RC автокөлігі: 23 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:50

RC автомобильдері мен үшін әрқашан толқудың көзі болды. Олар жылдам, көңілді және егер сіз оларды бұзсаңыз, алаңдамайсыз. Дегенмен, егде жастағы, жетілген, RC энтузиастары ретінде мен кішкентай балаларға арналған RC машиналарымен ойнап жүргенімді көре алмаймын. Менде үлкен, ересек адамдар болуы керек. Бұл жерде мәселе туындайды: ересектерге арналған RC автокөліктері қымбат. Интернетті қарау кезінде мен таба алатын ең арзаны 320 доллар тұрады, орташа бағасы 800 доллар. Менің компьютерім осы ойыншықтарға қарағанда арзан!

Мен бұл ойыншықтарды сатып ала алмайтынымды біле отырып, мендегі өндіруші көліктің 10 -шы бағасына автокөлік жасай алатынымды айтты. Осылайша мен қоқысты алтынға айналдыру үшін саяхатымды бастадым

Жабдықтар

RC автокөлігіне қажет бөлшектер келесідей:

• Қолданылған RC автокөлігі
• L293D мотор драйвері (DIP формасы)
• Ардуино Нано
• NRF24L01+ радио модулі
• RC Drone аккумуляторы (немесе кез келген басқа жоғары ток батареясы)
• LM2596 Бак түрлендіргіштері (2)
• Сымдар
• Толық тақта
• Кішкене, әр түрлі компоненттер (тақырып түйреуіштері, бұрандалы терминалдар, конденсаторлар және т.

RC контроллері үшін қажет бөліктер келесідей:

• Қолданылған контроллер (2 аналогты джойстик болуы керек)
• Ардуино Нано
• NRF24L01+ радио модулі
• Электр сымдары

1 -қадам: Қайта өңделген қазына

Бұл жоба бастапқыда шамамен бір жыл бұрын достарым екеуміз компьютерлік машинаны хакатон жобасына (кодтау сайысы) жасауды жоспарлаған кезде басталды. Менің жоспарым - дүкенге бару, мен таба алатын ең үлкен RC автокөлігін сатып алу, ішін тазарту және оны ESP32 ауыстыру.

Уақыт өте келе мен Саверске жүгірдім, RC автокөлігін сатып алдым және хакатонға дайындалдым. Өкінішке орай, маған қажет көптеген бөліктер уақытында келмеді, сондықтан мен жобаны толығымен бұзуға мәжбүр болдым.

Содан бері, RC машинасы менің төсегімнің астына шаң жинап жатыр, осы уақытқа дейін …

Жылдам шолу:

Бұл жобада мен Upcycled RC Car жасау үшін ескі ойыншықтар мен ИҚ контроллерін ауыстырамын. Мен іштегі ішектерді ішке енгіземін, Arduino Nano -ны имплантациялаймын және NRF24L01+ радио модулін екеуінің арасында байланысу үшін қолданамын.

2 -қадам: теория

«Бір нәрсенің қалай жұмыс жасайтынын білуден гөрі, оның қалай жұмыс істейтінін түсіну маңызды»

- Кевин Ян 17.05.2020 (мен мұны жаңадан жасадым)

Осыдан кейін Upcycled RC Car артындағы теория мен электроника туралы сөйлесуді бастайық.

Автокөлік жағында біз NRF24L01+, Arduino Nano, L293D қозғалтқышы, RC автокөлігінің қозғалтқыштары және екі конвертер қолданамыз. Бір конвертер қозғалтқыштың қозғаушы кернеуін, ал екіншісі Arduino Nano үшін 5В кернеуді береді.

Контроллер жағында біз NRF24L01+, Arduino Nano және қайта басқарылатын контроллердегі аналогтық джойстиктерді қолданамыз.

3 -қадам: NRF24L01+

Бастамас бұрын, мен бөлмедегі пілді түсіндіріп беруім керек: NRF24L01+. Егер сіз бұл атауды білмесеңіз, NRF24 - бұл скандинавиялық жартылай өткізгіштер шығаратын чип. Бағасы төмен, көлемі шағын және жақсы жазылған құжаттаманың арқасында радио байланыс үшін өндірушілер қауымдастығында өте танымал.

Сонымен, NRF модулі қалай жұмыс істейді? Жаңадан бастаушылар үшін NRF24L01+ 2,4 ГГц жиілікте жұмыс істейді. Бұл Bluetooth мен Wifi жұмыс істейтін жиілік (шамалы өзгеріспен!). Чип Arduino арасында SPI, төрт істікшелі байланыс протоколы арқылы байланысады. Қуат үшін NRF24 3.3В пайдаланады, бірақ түйреуіштер де 5В төзімді. Бұл бізге 5V логикасын қолданатын Arduino Nano -ны, 3.3V логикасын қолданатын NRF24 көмегімен пайдалануға мүмкіндік береді. Басқа бірнеше ерекшеліктер төмендегідей.

