RC Four Wheel Ground Rover: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

To je "Monolit na kolesih" (zahvaljujoč Stanleyju Kubricku: D)

Izdelava daljinsko vodenega zemeljskega roverja je bila ena od mojih sanj, odkar sem se začel ukvarjati z elektroniko, ker so me brezžične stvari vedno fascinirale. Nisem imel dovolj časa in denarja, da bi ga zgradil do svojega študentskega projekta. Tako sem za svoj zadnji letni projekt zgradil štirikolesni rover. V tem navodilu bom razložil, kako sem uporabil ohišje starega ojačevalnika za izdelavo roverja iz nič in kako narediti radijski krmilnik.

To je štirikolesni talni rover s štirimi ločenimi pogonskimi motorji. Vezje gonilnika motorja temelji na L298N, RF -nadzor pa temelji na parih HT12E in HT12D iz polprevodnika Holtek. Ne uporablja Arduina ali drugih mikrokrmilnikov. Različica, ki sem jo naredil, za poceni brezžično delovanje uporablja poceni oddajnik in sprejemnik ASK s pasom ASM s frekvenčnim pasom 433 MHz. Rover krmilijo štirje gumbi, način vožnje pa je diferencialni pogon. Krmilnik ima doseg približno 100 m v odprtem prostoru. Začnimo graditi zdaj.

(Vse slike so v visokih ločljivostih. Odprite jih na novem zavihku za visoko ločljivost.)

Korak: Potrebni deli in orodja

• 4 x 10 cm x 4 cm kolesa z luknjami 6 mm (ali tistimi, ki so združljiva z motorji, ki jih imate)
• 4 x 12V, 300 ali 500 RPM motorji z gredjo 6 mm
• 1 x kovinsko ohišje primerne velikosti (ponovno sem uporabil staro kovinsko ohišje)
• 4 x sponke za motor v obliki črke L
• 2 x 6V 5Ah, svinčeno-kislinske baterije
• 1 x 9V baterija
• 1 x L298N motorna plošča ali gola IC
• 1 x 433MHz oddajnik
• 2 x 433MHz sprejemnik (združljiv)
• 4 x 12 mm potisni gumbi
• 1 x DC sodček
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR vrata IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolitski kondenzatorji
• 7 x 100nF keramični kondenzatorji
• 4 x 470R upori
• 1 x 51K upor (pomembno)
• 1 x 680R upor
• 1 x 1M uporovnik (pomembno)
• 1 x 7805 ali LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2pin vijačni sponki
• 1 x Stikalo SPDT
• 1 x mat črna barva
• LED, žice, običajna tiskana vezja, IC vtičnice, stikala, vrtalnik, Dremel, brusni papir in drugo orodje

Deli, kot so motorji, kolesa, sponke itd., Lahko izberete glede na vaše zahteve.

Korak: Shema gonilnika motorja

HT12D je 12-bitni dekoder, ki je serijsko vhodno-vzporedni izhodni dekoder. Vhodni pin HT12D bo povezan s sprejemnikom, ki ima serijski izhod. Med 12 bitov je 8 bitov naslovnih bitov, HT12D pa bo dekodiral vhod, če le, če se dohodni podatki ujemajo s trenutnim naslovom. To je uporabno, če želite upravljati več naprav z isto frekvenco. Za nastavitev vrednosti naslova lahko uporabite 8 -polni DIP -stikalo. Spajal pa sem jih neposredno v GND, kar daje naslov 00000000. HT12D tukaj deluje pri 5V in vrednost Rosca je 51 KΩ. Vrednost upora je pomembna, saj lahko njena sprememba povzroči težave pri dekodiranju.

Izhod sprejemnika 433MHz je povezan z vhodom HT12D, štirje izhodi pa so povezani z gonilnikom dvojnega H-mostu L298 2A. Za pravilno odvajanje toplote voznik potrebuje hladilnik, saj se lahko zelo segreje.

Ko pritisnem gumb Levo na daljinskem upravljalniku, želim, da M1 in M2 tečeta v nasprotni smeri od smeri M3 in M4 in obratno za desno delovanje. Za delovanje naprej bodo morali vsi motorji teči v isti smeri. To se imenuje diferencialni pogon in se uporablja v bojnih tankih. Zato ne potrebujemo le enega zatiča za nadzor, ampak štiri hkrati. Tega ne morete doseči s tipkami SPST, ki jih imam, razen če imate nekaj stikal SPDT ali igralno palico. To boste razumeli, če pogledate zgornjo logično tabelo. Zahtevana logika je dosežena na koncu oddajnika v naslednjem koraku.

