Maverick - dálkově ovládané obousměrné komunikační auto: 17 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Ahoj všichni, jsem Razvan a vítejte v mém projektu „Maverick“.

Vždy jsem měl rád dálkově ovládané věci, ale nikdy jsem neměl RC auto. Rozhodl jsem se tedy postavit takový, který zvládne trochu víc než jen pohyb. Pro tento projekt použijeme některé části, které jsou přístupné každému, kdo má poblíž elektronický obchod nebo si může koupit věci z internetu.

Aktuálně jsem na palubě lodi a nemám přístup k různým druhům materiálů a nástrojů, takže tento projekt nebude zahrnovat 3D tiskárnu, CNC ani žádná fantazijní zařízení (dokonce si myslím, že to bude velmi užitečné, ale nemám mít přístup k takovému vybavení), bude to provedeno pomocí mnohem jednodušších dostupných nástrojů. Tento projekt má být snadný a zábavný.

Jak to funguje?

Maverick je RC auto, které pomocí modulu LRF24L01 odesílá a přijímá data z dálkového ovladače a do něj.

Může měřit teplotu a vlhkost z jeho oblasti a odesílat data do dálkového ovladače, aby se zobrazila v grafu. Také může měřit vzdálenost k okolním objektům a překážkám a odesílat informace o dosahu, které mají být zobrazeny.

Stisknutím tlačítka může být také autonomní a v tomto režimu se vyhne překážkám a rozhodne se, zda půjde podle měření provedeného ultrazvukovým senzorem.

Pojďme tedy stavět.

Krok 1: Dálkové ovládání vyžaduje součásti

- Mikroprocesor Arduino (Pro svůj ovladač jsem použil Arduino Uno);

- rádiový transceiver NRF24L01 (bude použit pro obousměrnou komunikaci mezi autem a dálkovým ovladačem)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (slouží k zobrazení dat z vozidla, umožní obsluze zobrazit parametry naměřené senzory automobilu na grafu);

- Joystick (pro ovládání vozidla nebo ovládání serva vozidla);

- Dvě různé barvy LED (pro indikaci provozních režimů jsem zvolil červenou a zelenou);

- kondenzátory 10microF;

- 2 tlačítka (pro výběr provozních režimů);

- Různé odpory;

- prkénko;

- propojovací vodiče;

- Spona na papír (jako jehla grafu);

- Krabice na boty (pro rám)

- Gumičky

Krok 2: Část vyžadovaná pro Maverick

- Mikroprocesor Arduino (použil jsem a Arduino Nano);

- rádiový vysílač NRF24L01 (bude použit pro obousměrnou bezdrátovou komunikaci mezi vozidlem a dálkovým ovladačem);

- ovladač motoru L298 (modul bude ve skutečnosti pohánět elektromotory automobilu);

- snímač DHT11 (snímač teploty a vlhkosti);

- 2 x elektrické motory s převodovkou a koly;

- Ultrazvukový senzor HC-SR04 (senzor, který umožní detekovat objekty v okolí a vyhýbat se překážkám);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (umožní orientaci ultrazvukového senzoru tak, aby mohl měřit dosah v různých směrech);

- Bílá LED (pro osvětlení jsem použil starý barevný senzor, který je vypálený, ale LED stále fungují);

- 10 kondenzátorů microF;

- prkénko;

- propojovací vodiče;

- klipovací deska formátu A4 jako rám vozidla;

- Některá kola ze staré tiskárny;

- Nějaká oboustranná páska;

- Složky pro upevnění motorů k rámu;

- Gumičky

Použité nástroje:

- Kleště

- šroubovák

- Dvojitá páska

- Gumičky

- Řezačka

Krok 3: Několik podrobností o některých materiálech:

Modul L298:

Piny Arduino nelze přímo připojit k elektromotorům, protože mikrořadič se nedokáže vypořádat s ampéry požadovanými motory. Musíme tedy připojit motory k ovladači motoru, který bude řízen mikrokontrolérem Arduino.

Budeme muset být schopni ovládat dva elektromotory, které pohybují autem v obou směrech, aby se auto mohlo pohybovat dopředu a dozadu a také řídit.

Abychom mohli provést vše výše uvedené, budeme potřebovat H-můstek, což je ve skutečnosti řada tranzistorů, které umožňují řídit tok proudu do motorů. Modul L298 je právě to.

Tento modul nám také umožňuje provozovat motory při různých rychlostech pomocí pinů ENA a ENB se dvěma PWM piny od Arduina, ale pro tento projekt, abychom ušetřili dva PWM piny, nebudeme řídit rychlost motorů, ale pouze směr propojky pro piny ENA a ENB zůstanou na svém místě.

