Maverick - Dvosmerni komunikacijski avto na daljavo: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Pozdravljeni vsi, jaz sem Razvan in dobrodošli v mojem projektu "Maverick".

Vedno so mi bile všeč stvari na daljinsko upravljanje, nikoli pa nisem imel avtomobila na daljinsko upravljanje. Zato sem se odločil zgraditi takšnega, ki lahko naredi malo več kot le premikanje. Za ta projekt bomo uporabili nekatere dele, ki so dostopni vsem, ki imajo v bližini elektronsko trgovino ali lahko kupujejo stvari iz interneta.

Trenutno sem na krovu plovila in nimam dostopa do različnih vrst materialov in orodij, zato ta projekt ne bo vključeval 3D tiskalnika, CNC -jev ali kakršnih koli domiselnih naprav (tudi mislim, da bo zelo uporaben, vendar ne imajo dostop do take opreme), bo to storjeno s precej preprostejšimi orodji, ki so na voljo. Ta projekt naj bi bil enostaven in zabaven.

Kako deluje?

Maverick je avtomobil z daljinskim upravljalnikom, ki uporablja modul LRF24L01 za pošiljanje in sprejemanje podatkov z daljinskega upravljalnika in nanj.

Z njegovega območja lahko izmeri temperaturo in vlažnost ter podatke pošlje v daljinski upravljalnik, da se prikaže na grafu. Prav tako lahko meri razdaljo do okoliških predmetov in ovir ter pošilja informacije o dosegu za prikaz.

S pritiskom na gumb je lahko tudi avtonomen in v tem načinu se bo izognil oviram in se bo odločil, da bo šel v skladu z meritvami, ki jih je opravil ultrazvočni senzor.

Torej začnimo graditi.

Korak: Deli, potrebni za daljinski upravljalnik

- mikro krmilnik Arduino (za krmilnik sem uporabil Arduino Uno);

- radijski oddajnik NRF24L01 (uporablja se za dvosmerno komunikacijo med avtomobilom in daljinskim upravljalnikom)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (uporablja se za prikaz podatkov iz vozila, operaterju bo omogočil vizualizacijo parametrov, ki jih merijo avtomobilski senzorji, na grafu);

- krmilna ročica (za krmiljenje vozila ali servo krmiljenje vozila);

- Dve različni barvi LED (za indikacijo načinov delovanja sem izbral rdečo in zeleno);

- 10microF kondenzatorji;

- 2 tipki (za izbiro načina delovanja);

- različni upori;

- Omarica;

- priključne žice;

- sponka za papir (kot igla grafa);

- kartonska škatla za čevlje (za okvir)

- Gumice

2. korak: del je potreben za Maverick

- mikrokrmilnik Arduino (uporabljal sem tudi Arduino Nano);

- radijski oddajnik NRF24L01 (uporablja se za dvosmerno brezžično komunikacijo med avtomobilom in daljinskim upravljalnikom);

- gonilnik motorja L298 (modul bo dejansko poganjal elektromotorje avtomobila);

- senzor DHT11 (senzor temperature in vlažnosti);

- 2 x elektromotorji z zobniki in kolesi;

- ultrazvočni senzor HC-SR04 (senzor, ki omogoča zaznavanje predmetov okoli in izogibanje oviram);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (bo omogočil orientacijo ultrazvočnega senzorja, tako da bo lahko meril doseg v različnih smereh);

- bela LED (za osvetlitev sem uporabil star barvni senzor, ki je pregorel, vendar LED še vedno delujejo);

- 10 mikroF kondenzatorjev;

- Omarica;

- priključne žice;

- sponka A4 kot okvir vozila;

- nekaj koles iz starega tiskalnika;

- Nekaj dvojnega stranskega traku;

- Pritrdilni elementi za pritrditev motorjev na okvir;

- Gumice

Uporabljena orodja:

- Klešče

- Izvijač

- Dvojni trak

- Gumice

- Rezalnik

3. korak: Nekaj podrobnosti o nekaterih materialih:

Modul L298:

Zatiči Arduino ne morejo biti neposredno povezani z elektromotorji, ker mikrokrmilnik ne more obvladati ojačevalnikov, ki jih potrebujejo motorji. Zato moramo motorje povezati z gonilnikom motorja, ki ga bo upravljal mikrokrmilnik Arduino.

