HackerBoxes 0013: Автоспорт: 12 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

АВТОСПОРТ: Осы айда HackerBox Hackers автомобиль электроникасын зерттейді. Бұл нұсқаулықта HackerBoxes -пен жұмыс істеу туралы ақпарат бар #0013. Егер сіз ай сайын осындай жәшікті пошта жәшігіңізге алғыңыз келсе, дәл қазір HackerBoxes.com сайтына жазылып, революцияға қосылыңыз!

Бұл HackerBox үшін тақырыптар мен оқу мақсаттары:

• NodeMCU Arduino үшін бейімделуі
• 2WD автокөлік жинағын жинау
• 2WD автокөлік жинағын басқару үшін NodeMCU сымын қосу
• Blynk көмегімен WiFi арқылы NodeMCU басқару
• Автономды навигация үшін сенсорларды қолдану
• Автомобильдік диагностикамен жұмыс (OBD)

HackerBoxes - бұл DIY электроникасы мен компьютерлік технологиялар үшін ай сайынғы жазылым қорапшасы. Біз әуесқоймыз, жасаушылар мен эксперименттер. Планетаны бұзыңыз!

1 -қадам: HackerBoxes 0013: қораптың мазмұны

• HackerBoxes #0013 Жиналатын анықтама картасы
• 2WD автомобиль шасси жиынтығы
• NodeMCU WiFi процессор модулі
• NodeMCU мотор қалқаны
• Қозғалтқыш қалқанына арналған секіргіш блогы
• Батарея қорабы (4 x AA)
• HC-SR04 ультрадыбыстық диапазонды сенсор
• TCRT5000 IR шағылысу сенсорлары
• DuPont әйелдер мен әйелдер секіргіштері 10 см
• Екі қызыл лазер модулі
• Mini-ELM327 борттық диагностика (OBD)
• HackerBoxes эксклюзивті жарыс жапсырмасы

Пайдалы болатын басқа да нәрселер:

• Төрт АА батареясы
• Екі жақты көбік таспасы немесе велкро жолақтары
• microUSB кабелі
• Ақылды телефон немесе планшет
• Arduino IDE бар компьютер

Ең бастысы, сізге приключение сезімі, DIY рухы және хакерлік қызығушылық қажет болады. Хардкорлық электроника әрдайым оңай емес, бірақ сіз шытырман оқиғадан ләззат алсаңыз, табандылық танытып, жобаларыңызды іске қосудан үлкен қанағат алуға болады. Әр қадамды ақырын жасаңыз, егжей -тегжейлі ойлаңыз және көмек сұраудан тартынбаңыз.

2 -қадам: Электроника мен автокөліктер

Автокөлік электроникасы - бұл автомобиль көлігінде қолданылатын кез келген электронды жүйе. Оларға карпутерлер, телематика, автокөліктегі ойын-сауық жүйелері және т.б. Автомобиль электроникасы қозғалтқыштарды басқару қажеттілігінен туындады. Біріншісі қозғалтқыш функцияларын басқару үшін пайдаланылды және қозғалтқышты басқару қондырғылары (ECU) деп аталды. Электронды басқару элементтері автокөліктерді көбірек қолдану үшін қолданыла бастаған кезде, ECU аббревиатурасы «электронды басқару блогы» деген жалпы мағынаға ие болды, содан кейін арнайы ECU -лар жасалды. Енді ECU модульдік болып табылады. Қозғалтқышты басқару модульдері (ECM) немесе трансмиссиялық басқару модульдері (TCM) екі түрге жатады. Заманауи автокөлікте 100 ЭКЮ болуы мүмкін.

Радиобасқарылатын вагондар (R/C вагондары)-бұл арнайы таратқыш немесе пульттің көмегімен алыстан басқарылатын жеңіл автомобильдер немесе жүк көліктері. «Қатысу» термині «қашықтан басқарылатын» және «радиобасқарылатын» дегенді білдіретін мағынада қолданылған, бірақ қазіргі уақытта «желдеткішті» кеңінен қолдану әдетте радио жиіліктік байланыс арқылы басқарылатын көлік құралдарын білдіреді.

