RC Four Wheel Ground Rover: 11 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:29

Бұл «дөңгелектегі монолит» (Стэнли Кубриктің арқасында: D)

Мен электроникамен айналыса бастағаннан бері қашықтан басқарылатын жер үсті роверін жасау менің армандарымның бірі болды, өйткені мені сымсыз байланыстар әрқашан қызықтырды. Колледждегі жобаға дейін оны салуға уақытым мен ақшам жетпеді. Мен соңғы курстағы жобам үшін төрт дөңгелекті ровер жасадым. Бұл нұсқаулықта мен роверді нөлден құрастыру үшін ескі күшейткіш корпусын қалай қолданғанымды және радио контроллерді қалай жасау керектігін түсіндіремін.

Бұл төрт доңғалақты жердегі ровер, төрт бөлек қозғалтқыш. Қозғалтқыштың қозғалтқыш схемасы L298N айналасында, ал РЖ бақылауы Holtek жартылай өткізгіштен HT12E және HT12D жұптарына негізделген. Ол Arduino немесе басқа микроконтроллерді пайдаланбайды. Мен жасаған нұсқада сымсыз байланыс үшін 433 МГц ISM диапазонындағы ASK таратқыш пен қабылдағыш жұбы қолданылады. Ровер төрт түйменің көмегімен басқарылады және дифференциалды жетек әдісі қолданылады. Контроллер ашық кеңістікте шамамен 100 м қашықтықта болады. Енді құрылысты бастайық.

(Барлық суреттер жоғары ажыратымдылықта. Жоғары ажыратымдылық үшін оларды жаңа қойындыда ашыңыз.)

1 -қадам: Бөлшектер мен құралдар қажет

• 6 x тесіктері бар 4 x 10 см x 4 см дөңгелектер (немесе сізде бар қозғалтқыштармен үйлесімді)
• 4 х 12В, 300 мм немесе 500 айналымен 6 мм білігі бар қозғалтқыштар
• 1 х сәйкес өлшемдегі металл корпус (мен ескі металл корпусты қайта қолдандым)
• 4 x L пішінді қозғалтқыш қысқыштары
• 2 x 6V 5Ah, қорғасын-қышқыл батареялары
• 1 x 9В батарея
• 1 x L298N қозғалтқыш тақтасы немесе жалаң IC
• 1 x 433 МГц таратқыш
• 2 x 433 МГц қабылдағыш (үйлесімді)
• 4 x 12 мм басу түймелері
• 1 x DC баррель ұясы
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF электролиттік конденсаторлар
• 7 x 100nF керамикалық конденсаторлар
• 4 x 470R резисторлары
• 1 x 51K резисторы (маңызды)
• 1 x 680R резисторы
• 1 x 1M резистор (маңызды)
• 1 x 7805 немесе LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 істікшелі бұрандалы терминалдар
• 1 x SPDT рокер қосқышы
• 1 x күңгірт қара бояу
• Жарықдиодты шамдар, сымдар, қарапайым ПХД, IC розеткалары, ажыратқыштар, бұрғышы, Дремель, құм қағаздары және басқа құралдар

Қозғалтқыштар, дөңгелектер, қысқыштар және т.

2 -қадам: мотор драйверінің схемасы

HT12D-бұл 12-разрядты декодер, ол сериялық кіріс-параллель шығыс декодері. HT12D кіріс түйіні сериялық шығысы бар ресиверге қосылады. 12 биттің ішінде 8 бит адрестік бит болып табылады және HT12D кіріс деректері оның ағымдағы мекенжайына сәйкес келген жағдайда ғана декодтайды. Егер сіз көптеген құрылғыларды бір жиілікте басқарғыңыз келсе, бұл пайдалы. Мекенжай мәнін орнату үшін 8 істікшелі DIP ауыстырып қосқышты қолдануға болады. Бірақ мен оларды 00000000 мекен -жайын беретін GND -ге дәнекерледім. HT12D мұнда 5В жұмыс істейді, ал Rosc мәні - 51 КОм. Резистордың мәні маңызды, себебі оның өзгеруі декодтауда қиындық тудыруы мүмкін.