Modul NRF24L01:

Jedná se o běžně používaný transceiver, který umožňuje bezdrátovou komunikaci mezi autem a dálkovým ovladačem. Využívá pásmo 2,4 GHz a může pracovat s přenosovými rychlostmi od 250 kbps do 2 Mbps. Při použití v otevřeném prostoru a s nižší přenosovou rychlostí může dosah dosáhnout až 100 metrů, což je pro tento projekt ideální.

Modul je kompatibilní s mikrokontrolérem Arduino, ale musíte si dávat pozor na jeho napájení z 3,3V pinu, nikoli z 5V, jinak riskujete poškození modulu.

Senzor DHT 11:

Tento modul je velmi levný a snadno použitelný senzor. Poskytuje digitální měření teploty a vlhkosti, ale k jeho použití budete potřebovat knihovnu Arduino IDE. K měření okolního vzduchu používá kapacitní snímač vlhkosti a termistor a vysílá digitální signál na datový kolík.

Krok 4: Nastavení připojení pro Maverick

Připojení Maverick:

Modul NRF24L01 (piny)

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 Nepoužívá se

Modul L298N (kolíky)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - má propojku na svém místě -

ENB - má propojku na svém místě -

DHT11

Lišta VCC 5V prkénka

GND GND kolejnice prkénka

S D6

Ultrazvukový senzor HC-SR04

Lišta VCC 5V prkénka

GND GND kolejnice prkénka

Trig - Arduino Nano A1

Echo - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (hnědý barevný drát) GND kolejnice prkénka

VCC (červený barevný vodič) 5V kolejnice prkénka

Signál (oranžový vodič) - Arduino Nano D10

LED světlo - Arduino Nano A0

Prkénko

Lišta 5V - Arduino Nano 5V

Rail GND - Arduino Nano GND

Zpočátku jsem vložil Arduino Nano do prkénka s USB připojením na vnější straně pro snazší přístup později.

- Arduino Nano 5V pin na 5V kolejnici prkénka

-Arduino Nano GND pin na GND lištu prkénka

Modul NRF24L01

- GND modulu přechází na GND lišty

- VCC jde na pin Arduino Nano 3V3. Dávejte pozor, abyste nepřipojili VCC k 5V na desce, protože riskujete zničení modulu NRF24L01

- CSN pin jde do Arduino Nano D8;

- CE pin jde do Arduino Nano D7;

- Pin SCK jde do Arduino Nano D13;

- MOSI pin jde do Arduino Nano D11;

- MISO pin jde do Arduino Nano D12;

- IRQ pin nebude připojen. Buďte opatrní, pokud používáte jinou desku než Arduino Nano nebo Arduino Uno, piny SCK, MOSI a MISO se budou lišit.

- Také jsem připojil kondenzátor 10 µF mezi VCC a GND modulu, abych neměl problémy s napájením modulu. To není povinné, pokud modul používáte s minimálním výkonem, ale jak jsem četl na internetu, mnoho projektů s tím mělo problémy.

- Pro tento modul budete také muset stáhnout knihovnu RF24. Najdete ho na následujícím webu:

Modul L298N

- U pinů ENA a ENB jsem nechal propojky propojené, protože nepotřebuji ovládat otáčky motorů, abych ušetřil dva digitální piny PWM na Arduino Nano. V tomto projektu tedy motory vždy poběží na plné otáčky, ale nakonec se kola kvůli převodům motorů netočí příliš rychle.

- Pin IN1 jde do Arduino Nano D5;

- Pin IN2 jde do Arduino Nano D4;

- Pin IN3 jde do Arduino Nano D3;

- Pin IN4 jde do Arduino Nano D2;

- + baterie přejde na 12V slot;

- Baterie přejde na slot GND a na lištu GND na desce;

- Pokud používáte výkonnou baterii (maximálně 12 V), můžete Arduino Nano napájet z 5V slotu na Vin pin, ale mám pouze 9V baterie, takže jsem použil jednu pouze pro motory a jednu pro napájení Arduino Nano a senzory.

- Oba motory budou zapojeny do slotů na pravé a levé straně modulu. Zpočátku nezáleží na tom, jak je připojíte, lze to později upravit pomocí kódu Arduino nebo pouze přepnutím vodičů mezi sebou, když budeme testovat vozidlo.

Modul DHT11

- Kolíky modulu se perfektně hodí na prkénko. Takže - kolík jde na lištu GND.

- Signální pin jde do Arduino Nano D6;

- Kolík VCC jde na 5V lištu.