Автономды автокөлік (жүргізушісіз автокөлік, өздігінен жүретін көлік, роботты автокөлік)-бұл қоршаған ортаны сезуге және адамның қатысуынсыз жүзуге қабілетті көлік құралы. Автономды автокөліктер қоршаған ортаны радар, лидар, GPS, одометрия және компьютерде көру сияқты түрлі әдістермен анықтай алады. Жетілдірілген басқару жүйелері тиісті навигация жолдарын, кедергілер мен сәйкес белгілерді анықтау үшін сенсорлық ақпаратты түсіндіреді. Автономды автокөліктерде сенсорлық мәліметтерді талдай алатын, жолдағы әр түрлі машиналарды ажыратуға қабілетті басқару жүйелері бар, бұл қалаған жерге баратын жолды жоспарлауда өте пайдалы.

3 -қадам: NodeMCU үшін Arduino

NodeMCU - бұл ашық IoT платформасы. Ол Espressif жүйесінен ESP8266 Wi-Fi SoC жүйесінде жұмыс істейтін микробағдарламаны және ESP-12 модуліне негізделген жабдықты қамтиды.

Arduino IDE енді NodeMCU модульдерін бағдарламалауды қолдау үшін оңай кеңейтілуі мүмкін, олар кез келген басқа Arduino даму платформасы сияқты.

Бастау үшін сізде Arduino IDE (www.arduino.cc) орнатылғанына, сондай-ақ NodeMCU модулінде тиісті Serial-USB чипі үшін драйверлер бар екеніне көз жеткізіңіз. Қазіргі уақытта NodeMCU модульдерінің көпшілігіне CH340 Serial-USB чипі кіреді. CH340 чиптерін өндіруші (WCH.cn) барлық танымал операциялық жүйелер үшін қол жетімді драйверлерге ие. Олардың сайты үшін Google аударма бетін қараңыз.

Ardino IDE іске қосыңыз, параметрлерге өтіңіз және «Қосымша тақта менеджерінің URL мекенжайларын» енгізу өрісін табыңыз.

Осы URL мекенжайына қойыңыз:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

ESP8266 үшін тақта менеджерін орнату.

Орнатқаннан кейін IDE жабыңыз, содан кейін оның сақтық көшірмесін жасаңыз.

Енді NodeMCU модулін microUSB кабелі арқылы компьютерге қосыңыз (көптеген ұялы телефондар мен планшеттерде қолданылады).

Arduino IDE ішіндегі тақта түрін NodeMCU 1.0 ретінде таңдаңыз

Біз әрқашан жаңа Arduino тақтасында жыпылықтау демонстрациясын жүктеп, тексеруді ұнатамыз, бәрі дұрыс жұмыс істейтініне сенімді болу үшін. NodeMCU ерекшелік емес, бірақ құрастыру мен жүктеу алдында жарықдиодты істікшені pin13 -тен pin16 -ға дейін өзгерту қажет. Arduino NodeMCU көмегімен күрделі нәрсеге өтпес бұрын бұл жылдам тест дұрыс жұмыс жасайтынына көз жеткізіңіз.

Мұнда әр түрлі қосымшалар мысалдары бар Arduino NodeMCU орнату процесі туралы айтылатын нұсқаулық бар. Бұл мақсаттан сәл адасқан, бірақ егер сіз қателесеңіз, басқа көзқарасты іздеу пайдалы болуы мүмкін.

4 -қадам: 2WD автомобиль шасси жиынтығы

2WD автомобиль шасси жинағының мазмұны:

• Алюминий шасси (түстері әр түрлі)
• Екі FM90 тұрақты ток қозғалтқышы
• Резеңке шиналары бар екі доңғалақ
• Еркін дөңгелек құю
• Құрал жабдықтары
• Аппараттық қондырғы

FM90 DC қозғалтқыштары микросервоға ұқсайды, себебі олар FS90, FS90R немесе SG92R сияқты қарапайым микросерво сияқты пластикалық корпуста салынған. Дегенмен, FM90 серво емес. FM90-пластикалық редукторы бар тұрақты ток қозғалтқышы.

FM90 қозғалтқышының айналу жиілігі импульстік енін модуляциялаумен (PWM) басқарылады. Бағыт кез келген щеткалы тұрақты ток қозғалтқышы сияқты қуат полярлығын ауыстыру арқылы бақыланады. FM90 тұрақты токтың 4-6 вольтінде жұмыс істей алады. Кішкене болса да, ол жеткілікті ток алады, оны тікелей микроконтроллердің түйреуішінен қозғауға болмайды. Мотор жүргізушісін немесе Н-көпірді пайдалану керек.

