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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Zdravo svima, ja sam Razvan i dobrodošli u moj "Maverick" projekt.

Oduvijek su mi se sviđale stvari na daljinsko upravljanje, ali nikada nisam imao auto na daljinsko upravljanje. Stoga sam odlučio izgraditi onu koja može učiniti nešto više od samog 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 imati pristup takvoj opremi), to će se učiniti s mnogo jednostavnijim dostupnim alatima. Ovaj je projekt zamišljen kao lagan i zabavan.

Kako radi?

Maverick je RC automobil koji koristi modul LRF24L01 za slanje i primanje podataka s daljinskog upravljača i na njega.

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

Pritiskom na gumb može biti i autonomna, a u ovom načinu rada izbjegavat će prepreke te će odlučiti da li će ići prema mjerenjima ultrazvučnog senzora.

Pa krenimo u izgradnju.

Korak 1: Dijelovi potrebni za daljinski upravljač

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

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

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

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

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

- 10microF kondenzatori;

- 2 tipke (za odabir načina rada);

- Razni otpornici;

- Oglasna ploča;

- Spajanje žica;

- 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 (koristit će se za dvosmjernu bežičnu komunikaciju između automobila i daljinskog upravljača);

- vozač motora L298 (modul će zapravo pokretati elektromotore automobila);

- DHT11 osjetnik (osjetnik temperature i vlažnosti);

- 2 x električni motori sa zupčanicima i kotačima;

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

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (omogućit će orijentaciju ultrazvučnog senzora tako da može mjeriti raspon 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;

- Oglasna ploča;

- Spajanje žica;

- A4 kopča kao okvir vozila;

- Neki kotači sa starog pisača;

- Neka dvostrana traka;

- Učvršćivači mapa za pričvršćivanje motora na okvir;

- gumice

Korišteni alati:

- kliješta

- odvijač

- Dvostruka traka

- gumice

- Rezač

Korak 3: Nekoliko pojedinosti 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 također i upravljati.

Kako bismo učinili sve gore navedeno, trebat će nam H-most koji je zapravo niz tranzistora koji omogućuje kontrolu strujanja struje do motora. Modul L298 je upravo to.

Ovaj nam modul također omogućuje upravljanje motorima različitim brzinama pomoću ENA i ENB pinova s dva PWM pina iz Arduina, ali za ovaj projekt, kako bismo poštedjeli 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 omogućuje 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 paziti da ga opskrbite sa 3,3 V pina, a ne s 5 V, inače riskirate oštećenje modula.

Senzor DHT 11:

Ovaj je modul vrlo jeftin i jednostavan za korištenje senzor. Omogućuje digitalna očitanja temperature i vlažnosti, no za upotrebu će vam trebati Arduino IDE knjižnica. Koristi kapacitivni senzor vlažnosti i termistor za mjerenje okolnog zraka i šalje digitalni signal na podatkovni pin.

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 vodilica matične ploče

GND GND tračnica za ploču

S D6

HC-SR04 Ultrazvučni senzor

VCC 5V vodilica matične ploče

GND GND tračnica za ploču

Trig - Arduino Nano A1

Odjek - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (žica smeđe boje) GND tračnica za ploču

VCC (žica crvene boje) 5V vodilica matične ploče

Signal (žica u narančastoj boji) - Arduino Nano D10

LED svjetlo - Arduino Nano A0

Oglasna ploča

5V tračnica - Arduino Nano 5V

GND šina - Arduino Nano GND

U početku sam umetnuo Arduino Nano u matičnu ploču, s USB priključkom na vanjskoj strani 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 vodilice

- VCC ide na pin Arduino Nano 3V3. 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 spojen. Budite oprezni ako koristite drugu ploču od Arduino Nano ili Arduino Uno, igle SCK, MOSI i MISO bit će različite.

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

- Također ćete morati preuzeti RF24 biblioteku 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 utor;

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

- Ako koristite snažnu bateriju (maksimalno 12V), Arduino Nano možete opskrbiti 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 s desne i lijeve strane modula. U početku nije važno kako ćete ih spojiti, kasnije se može prilagoditi iz Arduino koda ili samo iz međusobnog prebacivanja žica kada ćemo testirati vozilo.

Modul DHT11

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

- Signalni pin ide na Arduino Nano D6;

- VCC pin ide na 5V ploču.

HC-SR04 Ultrazvučni senzorski modul

- VCC pin ide na 5V vodilicu matične ploče;

- GND pin na GND vodilicu 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 tračnice matične ploče

- Crvena žica do 5V tračnice matične ploče

- Narančasta žica do Arduino Nano D10;

LED

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

Čestitamo, veze s vozilom su gotove.

