski izlaz. Među 12 bitova, 8 bita su adresni bitovi, a HT12D će dekodirati ulaz samo ako se dolazni podaci podudaraju s trenutnom adresom. Ovo je korisno ako želite upravljati mnogim uređajima na istoj frekvenciji. Za postavljanje vrijednosti adrese možete koristiti 8 -pinski DIP prekidač. No, lemio sam ih izravno na GND koji daje adresu 00000000. HT12D ovdje radi na 5V, a Rosc vrijednost je 51 KΩ. Vrijednost otpornika je važna jer njezina promjena može uzrokovati probleme s dekodiranjem.

Izlaz prijemnika od 433MHz spojen je na ulaz HT12D, a četiri izlaza su spojena na L298 2A dvostruki upravljački program za H-most. Vozaču je potreban hladnjak za pravilno odvođenje topline jer može postati jako vruće.

Kada pritisnem lijevo dugme na daljinskom upravljaču, želim da M1 i M2 trče u smjeru suprotnom od smjera M3 i M4 i obrnuto za rad udesno. Za rad prema naprijed svi će motori morati raditi u istom smjeru. To se naziva diferencijalni pogon i koristi se u borbenim tenkovima. Stoga nam nije potreban samo jedan pin za kontrolu, već četiri istovremeno. Ovo se ne može postići pomoću SPST tastera koje imam, osim ako nemate neke SPDT prekidače ili džojstik. To ćete razumjeti ako pogledate gore prikazanu logičku tablicu. Potrebna logika se postiže na kraju odašiljača u sljedećem koraku.

Čitav postav napajaju se dvije olovne baterije od 6V, 5Ah u serijskoj konfiguraciji. Na ovaj način imat ćemo dovoljno prostora za postavljanje baterija u šasiju. Ali bilo bi bolje ako nađete Li-Po baterije u rasponu od 12V. DC priključak za bačve koristi se za povezivanje Pb-kiselinskih baterija na vanjski punjač. 5V za HT12D generira se pomoću regulatora 7805.

Korak 3: Izgradnja upravljačkog programa motora

Koristio sam perfboard za lemljenje svih komponenti. Prvo postavite komponente na način da ih je lakše lemiti bez korištenja mnogo kratkospojnika. Ovo je stvar iskustva. Kada položaj bude zadovoljavajući, zalemite noge i odrežite višak dijelova. Sada je vrijeme za usmjeravanje. Možda ste koristili funkciju automatskog usmjerivača na mnogim softverima za dizajn PCB-a. Ti si ruter ovdje. Koristite svoju logiku za najbolje usmjeravanje uz minimalnu upotrebu skakača.

Koristio sam IC utičnicu za RF prijemnik umjesto direktnog lemljenja, jer je kasnije mogu ponovo upotrijebiti. Cijela ploča je modularna tako da ih mogu lako rastaviti ako kasnije bude potrebno. Biti modularna jedna je od mojih sklonosti.

Korak 4: Shema RF daljinskog upravljača

Ovo je 4 -kanalni RF daljinski upravljač za rover. Daljinski upravljač je baziran na paru kodera i dekodera serije 2^12 serije HT12E i HT12D iz poluprovodnika Holtek. RF komunikaciju omogućuje par ASK odašiljač-prijemnik na 433MHz.

HT12E je 12-bitni koder i u osnovi je paralelni ulazno-serijski izlazni koder. Od 12 bita, 8 bita su adresni bitovi koji se mogu koristiti za kontrolu više prijemnika. Igle A0-A7 su pinovi za unos adrese. Frekvencija oscilatora treba biti 3 KHz za rad od 5V. Tada će Rosc vrijednost biti 1,1 MΩ za 5V. Tužimo 9V bateriju, pa je stoga Rosc vrijednost 1 MΩ. Pogledajte tehnički list kako biste odredili točnu frekvenciju oscilatora i otpornik koji će se koristiti za određeni raspon napona. AD0-AD3 su ulazi upravljačkog bita. Ovi ulazi će kontrolirati D0-D3 izlaze dekodera HT12D. Izlaz HT12E možete spojiti na bilo koji odašiljački modul koji prihvaća serijske podatke. U ovom slučaju izlaz povezujemo sa ulaznim pinom predajnika od 433MHz.

Imamo četiri motora za daljinsko upravljanje, od kojih su svaki spojeni paralelno radi diferencijalnog pogona, kao što se vidi na prethodnom blok dijagramu. Htio sam upravljati motorima za diferencijalni pogon s četiri tipke SPST koji su općenito dostupni. Ali postoji problem. Ne možemo kontrolirati (ili omogućiti) više kanala kodera HT12E samo pomoću tipki SPST. Tu logička vrata stupaju na scenu. Jedan 4069 CMOS NOR i jedan 4077 NAND čine logički upravljački program. Za svaki pritisak na tipke, logička kombinacija generira potrebne signale na više ulaznih pinova kodera (ovo je bilo intuitivno rješenje, a ne nešto izmišljeno eksperimentisanjem, poput "žarulje!"). Izlazi ovih logičkih vrata su spojeni na ulaze HT12E i šalju se serijski preko odašiljača. Po prijemu signala, HT12D će dekodirati signal i povući izlazne pinove koji će zatim pokrenuti L298N i motore.