Morali bomo biti sposobni nadzorovati dva elektromotorja, ki premikata avto v obe smeri, tako da se lahko avto premika naprej in nazaj ter lahko tudi krmili.

Za vse zgoraj navedeno bomo potrebovali H-most, ki je dejansko niz tranzistorjev, ki omogoča nadzor toka toka do motorjev. Modul L298 je prav to.

Ta modul nam omogoča tudi delovanje motorjev z različnimi hitrostmi z uporabo zatičev ENA in ENB z dvema PWM zatiči iz Arduina, vendar za ta projekt, da bi prihranili dva zatiča PWM, ne bomo nadzorovali hitrosti motorjev, samo smer skakalci za zatiče ENA in ENB bodo ostali na svojem mestu.

Modul NRF24L01:

To je pogosto uporabljen oddajnik, ki omogoča brezžično komunikacijo med avtomobilom in daljinskim upravljalnikom. Uporablja pas 2,4 GHz in lahko deluje s hitrostjo prenosa od 250 kbps do 2 Mbps. Če se uporablja v odprtem prostoru in z nižjo hitrostjo prenosa, lahko doseg doseže 100 metrov, zaradi česar je kot nalašč za ta projekt.

Modul je združljiv z mikrokrmilnikom Arduino, vendar ga morate paziti, da ga napajate z vtiča 3.3V in ne iz 5V, sicer lahko poškodujete modul.

Senzor DHT 11:

Ta modul je zelo poceni in enostaven za uporabo senzor. Zagotavlja digitalne odčitke temperature in vlažnosti, za uporabo pa potrebujete knjižnico Arduino IDE. Uporablja kapacitivni senzor vlažnosti in termistor za merjenje zraka v okolici ter pošilja digitalni signal na podatkovni zatič.

4. korak: Nastavitev povezav za Maverick

Povezave Maverick:

Modul NRF24L01 (zatiči)

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 uporablja

Modul L298N (zatiči)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - nameščen je skakalec -

ENB - nameščen je mostiček -

DHT11

VCC 5V tirnica na plošči

GND GND tirnica

S D6

HC-SR04 Ultrazvočni senzor

VCC 5V tirnica na plošči

GND GND tirnica

Sprožilec - Arduino Nano A1

Odmev - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (rjava barvna žica) GND tirnica

VCC (rdeča barvna žica) 5V tirnica na plošči

Signal (oranžna barvna žica) - Arduino Nano D10

LED luč - Arduino Nano A0

Ogledna plošča

5V tirnica - Arduino Nano 5V

GND tirnica - Arduino Nano GND

Sprva sem v ohišje vstavil Arduino Nano z zunanjo povezavo USB za lažji dostop pozneje.

- Arduino Nano 5V pin na 5V tirnico na plošči

-Arduino Nano GND zatič na GND tirnico

Modul NRF24L01

- GND modula gre v GND tirnice

- VCC gre na pin Arduino Nano 3V3. Pazite, da VCC ne priključite na 5V na plošči, ker obstaja nevarnost, da boste uničili modul NRF24L01

- pin CSN gre za Arduino Nano D8;

- CE pin je namenjen Arduino Nano D7;

- pin SCK gre na Arduino Nano D13;

- pin MOSI gre na Arduino Nano D11;

- pin MISO gre na Arduino Nano D12;

- pin IRQ ne bo priključen. Bodite previdni, če uporabljate drugačno ploščo kot Arduino Nano ali Arduino Uno, bodo zatiči SCK, MOSI in MISO drugačni.