433 МГц қабылдағыштың шығысы HT12D кірісіне, ал төрт шығыс L298 2A қос H-көпірлі драйверге қосылған. Жүргізушіге жылуды дұрыс тарату үшін жылу қабылдағыш қажет, себебі ол қатты қызып кетуі мүмкін.

Қашықтан басқару пультінің сол жақ түймешігін басқанда, мен M1 мен M2 M3 және M4 бағытына қарама -қарсы бағытта және керісінше Оңға жұмыс істеуін қалаймын. Алға жұмыс істеу үшін барлық қозғалтқыштар бір бағытта жүруі керек. Бұл дифференциалды жетегі деп аталады және оны соғыс танкілерінде қолданады. Сондықтан бізге тек бір ғана түйреуіш қажет емес, сонымен қатар төрт түйреуіш қажет. Егер сізде SPDT қосқыштары немесе джойстик болмаса, бұған SPST батырмаларының көмегімен қол жеткізу мүмкін емес. Сіз мұны жоғарыда көрсетілген логикалық кестеге қарап түсінесіз. Келесі қадамда таратқыштың соңында қажетті логикаға қол жеткізіледі.

Бүкіл қондырғы сериялық конфигурациядағы 6В, 5Ач қорғасын-қышқылдық екі батареядан тұрады. Осылайша бізде батареяларды шассидің ішіне қоюға көп орын болады. Егер сіз Li-Po батареяларын 12В диапазонында тапсаңыз жақсы болар еді. Pb-Acid батареяларын сыртқы зарядтағышқа қосу үшін тұрақты баррель ұясы қолданылады. HT12D үшін 5В 7805 реттегішінің көмегімен жасалады.

3 -қадам: мотор драйверін құру

Мен барлық компоненттерді дәнекерлеу үшін перфорация тақтасын қолдандым. Алдымен компоненттерді көп секіргіштерді пайдаланбай дәнекерлеу оңай болатындай етіп орналастырыңыз. Бұл тәжірибе мәселесі. Орналастыру қанағаттанарлық болғаннан кейін, аяқтарды дәнекерлеп, артық бөліктерін кесіңіз. Енді маршруттау уақыты келді. Сіз PCB дизайнының көптеген бағдарламалық жасақтамаларында автоматты маршрутизатор мүмкіндігін қолданған боларсыз. Сіз мұнда маршрутизаторсыз. Логиканы секіргіштерді минималды қолдана отырып, жақсы бағыттау үшін қолданыңыз.

Мен РФ қабылдағышына тікелей дәнекерлеудің орнына IC розеткасын қолдандым, сондықтан оны кейін қайта пайдалануға болады. Бүкіл тақта модульдік болып табылады, сондықтан оларды кейінірек қажет болған жағдайда оңай бөлшектей аламын. Модульдік болу - менің бейімділіктің бірі.

4 -қадам: РЖ қашықтан басқару пультінің схемасы

Бұл ровер үшін 4 арналы RF қашықтан басқару құралы. Қашықтан басқару пульті HT12E және HT12D, Holtek жартылай өткізгіштен 2^12 сериялы кодер-декодер жұбына негізделген. РЖ байланысы 433 МГц ASK таратқыш-қабылдағыш жұбы арқылы мүмкін болады.

HT12E-бұл 12 биттік кодер және параллель кіріс-сериялық шығыс кодері. 12 биттің 8-биті-бұл бірнеше қабылдағыштарды басқару үшін қолданылатын адрестік биттер. A0-A7 түйреуіштері-бұл адресті енгізу түйреуіштері. Осциллятор жиілігі 5В жұмыс үшін 3 КГц болуы керек. Содан кейін 5 В үшін Rosc мәні 1,1 МΩ болады. Біз 9В батареяны сотқа береміз, сондықтан Rosc мәні 1 МОм. Нақты кернеу диапазонында қолданылатын осциллятор жиілігі мен резисторды анықтау үшін мәліметтер кестесін қараңыз. AD0-AD3-бұл басқару битінің кірістері. Бұл кірулер HT12D декодерінің D0-D3 шығуын басқарады. HT12E шығысын сериялық деректерді қабылдайтын кез келген таратқыш модуліне қосуға болады. Бұл жағдайда біз шығуды 433МГц таратқыштың кіріс істігіне қосамыз.