Ultrazvukový senzorový modul HC-SR04

- Kolík VCC jde na 5V kolejnici prkénka;

- kolík GND na lištu GND prkénka;

- Spouštěcí kolík k Arduino Nano A1;

- Pin Echo k Arduino Nano A2;

- Ultrazvukový modul bude k servomotoru připevněn dvojitou páskou nebo několika gumičkami, aby bylo možné měřit vzdálenosti v různých úhlech k podélnému směru vozidla. To bude užitečné, když v autonomním režimu bude vozidlo měřit vzdálenost vpravo než vlevo a on se rozhodne, kam odbočit. Také budete moci ovládat servo, abyste zjistili různé vzdálenosti od vozidla v různých směrech.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Hnědý vodič ke kolejnici GND prkénka

- Červený vodič k 5V kolejnici prkénka

- oranžový vodič k Arduino Nano D10;

VEDENÝ

- LED bude napájena z pinu A0. Použil jsem starý barevný senzor, který je spálený, ale LED diody stále fungují a 4 z nich na malé desce jsou ideální pro osvětlení cesty vozidla. Pokud používáte pouze jednu LED, měli byste použít 330Ω odpor série s LED, aby ji nespálil.

Blahopřejeme, připojení vozidla je hotové.

Krok 5: Maverick Remote Connections:

Modul NRF24L01 (piny)

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 Nepoužívá se

Joystick

GND GND kolejnice prkénka

Lišta VCC 5V prkénka

VRX - Arduino Uno pin A3

VRY - Arduino Uno pin A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (hnědý barevný drát) GND kolejnice prkénka

VCC (červený barevný vodič) 5V kolejnice prkénka

Signál (oranžový barevný vodič) - Arduino Uno pin D6

Červená LED - Arduino Uno pin D4

Zelená LED - Arduino Uno pin D5

Autonomní tlačítko - Arduino Uno pin D2

Tlačítko Range - Arduino Uno pin D3

Prkénko

5V Rail - Arduino Uno pin 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

Protože pro ovladač používám Arduino Uno, připojil jsem Uno k prkénku pomocí několika gumiček, abych se nepohyboval.

- Arduino Uno bude napájeno 9V baterií přes konektor;

- Arduino Uno 5V pin na 5V kolejnici prkénka;

-Arduino Uno GND pin na GND kolejnici prkénka;

Modul NRF24L01

- GND modulu přechází na GND lišty

- VCC jde na pin Arduino Uno 3V3. Dávejte pozor, abyste nepřipojili VCC k 5V na desce, protože riskujete zničení modulu NRF24L01

- CSN pin jde do Arduino Uno D8;

- CE pin jde do Arduino Uno D7;

- Pin SCK jde do Arduino Uno D13;

- MOSI pin jde do Arduino Uno D11;

- MISO pin jde do Arduino Uno D12;

- IRQ pin nebude připojen. Buďte opatrní, pokud používáte jinou desku než Arduino Nano nebo Arduino Uno, piny SCK, MOSI a MISO se budou lišit.

- Také jsem připojil 10 µF kondenzátor mezi VCC a GND modulu, abych neměl problémy s napájením modulu. To není povinné, pokud modul používáte s minimálním výkonem, ale jak jsem četl na internetu, mnoho projektů s tím mělo problémy.

Modul joysticku

- Modul joysticku se skládá ze 2 potenciometrů, takže je velmi podobný připojení;

- GND pin na GND kolejnici prkénka;

- VCC pin na 5V kolejnici prkénka;

- Pin VRX na pin Arduino Uno A3;

- Kolík VRY na pin Arduino Uno A2;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- Hnědý vodič ke kolejnici GND prkénka

- Červený vodič k 5V kolejnici prkénka

- Oranžový vodič k Arduino Uno D6;

VEDENÝ

- Červená LED bude zapojena do série s rezistorem 330Ω k pinu Arduino Uno pin D4;

- Zelená LED bude zapojena do série s rezistorem 330Ω k pinu Arduino Uno pin D5;

Tlačítka

- Tlačítka budou použita pro výběr režimu, ve kterém bude vozidlo fungovat;

- Autonomní tlačítko bude připojeno ke kolíku D2 Arduino Uno. Tlačítko by mělo být staženo dolů odporem 1k nebo 10k, hodnota není důležitá.

- Tlačítko rozsahu bude připojeno ke kolíku D3 Arduino Uno. Stejně jako tlačítko by mělo být staženo 1k nebo 10k odporem.

Tím jsme nyní spojili všechny elektrické části.

Krok 6: Sestavení rámu dálkového ovladače

Rám dálkového ovladače je ve skutečnosti vyroben z krabice od obuvi. Samozřejmě ostatní materiály budou fungovat lépe, ale v mém případě jsou materiály, které mohu použít, omezené. Použil jsem tedy krabici.

Nejprve jsem odřízl vnější strany krytu a získal tři části jako na obrázku.

Dále jsem vzal dva menší kousky a slepil jsem je dvojitou páskou.