Көрнекті ерекшеліктері:

• Ол 2,4 ГГц өткізу жолағында жұмыс істейді
• Қоректену кернеуінің диапазоны: 1.6 - 3.6В
• 5В төзімді
• SPI байланысын қолданады (MISO, MOSI, SCK)
• 5 түйреуішті алады (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Үзіліс тудыруы мүмкін - IRQ (бұл жобада өте маңызды!)
• Ұйқы режимі
• 900nA - 12mA тұтынады
• Өткізу диапазоны: ~ 100 метр (географиялық орналасуына байланысты өзгереді)
• Бағасы: бір модуль үшін $ 1.20 (Amazon)

Егер сіз NRF24L01+туралы көбірек білгіңіз келсе, соңындағы Қосымша оқулар бөлімін қараңыз

4 -қадам: L293D - қос H -көпірлі мотор драйвері

Arduino Nano светодиоды үшін жеткілікті ток бере алатынына қарамастан, нано қозғалтқышты өздігінен қуаттай алмайды. Сондықтан біз моторды басқару үшін арнайы драйверді қолдануымыз керек. Драйвер чипі ток беруден басқа, Arduino -ны қозғалтқышты қосу мен өшіру кезінде пайда болатын кез келген кернеуден сақтайды.

L293D, H-көпірлі төрт моторлы драйверді немесе қарапайым түрде екі қозғалтқышты алға және артқа жүргізуге болатын чипті салыңыз.

L293D қозғалтқыштың жылдамдығын да, бағытын да басқару үшін H-Bridges-ге сүйенеді. Тағы бір ерекшелігі - электрмен жабдықтауды оқшаулау, бұл Arduino -ға қозғалтқыштардан бөлек қуат көзінен шығуға мүмкіндік береді.

5 -қадам: көлікті өшіру

Жеткілікті теория және іс жүзінде құрылысты бастауға мүмкіндік беріңіз!

RC автокөлігі контроллермен бірге келмейтіндіктен (оны дүкеннен есте сақтаңыз), ішкі электроника негізінен пайдасыз. Осылайша мен RC көлігін ашып, контроллер тақтасын қоқыс жәшігіне лақтырдым.

Енді бастамас бұрын бірнеше ескертулерді алу маңызды. Назар аударатын бір нәрсе - RC автокөлігінің кернеуі. Мен сатып алған автокөлік литий негізіндегі аккумуляторлар қолданылғанға дейін өте ескі. Бұл RC автокөлігі номиналды кернеуі 9,6 вольт болатын Ni-Mh батареясынан ажыратылғанын білдіреді. Бұл өте маңызды, өйткені бұл қозғалтқыштарды қозғайтын кернеу.

6 -қадам: машина қалай жұмыс істейді?

Мен 99% сенімділікпен айта аламын, менің көлігім сіздікімен бірдей емес, яғни бұл бөлім мүлдем пайдасыз. Дегенмен, менің көлігімнің кейбір ерекшеліктерін атап өту маңызды, себебі мен өзімнің дизайнымды осыған негіздеймін.

Рульдік басқару

Қазіргі RC автокөліктерінен айырмашылығы, мен модуль жасайтын көлік айналу үшін серво пайдаланбайды. Оның орнына менің көлігім негізгі щеткалы қозғалтқыш пен серіппелерді пайдаланады. Мұның көптеген кемшіліктері бар, әсіресе менде бұрылыстар жасауға қабілетім жоқ. Дегенмен, бірден бір артықшылығы - маған айналу үшін күрделі басқару интерфейсі қажет емес. Моторды белгілі бір полярлықпен қуаттандыруым керек (қай жаққа бұрылғым келетініне байланысты).

Дифференциалды ось

Бір таңқаларлығы, менің RC автокөлігімде дифференциалды ось пен екі түрлі беріліс режимі бар. Бұл өте қызықты, өйткені дифференциалдар әдетте шағын автокөліктерде емес, нақты өмірдегі көліктерде кездеседі. Менің ойымша, бұл машина жинақ дүкенінің сөрелерінде болғанға дейін, бұл жоғары деңгейлі RC моделі болды.