Бізде қашықтан басқарылатын төрт қозғалтқыш бар, олардың әрқайсысы алдыңғы блок -схемада көрсетілгендей дифференциалды жетекке параллель қосылған. Мен дифференциалды жетекті қозғалтқыштарды төрт қол жетімді SPST батырмасымен басқарғым келді. Бірақ мәселе бар. Біз HTSTE кодерінің бірнеше арналарын SPST батырмаларының көмегімен басқара алмаймыз (немесе қосамыз). Бұл жерде логикалық қақпалар пайда болады. Бір 4069 CMOS NOR және бір 4077 NAND логикалық драйверді құрайды. Түймешіктерді әр басу үшін логикалық комбинация кодердің бірнеше кіріс түйреуіштерінде қажетті сигналдарды шығарады (бұл «шам» сияқты эксперимент арқылы ойластырылғаннан гөрі интуитивті шешім болды). Бұл логикалық қақпалардың шығуы HT12E кірістеріне қосылады және таратқыш арқылы сериялық жіберіледі. Сигналды алғаннан кейін HT12D сигналдың кодын шешеді және L298N мен қозғалтқыштарды басқаратын шығыс түйреуіштерін соған сәйкес тартады.

5 -қадам: РФ қашықтан жиналмалы машинасын құру

Мен қашықтан басқару пульті үшін перфорбордтың екі бөлек бөлігін қолдандым; бірі түймелерге, екіншісі логикалық схемаға арналған. Барлық тақталар толығымен модульдік болып табылады, сондықтан оларды тазартусыз ажыратуға болады. Таратқыш модульдің антенна түйреуі ескі радиодан сақталған сыртқы телескопиялық антеннаға қосылады. Бірақ ол үшін бір сымды қолдануға болады. Қашықтан басқару пульті 9В батареяны тікелей пайдаланады.

Барлығы қоқыс жәшігінен табылған кішкентай пластикалық қорапқа жиналды. Қашықтан басқару пультін жасаудың ең жақсы әдісі емес, бірақ ол мақсатқа қызмет етеді.

6 -қадам: Қашықтан басқару құралын бояу

Барлығы батырмалармен, DPDT қосқышымен, жарық диодты жарық диодты және антеннамен ашық болды. Мен таратқыштың жанында бірнеше тесік бұрғыладым, себебі ұзақ жұмыс істегеннен кейін ол сәл қызады. Сондықтан тесіктер ауа ағынын қамтамасыз етеді.

Кішкене төрт тесіктің орнына жоғарғы төртбұрышты үлкен тесікті кесу қателік болды. Мен басқа нәрсені ойлаған шығармын. Мен әрлеу үшін металл күміс бояуды қолдандым.

7 -қадам: шассидің құрылысы

Мен ровердің шассиі ретінде ескі күшейткіш металл қоршауды қолдандым. Оның астында саңылаулар болды және олардың кейбіреулерін бұрғылағышпен кеңейтуге тура келді, бұл мотор қысқыштарын бекітуді жеңілдетті. Сіз ұқсас нәрсені табуыңыз керек немесе оны қаңылтырмен жасауыңыз керек. Тік бұрышты қозғалтқыш қысқыштарында (немесе L қысқыштарында) әрқайсысында алты бұрандалы тесік бар. Парақтың қалыңдығы шағын болғандықтан, барлық қондырғы соншалықты берік болмады, бірақ батареялардың барлық салмағын және барлығын ұстауға жеткілікті. Қозғалтқыштарды қысқыштарға тұрақты редукторлармен қамтамасыз етілген гайкаларды қолдану арқылы бекітуге болады. Қозғалтқыш білігінде дөңгелектерді бекітуге арналған бұрандалы тесік бар.

Мен пластикалық редукторы бар 300 айн / мин тұрақты редукторларды қолдандым. Пластикалық беріліс қорабының (редукторлары әлі де металл) қозғалтқыштары Джонсонның редукторлы қозғалтқыштарына қарағанда арзанырақ. Бірақ олар тез тозады және айналу моменті болмайды. Мен сізге 500 немесе 600 айналу жиілігі бар Johnson редукторлы қозғалтқыштарды қолдануды ұсынамын. Жақсы жылдамдық үшін 300 RPM жеткіліксіз.