FM90 тұрақты ток қозғалтқышының ерекшеліктері:

• Өлшемдері: 32,3 мм х 12,3 мм х 29,9 мм / 1,3 «х 0,49» х 1,2 «
• Сплайн саны: 21
• Салмағы: 8,4 г
• Жүктеу жылдамдығы жоқ: 110 айн / мин (4,8 в) / 130 айн / мин (6 в)
• Айнымалы ток (жүктемесіз): 100мА (4.8в) / 120мА (6в)
• Шыңның айналу моменті (4.8в): 1,3 кг/см/18,09 унция/дюйм
• Шыңның айналу моменті (6в): 1,5 кг/см/20,86 унция/дюйм
• Тоқтау тогы: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

5 -қадам: Автомобиль шассиі: механикалық жинақ

Автомобиль шассиін осы схемаға сәйкес оңай жинауға болады.

Назар аударыңыз, екі кішкене аппараттық пакет бар. Біреуі 5мм-М3 жезден тұратын алты жастықтары бар монтаждық жабдықты, сонымен қатар бұрандалар мен гайкаларды қамтиды. Бұл қондырғы қондырғыларды, датчиктерді және басқа элементтерді шассиге орнатудың кейінгі кезеңдерінде пайдалы болуы мүмкін.

Бұл қадам үшін біз құрастыру қондырғысын қолданамыз:

• Қозғалтқыштарды бекітуге арналған төрт жұқа M2x8 болттар мен сәйкес келетін шағын гайкалар
• Дөңгелекті бекітуге арналған төрт қалың M3x10 болттары мен үлкенірек гайкалар
• Қозғалтқыштарға доңғалақтарды бекітуге арналған ірі жіптері бар PB2.0x8 екі бұранда

FM90 қозғалтқыштары сым өткізгіштері жиналған шассидің артқы жағынан созылатын етіп бағытталғанын ескеріңіз.

6 -қадам: Автомобиль шассиі: Қуат жинағын және контроллерді қосыңыз

ESP-12E моторлы қалқан тақтасы NodeMCU модулін тікелей қосуды қолдайды. Қозғалтқыш қалқанында L293DD итергіш мотор драйверінің чипі бар (деректер кестесі). Қозғалтқыш сымының өткізгіштері қозғалтқыш қалқанындағы A+/A- және B+/B- бұрандалы терминалдарға қосылуы керек (қосқыштарды алып тастағаннан кейін). Батарея сымдары аккумулятордың кіріс бұранда терминалдарына қосылуы керек.

Егер дөңгелектердің біреуі дұрыс емес бағытта бұрылса, сәйкес қозғалтқыштың сымдарын бұрандалы терминалдарда ауыстыруға болады немесе кодты бағыттау битін төңкеруге болады (келесі қадам).

Аккумулятордың кіріс көзін қосу үшін қозғалтқыш қалқанында пластикалық қуат түймесі бар. Өткізгіш блогы мотор қалқанынан NodeMCU -ге қуат беру үшін пайдаланылуы мүмкін. Өткізгіш блогы орнатылмаса, NodeMCU USB кабелінен қуат алады. Өткізгіш блогы орнатылған кезде (суретте көрсетілгендей), батарея қуаты қозғалтқыштарды қамтамасыз етеді, сонымен қатар NodeMCU модуліне жеткізіледі.

Қозғалтқыш қалқаны мен аккумуляторлық алюминий шассиде саңылаулары бар бұрандалы саңылауларды бекіту арқылы корпусқа бекітілуі мүмкін. Алайда, оларды екі жақты көбік таспасы немесе желімделген велкро жолақтары арқылы шассиге бекіту оңайырақ.

7-қадам: Автомобиль шассиі: бағдарламалау және Wi-Fi басқару

Blynk - бұл Интернет арқылы Arduino, Raspberry Pi және басқа жабдықты басқаруға арналған iOS және Android қосымшалары бар платформа. Бұл виджеттерді апарып тастау арқылы жобаңызға графикалық интерфейс құруға болатын сандық бақылау тақтасы. Барлығын орнату өте қарапайым, сіз бірден ойлауды бастайсыз. Blynk сізді Интернетке қосады және сіздің заттарыңыздың Интернетіне дайын болады.

Мұнда қамтылған HBcar.ino Arduino сценарийі 2WD автомобиль шассиіндегі қозғалтқыштарды басқару үшін Blynk жобасындағы төрт түймені (алға, кері, оңға және солға) қалай қосуға болатынын көрсетеді.