Celotno nastavitev napajata dve svinčeno-kislinski bateriji 6V, 5Ah v serijski konfiguraciji. Tako bomo imeli dovolj prostora za namestitev baterij v ohišje. Bolje pa bo, če najdete Li-Po baterije v območju 12V. Za priključitev baterij Pb-Acid na zunanji polnilnik se uporablja enosmerna vtičnica. 5V za HT12D se ustvari z regulatorjem 7805.

3. korak: Izdelava gonilnika motorja

Za spajkanje vseh komponent sem uporabil perfboard. Najprej sestavne dele postavite na način, da jih je lažje spajkati, ne da bi uporabljali veliko skakalcev. To je stvar izkušenj. Ko je postavitev zadovoljiva, spajkajte noge in odrežite odvečne dele. Zdaj je čas za usmerjanje. Morda ste funkcijo samodejnega usmerjevalnika uporabljali v številnih programskih programih za oblikovanje tiskanih vezij. Ti si usmerjevalnik tukaj. Uporabite svojo logiko za najboljše usmerjanje z minimalno uporabo skakalcev.

Za RF sprejemnik sem namesto direktnega spajkanja uporabil vtičnico IC, ker jo lahko kasneje ponovno uporabim. Celotna plošča je modularna, tako da jih lahko pozneje enostavno razstavim. Biti modularna je ena mojih nagnjenosti.

Korak: Shema RF daljinskega upravljalnika

To je 4 -kanalni RF daljinski upravljalnik za rover. Daljinski upravljalnik temelji na parih dajalnik-dekoder serije 21212 HT12E in HT12D iz polprevodnika Holtek. RF komunikacijo omogoča par oddajnik-sprejemnik ASK 433MHz.

HT12E je 12-bitni dajalnik in v osnovi vzporedni vhodno-serijski dajalnik. Od 12 bitov je 8 bitov naslovnih bitov, ki jih je mogoče uporabiti za krmiljenje več sprejemnikov. Zatiči A0-A7 so vhodni zatiči naslova. Za delovanje 5V mora biti frekvenca oscilatorja 3 KHz. Potem bo vrednost Rosc 1,1 MΩ za 5V. Tožimo 9V baterijo, zato je vrednost Rosc 1 MΩ. Za natančno določanje frekvence oscilatorja in upora za določeno napetostno območje glejte podatkovni list. AD0-AD3 so vhodi krmilnih bitov. Ti vhodi krmilijo izhode D0-D3 dekoderja HT12D. Izhod HT12E lahko priključite na kateri koli oddajniški modul, ki sprejema serijske podatke. V tem primeru priključimo izhod na vhodni pin oddajnika 433MHz.

Imamo štiri motorje za daljinsko krmiljenje, od katerih sta vsak dva vzporedno povezana za diferencialni pogon, kot je razvidno iz prejšnjega blokovnega diagrama. Želel sem upravljati motorje za diferencialni pogon s štirimi gumbi SPST, ki so običajno na voljo. Ampak obstaja problem. Ne moremo upravljati (ali omogočiti) več kanalov dajalnika HT12E samo s tipkami SPST. Tu nastopijo logična vrata. En 4069 CMOS NOR in en 4077 NAND tvorita logični gonilnik. Za vsak pritisk gumbov logična kombinacija ustvari potrebne signale na več vhodnih zatičih dajalnika (to je bila intuitivna rešitev in ne nekaj, kar je bilo narejeno z eksperimentiranjem, na primer "žarnica!"). Izhodi teh logičnih vrat so priključeni na vhode HT12E in poslani zaporedno prek oddajnika. Po prejemu signala bo HT12D dekodiral signal in ustrezno potegnil izhodne zatiče, ki bodo nato poganjali L298N in motorje.

5. korak: Izdelava RF daljinskega upravljalnika

Za daljinski upravljalnik sem uporabil dva ločena kosa perfboard -a; enega za gumbe in enega za logično vezje. Vse plošče so popolnoma modularne in jih je mogoče odstraniti brez razpajkanja. Antenski zatič oddajnega modula je priključen na zunanjo teleskopsko anteno, rešeno iz starega radia. Za to pa lahko uporabite en kos žice. Daljinski upravljalnik neposredno uporablja 9V baterijo.

Vse je bilo stlačeno v majhno plastično škatlo, ki sem jo našel v škatli za smeti. Ni najboljši način za izdelavo daljinskega upravljalnika, vendar služi svojemu namenu.

6. korak: Slikanje daljinskega upravljalnika

V notranjosti je bilo vse skupaj s potisnimi gumbi, stikalom DPDT, LED indikatorjem vklopa in izpostavljeno anteno. V bližini oddajnika sem izvrtal nekaj lukenj, ker sem ugotovil, da se po daljšem delovanju nekoliko segreje. Tako bodo luknje zagotovile nekaj pretoka zraka.