- Med VCC in GND modula sem pritrdil tudi 10µF kondenzator, da ne bi prišlo do težav z napajanjem modula. To ni obvezno, če uporabljate modul pri minimalni moči, vendar, kot sem prebral na internetu, je bilo pri številnih težavah s tem veliko projektov.

- Za ta modul boste morali prenesti tudi knjižnico RF24. Najdete ga na naslednjem spletnem mestu:

Modul L298N

- Za zatiče ENA in ENB sem pustil priključene skakalce, ker mi ni treba nadzorovati hitrosti motorjev, da bi prihranil dva digitalna zatiča PWM na Arduino Nano. Tako bodo v tem projektu motorji vedno delovali s polno hitrostjo, na koncu pa se kolesa zaradi prestave motorjev ne bodo vrtela tako hitro.

- pin IN1 gre za Arduino Nano D5;

- pin IN2 gre za Arduino Nano D4;

- pin IN3 gre za Arduino Nano D3;

- pin IN4 gre za Arduino Nano D2;

- + baterije bo šel na 12V režo;

- baterija bo šla na režo GND in na tirnico GND na plošči;

- Če uporabljate zmogljivo baterijo (največ 12V), lahko napajate Arduino Nano iz reže 5V na pin Pin, vendar imam samo 9V baterije, zato sem eno uporabil samo za motorje in eno za napajanje Arduino Nano in senzorji.

- Oba motorja bosta povezana z režami na desni in levi strani modula. Sprva ni pomembno, kako jih povežete, kasneje pa jih lahko prilagodite iz kode Arduino ali samo iz preklopa žic med seboj, ko bomo testirali vozilo.

Modul DHT11

- Zatiči modula se popolnoma prilegajo plošči. Tako - pin pripelje na tirnico GND.

- Signalni pin je namenjen Arduino Nano D6;

- VCC pin se poda na 5V tirnico.

HC-SR04 Ultrazvočni senzorski modul

- VCC zatič gre na 5V tirnico na plošči;

- zatič GND na tirnico GND na plošči;

- Trig pin na Arduino Nano A1;

- Echo pin na Arduino Nano A2;

- Ultrazvočni modul bo pritrjen na servo motor z dvojnim trakom ali/in z nekaj gumijastimi trakovi, da bo lahko meril razdalje pod različnimi koti na vzdolžno smer vozila. To bo koristno, če bo v avtonomnem načinu vozilo izmerilo razdaljo na desni, na levi strani in se bo odločil, kam zaviti. Prav tako boste lahko upravljali servo, da boste našli različne razdalje do različnih smeri od vozila.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Rjava žica do tirnice GND na plošči

- Rdeča žica do 5V tirnice plošče

- oranžna žica do Arduino Nano D10;

LED

- LED bo napajal iz zatiča A0. Uporabil sem star barvni senzor, ki je pregorel, vendar LED še vedno delujejo in 4 od njih na majhni plošči so kot nalašč za osvetlitev poti vozila. Če uporabljate samo eno LED, uporabite 330Ω upor serije z LED, da ga ne zažgete.

Čestitamo, povezave z vozilom so opravljene.

5. korak: Oddaljene povezave Maverick:

Modul NRF24L01 (zatiči)

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 uporablja

Igralna palica

GND GND tirnica

VCC 5V tirnica na plošči

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (rjava barvna žica) GND tirnica

VCC (rdeča barvna žica) 5V tirnica na plošči

Signal (oranžna barvna žica) - Arduino Uno pin D6

Rdeča LED - Arduino Uno pin D4

Zelena LED - Arduino Uno pin D5

Avtonomni gumb - Arduino Uno pin D2

Gumb za doseg - Arduino Uno pin D3

Ogledna plošča

5V tirnica - Arduino Uno pin 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

Ker za krmilnik uporabljam Arduino Uno, sem Uno pritrdil na ploščo z nekaj gumijastimi trakovi, da se ne premakne.