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 tračnica za ploču

VCC 5V vodilica matične ploče

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (žica smeđe boje) GND tračnica za ploču

VCC (žica crvene boje) 5V vodilica matične ploče

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

Crvena LED - Arduino Uno pin D4

Zelena LED dioda - Arduino Uno pin D5

Autonomni gumb - Arduino Uno pin D2

Gumb za domet - Arduino Uno pin D3

Oglasna ploča

5V tračnica - Arduino Uno pin 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

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

- Arduino Uno će se napajati 9V baterijom kroz utičnicu;

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

-Arduino Uno GND pin na GND šinu matične ploče;

Modul NRF24L01

- GND Modula ide do GND vodilice

- VCC ide na pin Arduino Uno 3V3. 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 spojen. Budite oprezni ako koristite drugu ploču od Arduino Nano ili Arduino Uno, igle SCK, MOSI i MISO bit će različite.

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

Modul joystick

- Modul upravljačke palice sastoji se od 2 potenciometra pa je vrlo sličan s priključcima;

- GND pin na GND vodilicu matične ploče;

- VCC pin na 5V vodilici matične ploče;

- VRX pin na pin Arduino Uno A3;

- VRY pin na pin Arduino Uno A2;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Smeđa žica do GND tračnice matične ploče

- Crvena žica do 5V tračnice matične ploče

- Narančasta žica do Arduino Uno D6;

LED

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

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

Pritisnuti gumbe

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

- Autonomni gumb bit će spojen na pin D2 Arduino Uno. Gumb treba povući prema dolje s 1k ili 10k otpornikom vrijednost nije važna.

- Tipka za raspon bit će spojena na pin D3 Arduino Uno. Isti gumb treba povući prema dolje s 1k ili 10k otpornikom.

To je to, sada smo povezali sve električne dijelove.

Korak 6: Izrada okvira daljinskog upravljača

Okvir daljinskog upravljača zapravo je izrađen 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 dulji dio okomito će na njih tvoriti okvir u obliku slova "T".

Gornji (vodoravni) dio koristit će se za grafikon, a donji (okomiti) dio za električne komponente, tako da se sve lijepi. Kad napravimo grafikon, obrezat ćemo gornji dio tako da stane u grafički papir.

Korak 7: Stvaranje grafikona za daljinski upravljač

Naravno u ovom koraku bilo bi lijepo ako imate LCD (16, 2) kako bi se prikazali 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 grafički papir (Grafofolije može se preuzeti s 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 crtanje, koji sam prepolovio nakon što sam ga malo izmijenio pomoću osnovnog alata Windows Paint and Snipping Tool.

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

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 vrijednosti izmjerenih parametara 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 položaja serva i nekoliko savijanja igle, grafikon je prikazivao ispravne izmjerene vrijednosti parametara.

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

Na kraju je daljinski upravljač gotov.

Korak 8: Izrada Maverick šasije

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

Šasija je izrađena od kartonskog međuspremnika, koji je izrezan u osmerokutni oblik prema naprijed uz puno truda pomoću rezača jedino dostupno. 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 modificiranih zatvarača za fascikle. Izbušene su dvije rupe sa svake strane šasije kako bi kablovi motora prošli kako bi došli do modula L298N.

Korak 9: Izgradnja bočnih ploča okvira

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

Neke su dizajnerske značajke primijenjene kako bi izgledale bolje, a žičana mreža je zakovana na unutarnjem dijelu panela radi sličnosti tenka.

Korak 10: Izrada prednjih i stražnjih oslonaca za okvir

Prednji i stražnji oslonci imaju namjenu učvrstiti bočne ploče ispred i sa stražnje strane automobila. Prednja potpora također ima namjenu prilagoditi svjetlo (u mom slučaju senzor slomljene boje).

Dimenzije prednjih i stražnjih nosača možete ih pronaći na priloženim slikama, zajedno s predlošcima za rezanje potpore 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. Također je gornji poklopac napravljen tako da se može ukloniti kako bi se zamijenile baterije.

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 modificiranih zatvarača za fascikle. 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 nakon što su bile dostupne. No kako bih ih postavio na šasiju, morao sam izraditi 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 ponovno napravio držač baterije od kartona i pričvrstio ga na kućište izmijenjenim zatvaračem za fascikle.

Modul L298N instaliran je pomoću 4 odstojnika.

Daska za kruh pričvršćena je na šasiju pomoću dvostruke trake.

Ultrazvučni senzor pričvršćen je 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 s dvije LED diode na daljinskom upravljaču (crvenom i zelenom).

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

2. Ručno upravljanje (temperatura). Kada su i zeleni i crveni LED uključeni. To znači da će se Maverickom ručno upravljati s daljinskog upravljača uz pomoć upravljačke palice. 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 gumb 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 kamo će se okrenuti prema podacima dobivenim od ultrazvučnog senzora. U ovom načinu rada vrijednost prikazana na grafikonu daljinskog upravljača bit će udaljenost izmjerena tijekom kretanja.

4. Način mjerenja raspona. Kada se pritisne tipka dometa, zelena LED dioda se uključuje, što znači da je Maverick u načinu rada dometa. Sada se Maverick neće pomaknuti. 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.