7 -қадам: Билік мәселесі

Мүмкіндіктер жоқ болғандықтан, біз қазір бұл құрылыстың ең маңызды бөлігі туралы айтуымыз керек: біз RC машинасын қалай қуаттаймыз? Нақтырақ айтатын болсақ: қозғалтқыштарды басқару үшін қанша ток қажет?

Бұған жауап беру үшін мен дрондық аккумуляторды конвейерлік конвертерге қостым, онда мен 11В аккумуляторды 9,6 В қозғалтқыштарға түсірдім. Сол жерден мультиметрді 10А ток режиміне қойып, схеманы аяқтадым. Менің есептегішім моторларға бос ауаны қосу үшін 300 мА ток қажет екенін жазды.

Бұл көп нәрсе сияқты көрінбесе де, біз шын мәнінде ойлайтын өлшем - бұл қозғалтқыштардың тоқтауы. Мұны өлшеу үшін дөңгелектердің айналуына жол бермеу үшін қолымды қойдым. Мен метрге қарасам, онда қатты 1А бейнеленген.

Жетек қозғалтқыштары шамамен ампер болатынын біле тұра, тоқтаған кезде 500 мА тартатын рульдік қозғалтқыштарды сынауды бастадым. Осы білімді қолдана отырып, мен барлық жүйені RC дрон батареясынан және LM2596 екі конвертерден ажыратуға болады деген қорытындыға келдім*.

*Неліктен екі долларлық контроллер? Жақсы, әр LM2596 3А максималды токқа ие. Егер мен барлығын бір конвертерден өшірсем, мен көп ток тартатын едім, сондықтан менде үлкен кернеу болады. Дизайн бойынша, Arduino Nano күші үлкен кернеу болған сайын демалады. Сондықтан мен жүктемені жеңілдету және наноды қозғалтқыштардан оқшаулау үшін екі түрлендіргішті қолдандым.

Бізге қажет соңғы маңызды компонент-Li-Po ұялы кернеуді тексеруші. Мұның мақсаты-батареяның қызмет ету мерзімін бұзбау үшін батареяны шамадан тыс разрядтан қорғау (әрқашан литий негізіндегі батареяның ұялы кернеуін 3,5 В жоғары ұстаңыз!)

8 -қадам: RC автомобиль тізбегі

Қуат мәселесі шешілмесе, біз қазір тізбекті құра аламыз. Жоғарыда мен RC автокөлігі үшін жасаған схема.

Есіңізде болсын, мен батарея вольтметрінің қосылуын қоспадым. Вольтметрді пайдалану үшін тепе -теңдік коннекторын вольтметрдің тиісті түйреуіштеріне қосу жеткілікті. Егер сіз бұған дейін мұндай әрекетті жасамаған болсаңыз, қосымша ақпарат алу үшін Қосымша оқулар бөлімінде көрсетілген бейнені басыңыз.

Цикл туралы ескертулер

L293D қосқыш түйреуіштері (1, 9) PWM сигналын айнымалы жылдамдықта болуын талап етеді. Бұл оларға Arduino Nano -дағы бірнеше түйреуіштерді қосуға болатынын білдіреді. L293D басқа түйреуіштер үшін бәрі де болады.

NRF24L01+ SPI арқылы байланысатындықтан, біз оның SPI түйреуіштерін Arduino Nano -дағы SPI түйреуіштеріне қосуымыз керек (сондықтан MOSI -> MOSI, MISO -> MISO және SCK -> SCK жалғаңыз). NRF24 IRQ түйреуішін Arduino Nano -дегі 2 -ші істікке қосқанымды байқау маңызды. Себебі NR24 хабарлама алған сайын IRQ түйрегіші төмен болады. Мен мұны біле отырып, үзіліс тудыра аламын, наноға радио оқуды айт. Бұл наноға жаңа деректерді күту кезінде басқа нәрселерді жасауға мүмкіндік береді.

9 -қадам: ПХД

Мен бұл модульдік дизайнды жасағым келетіндіктен, мен тақтаны және көптеген тақырып түйреуіштерін қолданып ПХД жасадым.

10 -қадам: соңғы байланыстар

ПХД аяқталғаннан кейін және RC машинасы жарылғаннан кейін мен бәрі жұмыс істейтінін тексеру үшін аллигатор сымдарын қолдандым.

Барлық қосылулардың дұрыстығын тексергеннен кейін мен аллигатор сымдарын нақты кабельдермен алмастырдым және барлық компоненттерді шассиге бекіттім.

Осы сәтте сіз бұл мақаланың қадамдық нұсқаулық емес екенін түсінген шығарсыз. Бұл әр қадамды жазу мүмкін емес болғандықтан, келесі нұсқаулықтарда мен машинаны жасау кезінде білген бірнеше кеңестермен бөлісемін.