- Arduino Uno bo napajal 9V baterija skozi vtičnico;

- Arduino Uno 5V pin na 5V tirnico na plošči;

-Arduino Uno GND zatič na GND tirnico;

Modul NRF24L01

- GND modula gre v GND tirnice

- VCC gre na pin Arduino Uno 3V3. Pazite, da VCC ne priključite na 5V na plošči, ker obstaja nevarnost, da boste uničili modul NRF24L01

- pin CSN gre za Arduino Uno D8;

- CE pin je namenjen Arduino Uno D7;

- SCK pin gre na Arduino Uno D13;

- pin MOSI gre na Arduino Uno D11;

- pin MISO gre na Arduino Uno D12;

- pin IRQ ne bo priključen. Bodite previdni, če uporabljate drugačno ploščo kot Arduino Nano ali Arduino Uno, bodo zatiči SCK, MOSI in MISO drugačni.

- Med VCC in GND modula sem pritrdil tudi 10µF kondenzator, da ne bi prišlo do težav z napajanjem modula. To ni obvezno, če uporabljate modul pri minimalni moči, vendar, kot sem prebral na internetu, je bilo pri številnih težavah s tem veliko projektov.

Modul igralne palice

- Modul krmilne palice je sestavljen iz 2 potenciometrov, tako da je zelo podoben s priključki;

- zatič GND na tirnico GND na plošči;

- VCC zatič na 5V tirnici na plošči;

- pin VRX na pin Arduino Uno A3;

- VRY pin na Arduino Uno A2 pin;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Rjava žica do tirnice GND na plošči

- Rdeča žica do 5V tirnice plošče

- oranžna žica do Arduino Uno D6;

LED

- Rdeča LED bo serijsko povezana z uporom 330Ω na Arduino Uno pin D4;

- Zelena LED bo serijsko povezana z uporom 330Ω na Arduino Uno pin D5;

Potisni gumbi

- tipke bodo uporabljene za izbiro načina delovanja vozila;

- Avtonomni gumb bo priključen na pin D2 Arduino Uno. Gumb je treba potegniti navzdol z uporom 1k ali 10k vrednost ni pomembna.

- Gumb za doseg bo povezan z nožico D3 Arduino Uno. Enako je treba gumb potegniti navzdol z uporom 1k ali 10k.

To je to, zdaj smo povezali vse električne dele.

6. korak: Izdelava okvirja daljinskega upravljalnika

Okvir daljinskega upravljalnika je dejansko izdelan iz kartonske škatle za čevlje. Seveda bodo drugi materiali boljši, v mojem primeru pa so materiali, ki jih lahko uporabim, omejeni. Zato sem uporabil kartonsko škatlo.

Najprej sem izrezal zunanje stranice ovitka in dobil tri dele, kot je na sliki.

Nato sem vzel dva manjša kosa in jih zlepil z dvojnim trakom.

Tretji daljši del bo pravokoten na njih in bo oblikoval okvir v obliki črke "T".

Zgornji (vodoravni) del bo uporabljen za graf, spodnji (navpični) del pa za električne komponente, tako da se vse zlepi. Ko naredimo graf, bomo zgornji del obrezali tako, da bo ustrezal grafičnemu papirju.

7. korak: Ustvarjanje grafa za daljinski upravljalnik

Seveda bo v tem koraku lepo, če imate LCD (16, 2), tako da bodo prikazani podatki iz vozila. V mojem primeru pa ga nimam, zato sem moral najti drug način prikaza podatkov.

Odločil sem se, da bom naredil majhen graf z iglo iz servo motorja, zaponko (ki se uporablja kot igla), ki bo prikazovala vrednosti, ki jih merijo senzorji vozila in radarski list, ali pa uporabite polarni grafični papir (grafični papir lahko prenesete z interneta).