Қозғалтқыштардағы контакт ұшқындарын азайту үшін әрбір қозғалтқыш 100 нФ керамикалық конденсаторлармен дәнекерленген болуы керек. Бұл қозғалтқыштардың жақсы өмір сүруін қамтамасыз етеді.

8 -қадам: шассиді бояу

Бояуға арналған ыдыстармен бояу оңай. Мен бүкіл шасси үшін күңгірт қара түсті қолдандым. Металл корпусты құм қағазымен тазалап, бояуды жақсарту үшін ескі бояу қабаттарын алып тастау керек. Ұзақ өмір сүру үшін екі қабатты жағыңыз.

9 -қадам: тестілеу және аяқтау

Мен оны сынаған кезде бәрі мінсіз жұмыс істегенін көргенде қатты қуандым. Менің ойымша, мұндай жағдай бірінші рет болды.

Мен тиффин қорапшасын жүргізуші тақтасын ішінде ұстау үшін қолдандым. Барлығы модульдік болғандықтан, құрастыру оңай. РФ қабылдағышының антенна сымы шассидің сыртында болат сымды антеннаға қосылды.

Барлығы мен күткендей жиналған кезде керемет көрінді.

10 -қадам: Оны іс жүзінде қараңыз

Жоғарыда мен басқа жобада GPS + акселерометр модулін тасымалдау үшін роверді қолдандым. Жоғарғы тақтада GPS, акселерометр, радиожиіліктік таратқыш және үйде жасалған Arduino бар. Төменде қозғалтқыш тақтасы орналасқан. Сіз Pb-Acid батареяларын қалай орналастырғанын көре аласыз. Ортасында тиффин қорапшасы болғанына қарамастан, олар үшін жеткілікті орын бар.

Бейнедегі ровердің әрекетін қараңыз. Мен оны телефонмен түсіргенде, бейне біршама дірілдейді.

11 -қадам: жақсартулар

Мен айтқандай, жақсартуға әрқашан мүмкіндік бар. Мен жасаған нәрсе - бұл RC -тің қарапайым ровері. Ол ауыр салмақты көтеруге, кедергілерден аулақ болуға және жылдам жүруге жеткіліксіз. РФ контроллерінің диапазоны ашық кеңістікте шамамен 100 метрмен шектелген. Сіз осы кемшіліктерді құрған кезде оларды жоюға тырысуыңыз керек; бөлшектер мен құралдардың қол жетімділігімен шектелмейінше, оны қайталамаңыз. Міне, мен сізге жақсартуды ұсынамын.

• Жақсы жылдамдық-крутящий баланс үшін Джонсон металл редукторы 500 немесе 600 айналу жиілігін қолданыңыз. Олар өте қуатты және 12 В кернеуде 12 кг -ға дейін айналдыра алады. Бірақ сізге үйлесімді мотор драйвері мен жоғары ток үшін аккумулятор қажет.
• Қозғалтқышты PWM басқару үшін микроконтроллерді қолданыңыз. Осылайша сіз ровердің жылдамдығын басқара аласыз. Қашықтан басқару пультінің ұшындағы жылдамдықты басқару үшін арнайы қосқыш қажет болады.
• Жұмыс ауқымын ұлғайту үшін жақсы және қуатты радио таратқыш пен қабылдағыш жұбын қолданыңыз.
• Күшті шасси, бәлкім, алюминийден жасалған, серіппелі амортизаторлармен бірге.
• Роботтық қаруды, камераларды және басқа заттарды бекітуге арналған айналмалы робот платформа. Шассидің жоғарғы жағындағы серво көмегімен жасауға болады.

Мен жоғарыда аталған барлық мүмкіндіктері бар 6 дөңгелекті ровер құруды жоспарлап отырмын және оны жалпы мақсаттағы ровер платформасы ретінде қолданамын. Сізге бұл жоба ұнады және бірдеңе үйрендіңіз деп үміттенемін. Оқығаныңыз үшін рахмет:)