11 -қадам: 1 -кеңес: Радио модульді орналастыру

RC автокөлігінің диапазонын ұлғайту үшін мен NRF радио модулін мүмкіндігінше бүйірге қойдым. Бұл радио толқындар ПХД мен сымдар сияқты металдардан шағылысады, сондықтан диапазонды азайтады. Бұл мәселені шешу үшін мен модульді ПХД -нің ең шетіне қойдым және оның шығуына мүмкіндік беру үшін көліктің корпусындағы ойықты кесіп алдым.

12 -қадам: 2 -кеңес: Модульді ұстаңыз

Мені бірнеше рет құтқарған тағы бір нәрсе - бәрін түйреуіштер мен терминал блоктары арқылы қосу. Бұл компоненттердің бірі қуырылған жағдайда бөлшектерді оңай ауыстыруға мүмкіндік береді (қандай да бір себеппен …).

13 -қадам: 3 -кеңес: Жылу қабылдағыштарды қолданыңыз

Менің RC автокөлігіндегі қозғалтқыштар L293D шегіне дейін итермелейді. Мотор драйвері 600 мА дейін үздіксіз жұмыс істей алатынына қарамастан, бұл оның өте ыстық және жылдам болатынын білдіреді! Сондықтан L293D -нің өздігінен пісуіне жол бермеу үшін термиялық паста мен радиаторларды қосқан дұрыс. Дегенмен, жылу қабылдағыштың өзінде чип тиіп кетуі мүмкін. Сондықтан машинаны 2-3 минуттан кейін салқындату жақсы.

14 -қадам: RC контроллерінің уақыты

RC машинасы аяқталғаннан кейін біз контроллерді жасай бастаймыз.

RC автокөлігі сияқты мен де контроллерді сатып алдым, онымен бірнәрсе жасай аламын деп. Бір қызығы, контроллер шын мәнінде ИҚ болып табылады, сондықтан ол құрылғылар арасында байланысу үшін ИК жарықдиодты шамдарды пайдаланады.

Бұл конструкцияның негізгі идеясы - түпнұсқалық тақтаны контроллердің ішінде қалдыру және айналасында Arduino мен NRF24L01+ құру.

15 -қадам: Аналогтық джойстик негіздері

Аналогтық джойстикке қосылу қиын болуы мүмкін, себебі түйреуіштер үшін сынғыш тақта жоқ. Уайымдама! Барлық аналогтық джойстиктер бір принцип бойынша жұмыс істейді және әдетте бір түйреуішке ие.

Негізінде аналогтық джойстиктер - бұл әр түрлі бағытта қозғалғанда қарсылықты өзгертетін екі потенциометр. Мысалы, джойстикті оңға жылжытқанда, х осінің потенциометрі мәнді өзгертеді. Енді джойстикті алға жылжытқанда, y осінің потенциометрі мәнді өзгертеді.

Осыны ескере отырып, егер біз аналогтық джойстиктің астыңғы жағына қарайтын болсақ, онда 6 істікшені көреміз, осьтік потенциометр үшін 3, у осі потенциометрі үшін 3. Сізге кернеу 5В және жерге қосу түйреуіштерін қосу және ортаңғы істікті Arduino аналогтық кірісіне қосу.

Потенциометрдің мәндері 512 емес, 1024 -ке салыстырылатынын есте сақтаңыз! Бұл кез келген цифрлық шығуды (L293D басқару үшін қолданатын PWM сигналы сияқты) басқару үшін Arduino -да орнатылған map () функциясын қолдануымыз керек дегенді білдіреді. Бұл кодта бұрыннан бар, бірақ егер сіз өзіңіздің жеке бағдарламаңызды жазуды жоспарласаңыз, оны есте ұстауыңыз керек.

16 -қадам: Контроллер қосылымдары

NRF24 пен Nano арасындағы байланыстар контроллер үшін бұрынғыша бірдей, бірақ IRQ қосылымы жоқ.

Контроллер схемасы жоғарыда көрсетілген.

Контроллерді өзгерту - бұл өнердің бір түрі. Мен бұл мәселені сансыз рет айтқанмын, бірақ мұны қалай жасау керектігін кезең-кезеңмен жазу мүмкін емес. Осылайша, мен бұрын істегенім сияқты, мен контроллерді жасау кезінде білгендерім туралы бірнеше кеңестер беремін.