Parametri, merjeni s senzorji, bodo pretvorjeni v stopinjah za servo motor. Ker servo motor ni najboljše kakovosti, sem njegovo gibanje omejil z 20 ° na 160 ° (20 ° pomeni 0 izmerjene vrednosti parametra in 160 ° pomeni največjo vrednost parametra, ki se lahko prikaže na primer 140 cm).

Vse to je mogoče prilagoditi iz kode Arduino.

Za graf sem uporabil radarski list, ki sem ga prepolovil, potem ko sem ga nekoliko spremenil z osnovnim orodjem Windows Paint and Snipping Tool.

Ko sem spremenil radarski list za načrtovanje tako, da se prilega daljinskemu upravljalniku, sem za lažje odčitavanje potegnil črte, ki povezujejo središče risalnega lista z zunanjim krogom.

Obračalna gred servo motorja mora biti poravnana s središčem ploskev.

Sponko sem raztegnil in spremenil, da se prilega roki servo motorja.

Potem je najpomembnejše "umeriti" graf. Torej mora za različne vrednosti izmerjenih parametrov igla grafa prikazati pravilno vrednost kota. To sem naredil tako, da sem vklopil daljinski upravljalnik in Maverick ter izmeril različne razdalje z ultrazvočnim senzorjem, medtem ko sem vzel vrednosti iz serijskega monitorja in se prepričal, ali je graf usmerjen pravilno. Po nekaj ponovnih postavitvah servo in nekaj upogibanju igle je graf prikazoval ustrezne izmerjene vrednosti parametrov.

Ko je vse pritrjeno na okvir v obliki črke "T", sem natisnil in z dvojnim trakom zlepil diagram poteka izbire načina, da se ne zmedemo, kateri parameter prikazuje graf.

Končno je daljinski upravljalnik končan.

8. korak: Izdelava podvozja Maverick

Najprej se moram zahvaliti mojemu dobremu prijatelju Vladu Jovanoviću, ki je namenil čas in trud za izdelavo podvozja, karoserije in celotne zasnove okvirja Mavericka.

Podvozje je narejeno iz kartonske odložišča, ki je bilo z veliko truda izrezano v osemkotni obliki naprej, z rezalnikom, ki je edina stvar na voljo. V osmerokotni obliki bodo nameščeni elektronski deli. Držalo odložišča je bilo uporabljeno kot podpora za zadnja kolesa.

Ko je bila plošča razrezana, je bila prekrita s srebrnim trakom (trak proti brizganju), da je dobila lepši videz.

Dva motorja sta bila pritrjena kot na slikah z dvojnim trakom in spremenjenimi pritrdilnimi elementi za mape. Na vsaki strani ohišja sta izvrtani dve luknji, ki omogočata prehod kablov motorja, da pridejo do modula L298N.

9. korak: Izdelava stranskih plošč okvirja

Kot smo že omenili, je celotna zunanja lupina Mavericka narejena iz kartona. Stranske plošče so bile izrezane z rezalnikom, izmerjene in izdelane, da se prilegajo ohišju.

Za boljši videz so bile uporabljene nekatere oblikovalske lastnosti, na notranji strani plošč pa je bila zakovana žična mreža, ki je bila videti podobna kot rezervoar.

10. korak: Izdelava sprednjih in zadnjih nosilcev okvirja

Sprednji in zadnji nosilec sta namenjena pritrditvi stranskih plošč spredaj in na zadnji strani avtomobila. Sprednja podpora ima tudi namen prilagoditi svetlobo (v mojem primeru zlomljeno barvno tipalo).

Mere sprednjega in zadnjega nosilca najdete na priloženih slikah skupaj s predlogami, kako odrezati nosilec ter kje in na katere strani upogniti ter pozneje lepiti.

11. korak: Zgradite zgornji pokrov okvirja

Zgornji pokrov mora vsebovati vse v notranjosti in za boljši dizajn sem na krmi naredil nekaj črt, tako da je mogoče videti elektroniko v notranjosti avtomobila. Zgornji pokrov je narejen tako, da ga je mogoče odstraniti, da zamenjate baterije.