Компиляциядан бұрын бағдарламада үш жолды өзгерту қажет:

• Wi-Fi SSID (Wi-Fi кіру нүктесі үшін)
• Wi-Fi құпия сөзі (Wi-Fi кіру нүктесі үшін)
• Blynk авторизациясы белгісі (сіздің Blynk жобаңыздан)

Мысал кодынан мотор қалқанындағы L293DD микросхемасы келесі түрде қосылатынын ескеріңіз:

• Қозғалтқыш A жылдамдығына арналған GPIO PIN 5
• А қозғалтқышы үшін GPIO түйрегіші 0
• В қозғалтқышының жылдамдығына арналған GPIO PIN 4
• В қозғалтқышы үшін GPIO PIN 2

8 -қадам: Автономды навигация сенсорлары: ультрадыбыстық диапазон

HC-SR04 ультрадыбыстық диапазоны (деректер кестесі) шамамен 2 см-ден 400 см-ге дейінгі дәлдікті 3 мм-ге дейін жеткізе алады. HC-SR04 модулі ультрадыбыстық таратқышты, қабылдағышты және басқару тізбегін қамтиды.

HC-SR04 түйреуіштеріне төрт әйел-секіргішті тірегеннен кейін, коннекторларға бірнеше таспаны орау қосылымдарды алюминий корпусқа қысқа тұйықталудан оқшаулауға көмектеседі, сонымен қатар алдыңғы жағындағы ұяға ілініп кететін массаны қамтамасыз етеді. шасси суретте көрсетілгендей.

Бұл мысалда HC-SR04 төрт түйреуішін қозғалтқыш қалқанына қосуға болады:

• VCC (HC-SR04 бойынша) VIN-ге дейін (қозғалтқыш қалқанында)
• Триггер (HC-SR04 бойынша) D6-ға дейін (мотор қалқанында)
• Эхо (HC-SR04 бойынша) D7-ге дейін (қозғалтқыш қалқанында)
• GND (HC-SR04 бойынша)-GND (қозғалтқыш қалқанында)

VIN тек 5В қажет болатын HC-SR04-ке шамамен 6VDC жеткізеді. Дегенмен, бұл жақсы жұмыс істейтін сияқты. Басқа қол жетімді электр рельсі (3.3В) кейде HC-SR04 модулін қуаттауға жеткілікті (әрине, оны сынап көріңіз), бірақ кейде кернеу жеткіліксіз.

Бұл қосылғаннан кейін, HC-SR04 жұмысын тексеру үшін NodeMCUping.ino мысал кодын қолданып көріңіз. Сенсордан кез келген объектіге дейінгі қашықтық сериялық мониторда (9600 тақта) сантиметрмен басылады. Біздің сызғышты алыңыз және дәлдігін тексеріңіз. Әсерлі емес пе?

Енді сізде бұл кеңес бар, соқтығысуды болдырмайтын автономды көлік үшін келесі әрекетті орындап көріңіз:

1. <10см қашықтыққа дейін алға
2. тоқтату
3. кіші қашықтықты кері айналдыру (міндетті емес)
4. кездейсоқ бұрышты бұру (уақыт)
5. 1 -қадамға өтіңіз

Кейбір жалпы ақпарат алу үшін, мұнда HC-SR04 модулін пайдалану туралы егжей-тегжейлі нұсқаулық бейне.

9 -қадам: Автономды навигацияға арналған датчиктер: инфрақызыл (ИҚ) шағылысу

IR шағылысатын сенсор модулі түс пен қашықтықты анықтау үшін TCRT5000 (деректер кестесі) пайдаланады. Модуль инфрақызыл сәулені шығарады, содан кейін ол шағылысты алатынын анықтайды. Беттің ақ немесе қара екенін сезу мүмкіндігінің арқасында бұл сенсор роботтар мен қызметтік есептегіштердегі деректерді автоматты түрде тіркеуден кейін жиі қолданылады.

Өлшеу қашықтығы 1 мм -ден 8 мм -ге дейін, ал орталық нүкте шамамен 2,5 мм. Сезімталдықты реттеу үшін борттық потенциометр де бар. ИҚ диод модуль қуатқа қосылған кезде IR сәулесін үздіксіз шығарады. Шығарылған инфрақызыл сәуле шағылмаған кезде, триод өшірілген күйде болады, бұл сандық (D0) шығуды LOW логикасын көрсетеді.