Korak 5: Izgradnja RF daljinskog upravljača

Koristio sam dva odvojena perfboard komada za daljinski upravljač; jedan za dugmad i jedan za logičko kolo. Sve ploče su potpuno modularne i mogu se odvojiti bez ikakvog vađenja. Igla antene predajnog modula povezana je sa spoljnom teleskopskom antenom sačuvanom od starog radija. Ali za to možete koristiti jedan komad žice. Daljinski upravljač koristi 9V bateriju direktno.

Sve je bilo strpano u malu plastičnu kutiju koju sam našao u kutiji za otpad. Nije najbolji način za izradu daljinskog upravljača, ali služi svrsi.

Korak 6: Slikanje daljinskog upravljača

Unutra je sve bilo upakovano s tipkama, DPDT prekidačem, LED indikatorom uključenosti i otkrivenom antenom. Izbušio sam nekoliko rupa u blizini odašiljača jer sam otkrio da se nakon dužeg rada malo zagrijava. Tako će rupe omogućiti protok zraka.

Greška je bila izrezati veliku pravokutnu rupu na vrhu umjesto male četiri. Možda sam mislio na nešto drugo. Za završnu obradu koristila sam srebrnu metalik boju.

Korak 7: Izgradnja šasije

Koristio sam staro metalno kućište pojačala kao šasiju rovera. Imao je rupe ispod, a neke je morao proširiti bušilicom, što je olakšalo pričvršćivanje stezaljki motora. Morate pronaći nešto slično ili ga napraviti od lima. Stezaljke motora pod pravim kutom (ili L stezaljke) imaju po šest rupa za vijke. Cijela postavka nije bila tako čvrsta jer je debljina lima bila mala, ali dovoljna da izdrži svu težinu baterija i svega. Motori se mogu pričvrstiti na stezaljke pomoću matica isporučenih s motorima s istosmjernim pogonom. Vratilo motora ima otvor sa navojem za pričvršćivanje točkova.

Koristio sam istosmjerne motore sa 300 okretaja u minuti s plastičnim mjenjačem. Motori sa plastičnim mjenjačem (zupčanici su još uvijek metalni) jeftiniji su od Johnsonovih motora sa zupčanikom. Ali oni će se brže istrošiti i nemaju toliko okretnog momenta. Predlažem vam da koristite Johnsonove zupčanike sa 500 ili 600 okretaja u minuti. 300 okretaja u minuti nije dovoljno za dobru brzinu.

Svaki motor mora biti lemljen keramičkim kondenzatorom od 100 nF kako bi se smanjile kontaktne iskre unutar motora. To će osigurati bolji vijek trajanja motora.

Korak 8: Slikanje šasije

Bojenje je jednostavno pomoću limenki sa sprejom. Koristio sam mat crnu boju za cijelo kućište. Morate očistiti metalno tijelo brusnim papirom i ukloniti sve stare slojeve boje radi bolje završne obrade. Nanesite dva sloja za dug život.

Korak 9: Testiranje i dorada

Zaista sam bio uzbuđen kad sam vidio da je sve radilo besprijekorno kad sam ga prvi put testirao. Mislim da se prvi put tako nešto dogodilo.

Koristio sam kutiju za tiffine da držim vozačku ploču unutra. Kako je sve modularno, montaža je jednostavna. Antenska žica RF prijemnika bila je spojena na antenu od čelične žice izvan kućišta.

Sve je izgledalo odlično kad se sklopi, baš kao što sam i očekivao.

Korak 10: Pogledajte to na djelu

Gore je prikazano kada sam koristio rover za nošenje modula GPS + akcelerometar za drugi projekt. Na gornjoj ploči su GPS, akcelerometar, RF primopredajnik i domaći Arduino. Ispod je ploča vozača motora. Možete vidjeti kako su tamo postavljene baterije Pb-Acid. Tamo ima dovoljno prostora za njih, uprkos tome što u sredini ima kutiju za tifine.

U videu pogledajte rover u akciji. Video je pomalo drhtav dok sam ga snimao telefonom.

Korak 11: Poboljšanja

Kao što uvijek kažem, uvijek postoji prostor za poboljšanje. Ono što sam napravio je samo osnovni RC rover. Nije dovoljno snažan za nošenje utega, izbjegavanje prepreka, a ni brz. Domet RF kontrolera ograničen je na oko 100 metara na otvorenom prostoru. Trebali biste pokušati riješiti sve ove nedostatke kada ih izgradite; nemojte ga samo kopirati, osim ako niste ograničeni dostupnošću dijelova i alata. Evo nekoliko mojih prijedloga za poboljšanje.

• Za bolji balans brzine i okretnog momenta koristite Johnsonove metalne motore zupčanika od 500 ili 600 o / min. Oni su zaista moćni i mogu proizvesti do 12 kg okretnog momenta pri 12V. Ali trebat će vam kompatibilan upravljački program motora i baterije za velike struje.
• Koristite mikrokontroler za PWM kontrolu motora. Na ovaj način možete kontrolirati brzinu rovera. Trebat će namjenski prekidač za kontrolu brzine na kraju daljinskog upravljača.
• Za bolji radni domet koristite bolji i snažniji par radio predajnika i prijemnika.
• Snažna šasija vjerojatno izrađena od aluminija, zajedno s opružnim amortizerima.
• Rotirajuća robotska platforma za pričvršćivanje robotskih ruku, kamera i drugih stvari. Može se napraviti pomoću servo servera na vrhu šasije.

Planiram izgraditi rover sa 6 kotača sa svim gore navedenim karakteristikama i koristiti ga kao platformu rovera opće namjene. Nadam se da vam se svidio ovaj projekt i da ste nešto naučili. Hvala na čitanju:)