Vsi deli so med seboj pritrjeni z vijaki in maticami, kot je na sliki.

12. korak: Montaža okvirja telesa

Korak: Namestitev motorjev na podvozje

Dva motorja sta bila pritrjena kot na slikah z dvojnim trakom in spremenjenimi pritrdilnimi elementi za mape. Na vsaki strani ohišja sta izvrtani dve luknji, ki omogočata prehod kablov motorja, da pridejo do modula L298N.

Korak 14: Namestitev elektronike na ohišje

Kot napajalnik sem uporabil dve 9V bateriji kot najprimernejši, ko bosta na voljo. Toda, da sem jih namestil na ohišje, sem moral izdelati držalo za baterije, ki bo obdržalo baterije, medtem ko se bo avto premikal, in jih bo tudi enostavno odstraniti, če bo treba zamenjati baterije. Zato sem znova izdelal držalo za baterije iz škatle in ga pritrdil na ohišje s spremenjenim pritrdilnim elementom za mape.

Modul L298N je bil nameščen s 4 distančniki.

Krušna deska je bila pritrjena na ohišje z dvojnim trakom.

Ultrazvočni senzor je bil pritrjen na servo motorje z dvojnim trakom in nekaj gumijastimi trakovi.

Zdaj so vse elektronske komponente na svojem mestu.

Korak 15: Namestitev okvirja telesa na ohišje

Korak 16: Kako upravljati Maverick

Maverick lahko upravljate v štirih načinih, kar bo označeno z dvema LED na daljinskem upravljalniku (rdeča in zelena).

1. Ročni nadzor (vlažnost). Sprva bo ob vklopu vozilo na ročnem upravljanju. To pomeni, da bo Maverick s pomočjo krmilne palice upravljan ročno iz daljinskega upravljalnika. Obe LED -lučki bosta na daljinskem upravljalniku izklopljeni, kar pomeni, da smo v ročnem načinu. Vrednost, prikazana na grafu daljinskega upravljalnika, bo vlažnost zraka okoli Mavericka.

2. Ročni nadzor (temperatura). Ko sta zeleni in rdeči LED vklopljeni. To pomeni, da bo Maverick s pomočjo krmilne palice upravljan ročno iz daljinskega upravljalnika. V tem načinu bo tudi lučka vklopljena. Vrednost, prikazana na grafu daljinskega upravljalnika, bo TEMPERATURA zraka okoli Mavericka v stopinjah C.

3. Avtonomni način. Ko pritisnete gumb za samodejni pritisk, se vklopi rdeča LED, ki označuje avtonomni način. V tem načinu se Maverick začne premikati sam, izogibati se oviram in se odločiti, kam se obrniti glede na informacije, prejete od ultrazvočnega senzorja. V tem načinu bo vrednost, prikazana na grafu daljinskega upravljalnika, razdalja, izmerjena med premikanjem.

4. Način merjenja dosega. Ko pritisnete gumb za doseg, se prižge zelena LED, kar kaže, da je Maverick v načinu za doseg. Zdaj se Maverick ne bo premaknil. Krmilna ročica bo zdaj krmila servo motor, pritrjen na ultrazvočni senzor. Če želite izmeriti doseg od vozila do različnih predmetov okoli njega, premaknite krmilno palčko in ultrazvočni senzor usmerite proti predmetu. Vrednost razdalje do predmeta bo prikazana na grafu daljinskega upravljalnika v cm.

Za vklop in izklop LED -lučke na Mavericku morate imeti na daljinskem upravljalniku vklopljeno (za vklop lučke) ali izklop (za luč izklop).

Korak 17: Arduino koda

Kode za daljinski upravljalnik in za Maverick najdete v prilogi.

To je to za moj projekt Maverick. Upam, da vam je všeč in hvala za ogled in glasovanje zanj, če vam je všeč.