10 -қадам: лазерлік сәулелер

Бұл жалпы қуаты 5 Вт 5В лазерлік модульдер 5В қуаты бар кез келген нәрсеге қызыл лазер сәулелерін қосу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Назар аударыңыз, бұл модульдер оңай зақымдалуы мүмкін, сондықтан HackerBox #0013 резервтік көшірмені қамтамасыз ететін жұпты қамтиды. Лазерлік модульдерге мұқият болыңыз!

11-қадам: Автомобильдік диагностика (OBD)

Борттық диагностика (OBD)-бұл автокөліктің өзін-өзі диагностикалау және есеп беру мүмкіндігін білдіретін автокөлік термині. OBD жүйелері автокөлік иесіне немесе жөндеушіге әр түрлі көлік жүйелерінің күйіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. OBD арқылы қол жетімді диагностикалық ақпарат көлемі 1980 жылдардың басында борттық компьютерлік компьютерлердің нұсқаларын енгізгеннен бері әр түрлі болды. OBD -дің алғашқы нұсқалары ақаулық анықталған жағдайда ақаулықтың көрсеткіш шамын жай ғана жарықтандырады, бірақ мәселенің сипаты туралы ешқандай ақпарат бермейді. OBD-дің заманауи қондырғылары автокөліктегі ақауларды тез анықтауға және жоюға мүмкіндік беретін диагностикалық ақаулық кодтарының немесе DTC-тің стандартты сериясынан басқа, нақты уақыттағы деректерді беру үшін стандартталған цифрлық байланыс портын қолданады.

OBD-II-бұл қабілеттілікті де, стандарттауды да жақсарту. OBD-II стандарты диагностикалық коннектордың түрін және оның түйісуін, электрлік сигнализация протоколдарын және хабар алмасу форматын көрсетеді. Ол сонымен қатар бақылау үшін автокөлік параметрлерінің кандидаттар тізімін ұсынады, сонымен қатар олардың әрқайсысы үшін деректерді қалай кодтау керек. Коннекторда сканерлеу құралы үшін автомобиль батареясынан қуат беретін түйреуіш бар, бұл сканерлеу құралын қуат көзіне бөлек қосу қажеттілігін жояды. OBD-II диагностикалық ақаулық кодтары 4 таңбалы, алдында әрпі бар: қозғалтқыш пен беріліс қорабы үшін P (күштік қозғалтқыш), корпус үшін B, шасси үшін C және желі үшін U. Өндірушілер сонымен қатар нақты OBD-II іске асыруға деректер параметрлерін қоса алады, соның ішінде нақты уақыттағы сұраныстар мен ақаулық кодтары.

ELM327-қазіргі заманғы автомобильдердің көпшілігінде табылған борттық диагностика (OBD) интерфейсімен байланысуға арналған бағдарламаланған микроконтроллер. ELM327 командалық протоколы PC-OBD интерфейсінің ең танымал стандарттарының бірі болып табылады және оны басқа жеткізушілер де қолданады. Түпнұсқа ELM327 Microchip Technology PIC18F2480 микроконтроллерінде іске асады. ELM327 төменгі деңгейдегі хаттаманы шығарады және UART арқылы шақыруға болатын қарапайым интерфейсті ұсынады, әдетте қолмен диагностикалық құралмен немесе USB, RS-232, Bluetooth немесе Wi-Fi арқылы қосылған компьютерлік бағдарлама арқылы. Мұндай бағдарламалық қамтамасыз етудің функциясы қосымша көлік құралдарын, қате кодтарын хабарлауды және қате кодтарын жоюды қамтуы мүмкін.

Torque ең танымал болғанымен, ELM327 -мен қолдануға болатын көптеген қосымшалар бар.

12 -қадам: Планетаны бұзу

Автокөлік электроникасындағы біздің қызықты оқиғаларымызбен бөліскеніңіз үшін рахмет. Егер сіз бұл нұсқаулықты ұнатсаңыз және ай сайын электронды пошта жәшігіңізге осындай электронды жобалар пакетін алғыңыз келсе, бізге осы жерге жазылу арқылы қосылыңыз.

Төмендегі түсініктемелерде және/немесе HackerBoxes Facebook бетінде табысқа жетіңіз және бөлісіңіз. Егер сізде қандай да бір сұрақтар туындаса немесе көмек қажет болса, бізге хабарлаңыз. HackerBoxes бағдарламасына қатысқаныңыз үшін рахмет. Ұсыныстарыңыз бен пікірлеріңіздің келуін қадағалаңыз. HackerBoxes - бұл сіздің қораптарыңыз. Керемет нәрсе жасайық!