Napaka je bila, da namesto majhnih štirih izrežemo veliko pravokotno luknjo na vrhu. Mogoče sem mislil kaj drugega. Za zaključek sem uporabil kovinsko srebrno barvo.

7. korak: Izdelava podvozja

Kot ohišje roverja sem uporabil staro kovinsko ohišje ojačevalnika. Spodaj je imel luknje, nekatere pa jih je moral razširiti z vrtalnikom, kar je olajšalo pritrditev objemk motorja. Nekaj podobnega moraš najti ali narediti iz pločevine. Pravokotne sponke motorja (ali L sponke) imajo vsaka po šest lukenj za vijake. Celotna postavitev ni bila tako trdna, saj je bila debelina pločevine majhna, vendar dovolj za zadrževanje vse teže baterij in vsega. Motorje lahko pritrdite na sponke z uporabo matic, ki so priložene motorjem z enosmernim tokom. Gred motorja ima navojno luknjo za pritrditev koles.

Uporabil sem motorje z enosmernim tokom 300 obratov na minuto s plastičnim menjalnikom. Plastični menjalniki (zobniki so še vedno kovinski) so cenejši od Johnsonovih motorjev. Vendar se bodo hitreje obrabili in nimajo toliko navora. Predlagam, da uporabite Johnsonove motorje z vrtljaji 500 ali 600. 300 vrtljajev na minuto ni dovolj za dobro hitrost.

Vsak motor mora biti spajkan s 100 nF keramičnimi kondenzatorji, da se zmanjša kontaktna iskra v motorjih. To bo zagotovilo boljšo življenjsko dobo motorjev.

8. korak: barvanje podvozja

Slikanje je enostavno z brizgalnimi pločevinkami. Za celotno ohišje sem uporabil mat črno. Kovinsko ohišje morate očistiti z brusnim papirjem in odstraniti vse stare plasti barve za boljši zaključek. Za dolgo življenjsko dobo nanesite dva sloja.

9. korak: Preizkušanje in zaključek

Zelo sem bil navdušen, ko sem videl, da je vse delovalo brezhibno, ko sem ga prvič preizkusil. Mislim, da se je prvič zgodilo kaj takega.

Za shranjevanje voznikove plošče sem uporabil škatlo za tiffine. Ker je vse modularno, je montaža enostavna. Antenska žica RF sprejemnika je bila povezana z anteno iz jeklene žice zunaj ohišja.

Ko je bilo sestavljeno, je bilo vse videti super, tako kot sem pričakoval.

10. korak: Oglejte si to v akciji

Zgoraj je, ko sem z roverjem nosil modul GPS + merilnika pospeška za drug projekt. Na zgornji plošči so GPS, merilnik pospeška, RF oddajnik in domači Arduino. Spodaj je plošča voznika motorja. Ogledate si lahko, kako so tam postavljene baterije Pb-Acid. Tam je zanje dovolj prostora, kljub temu, da je na sredini škatla za tiffine.

Oglejte si rover v akciji v videu. Video je nekoliko tresen, ko sem ga posnel s telefonom.

11. korak: Izboljšave

Kot vedno rečem, vedno obstaja prostor za izboljšave. Kar sem naredil, je le osnovni RC rover. Ni dovolj močan za prenašanje uteži, izogibanje oviram in tudi ne hiter. Domet RF krmilnika je omejen na približno 100 metrov v odprtem prostoru. Vse te pomanjkljivosti bi morali poskusiti odpraviti, ko jih zgradite; ne ponavljajte ga samo, če niste omejeni z razpoložljivostjo delov in orodij. Tukaj je nekaj mojih predlogov za izboljšanje.

• Za boljše ravnovesje vrtilnega momenta uporabite Johnsonove kovinske motorje s hitrostjo 500 ali 600 vrt / min. So zelo zmogljivi in lahko pri 12V proizvedejo do 12 kg navora. Potrebovali pa boste združljiv gonilnik motorja in baterije za visoke tokove.
• Za krmiljenje motorja s PWM uporabite mikrokrmilnik. Na ta način lahko nadzorujete hitrost roverja. Za nadzor hitrosti na koncu daljinskega upravljalnika bo potrebno posebno stikalo.
• Za večji doseg delovanja uporabite boljši in zmogljivejši radijski oddajnik in sprejemnik.
• Močno ohišje verjetno iz aluminija skupaj z vzmetnimi amortizerji.
• Rotirajoča robotska platforma za pritrditev robotskih rok, kamer in drugih stvari. Lahko se izvede s servo pogonom na vrhu ohišja.

Nameravam zgraditi 6 -kolesni rover z vsemi zgoraj navedenimi lastnostmi in ga uporabiti kot platformo za splošno uporabo. Upam, da vam je bil ta projekt všeč in ste se kaj naučili. Hvala za branje:)