17 -қадам: 1 -кеңес: Бөлшектерді қолданыңыз

Контроллерде бос орын шынымен тығыз, сондықтан егер сіз автомобильге басқа кірістерді қосқыңыз келсе, бұрыннан бар қосқыштар мен тұтқаларды қолданыңыз. Мен контроллер үшін наноға потенциометр мен 3 жақты қосқышты қостым.

Бұл сіздің контроллеріңіз екенін есте ұстайтын тағы бір нәрсе. Егер түйреуіштер сіздің қалауыңызға сәйкес келмесе, оларды әрқашан реттеуге болады!

18 -қадам: 2 -кеңес: Қажет емес іздерді алып тастаңыз

Біз бастапқы тақтаны қолданғандықтан, сіз аналогтық джойстиктерге және сіз қолданатын басқа сенсорларға кететін барлық іздерді алып тастауыңыз керек. Осылайша сіз кез келген сенсордың күтпеген әрекетін болдырмайсыз.

Бұл кесу үшін мен жәшікті кескішті қолдандым және іздерді шынымен ажырату үшін ПХД бірнеше рет соқтым.

19 -қадам: 3 -кеңес: Сымдарды мүмкіндігінше қысқа ұстаңыз

Бұл кеңес Arduino мен NRF24 модулі арасындағы SPI сызықтары туралы нақты айтылады, бірақ бұл басқа байланыстарға да қатысты. NRF24L01+ кедергілерге өте сезімтал, сондықтан егер сым арқылы дыбыс шықса, ол деректерді бүлдіреді. Бұл SPI байланысының негізгі кемшіліктерінің бірі. Сол сияқты, сымдарды мүмкіндігінше қысқа ұстау арқылы сіз бүкіл контроллерді тазартып, ұйымшыл боласыз.

20 -қадам: 4 -кеңес: Орналастыру! Орналастыру! Орналастыру

Сымдарды мүмкіндігінше қысқа ұстаудан басқа, бұл бөліктер арасындағы қашықтықты мүмкіндігінше қысқа ұстауды білдіреді.

NRF24 пен Arduino орнатылатын жерлерді іздегенде, оларды бір -біріне және джойстиктерге мүмкіндігінше жақын ұстауды ұмытпаңыз.

Есте сақтау керек тағы бір нәрсе - NRF24 модулін қайда қою керек. Жоғарыда айтылғандай, радио толқындар металдан өтпейді, сондықтан модульді контроллердің жанына орнатыңыз. Мұны істеу үшін мен NRF24 -тің бүйірінен шығып кетуі үшін Dremel көмегімен кішкене тесікті кесіп алдым.

21 -қадам: код

Мүмкін, бұл құрылыстың ең маңызды бөлігі - бұл нақты код. Мен түсініктемелер мен бәрін енгіздім, сондықтан мен әр бағдарламаны жол бойынша түсіндірмеймін.

Осыған байланысты, мен бағдарламаларды іске қосу үшін NRF24 кітапханасын жүктеп алуым керек екенін айтқым келеді. Егер сізде кітапханалар әлі орнатылмаған болса, мен мұны білу үшін Қосымша оқулар бөлімінде оқулықтарды қарап шығуды ұсынамын. Сонымен қатар, L293D сигналдарын жібергенде, бағыттауыштарды ешқашан қоспаңыз. Бұл мотор жүргізушісін қысқартады және оның жануына әкеледі.

Github-

22 -қадам: соңғы өнім

Ақырында, бір жыл шаң жинаудан және 3 апта қол еңбегінен кейін мен ақырында Upcycled RC Car жасауды аяқтадым. Мен мойындауым керек, бұл кіріспеде көрсетілгендей күшті емес, ол мен ойлағаннан әлдеқайда жақсы болды. Автокөлік қуаты таусылғанға дейін 40 минут жүре алады және контроллерден 150 метр қашықтыққа дейін жүре алады.

Автокөлікті жақсарту үшін мен жасайтын бірнеше нәрсе - L293D -ді L298 -ге ауыстыру, үлкенірек, қуатты мотор драйвері. Тағы бір нәрсе - антеннаның күшейтілген нұсқасы үшін стандартты NRF радио модулін ауыстыру. Бұл модификация автомобильдің айналу моменті мен ауқымын арттырады.

23 -қадам: Қосымша оқулар:

NRF24L01+

• Скандинавиялық жартылай өткізгіштердің деректер кестесі
• SPI хабарламасы (мақала)
• Негізгі орнату (бейне)
• Тереңдікке арналған оқулық (мақала)
• Қосымша кеңестер мен амалдар (бейне сериялары)

L293D

• Texas Instruments мәліметтер кестесі
• Тереңдікке арналған оқулық (мақала)