Třetí delší část na ně bude kolmá a vytvoří rámeček tvaru „T“.

Horní (vodorovná) část bude použita pro graf a spodní (svislá) část bude použita pro elektrické součásti, aby vše drželo pohromadě. Když vytvoříme graf, ořízneme horní část, aby se vešla na milimetrový papír.

Krok 7: Vytvoření grafu pro dálkový ovladač

Samozřejmě v tomto kroku bude hezké, když máte LCD (16, 2), aby se zobrazovaly údaje poskytnuté z vozidla. Ale v mém případě žádný nemám, takže jsem musel najít jiný způsob, jak data zobrazit.

Rozhodl jsem se udělat malý graf s jehlou ze servomotoru, kancelářské sponky (používané jako jehla), která bude indikovat hodnoty naměřené senzory vozidla a radarového vykreslovacího listu, nebo můžete použít polární grafový papír (grafové papíry) lze stáhnout z internetu).

Parametry naměřené senzory budou pro servomotor převedeny ve stupních. Protože servomotor nemá nejlepší kvalitu, omezil jsem jeho pohyb od 20 ° do 160 ° (20 ° znamená 0 naměřené hodnoty parametru a 160 ° znamená maximální hodnotu parametru, kterou lze zobrazit například 140 cm).

To vše lze upravit z kódu Arduino.

Pro graf jsem použil radarový vykreslovací list, který jsem rozřezal na polovinu poté, co jsem ho trochu upravil pomocí základního nástroje Windows Paint and Snipping Tool.

Po úpravě listu radaru pro vykreslování tak, aby odpovídal dálkovému ovladači, jsem nakreslil čáry spojující střed vykreslovacího listu s vnějším kruhem, aby bylo čtení snazší.

Otočná hřídel servomotoru musí být zarovnána se středem vykreslovacího listu.

Natáhl jsem a upravil kancelářskou sponku, aby pasovala na rameno servomotoru.

Nejdůležitější je pak „kalibrovat“graf. Takže pro různé hodnoty měřených parametrů musí jehla grafu ukázat správnou hodnotu úhlu. Udělal jsem to tak, že jsem zapnul dálkový ovladač a Maverick a měřil různé vzdálenosti pomocí ultrazvukového senzoru a odebíral hodnoty ze sériového monitoru, abych se ujistil, že to, co graf ukazuje, je správné. Po několika pozicích serva a ohnutí jehly graf ukazoval naměřené hodnoty správných parametrů.

Poté, co je vše připevněno k rámu ve tvaru „T“, jsem vytiskl a slepil dvojitou páskou vývojový diagram výběru režimu, abych se nezaměnil s tím, jaký parametr graf zobrazuje.

Nakonec je dálkový ovladač hotový.

Krok 8: Sestavení podvozku Maverick

V první řadě musím poděkovat svému dobrému příteli Vladovi Jovanovicovi za obětování času a úsilí při stavbě podvozku, karoserie a celého rámu Maverick.

Podvozek je vyroben z kartónové schránky, která byla vyříznuta v osmihranném tvaru vpřed s velkým úsilím pomocí řezačky, která je k dispozici. Osmiboký tvar bude obsahovat elektronické části. Držák schránky byl použit jako podpěra zadních kol.

Poté, co byla deska nařezána, byla pokryta stříbrnou páskou (páska proti stříkající vodě), aby měla hezčí vzhled.

Oba motory byly připevněny jako na obrázcích pomocí dvojité pásky a upravených spojovacích prvků. Na každé straně šasi byly vyvrtány dva otvory, které umožňují průchod kabelů motorů a dosažení modulu L298N.

Krok 9: Budování bočních panelů rámu

Jak již bylo zmíněno dříve, celý vnější plášť Mavericku je vyroben z kartonu. Boční panely byly řezány řezačkou, měřeny a vyrobeny tak, aby odpovídaly podvozku.

Některé konstrukční prvky byly použity, aby vypadaly lépe, a na vnitřní část panelů bylo nýtováno drátěné pletivo pro podobnost vzhledu tanku.

Krok 10: Sestavení přední a zadní podpěry rámu

Účelem předních a zadních podpěr je zajistit boční panely vpředu a na zadní straně vozu. Přední podpěra má také účel přizpůsobit světlo (v mém případě čidlo rozbitých barev).

Rozměry předních a zadních podpěr najdete na přiložených obrázcích spolu se šablonami, jak podpěru odstřihnout a kde a které strany ohnout a později lepit.

Krok 11: Sestavení horního krytu rámu

Horní kryt musí uzavřít vše uvnitř a pro lepší design jsem udělal několik řádků na zádi, aby byla vidět elektronika uvnitř auta. Také horní kryt je vyroben tak, aby jej bylo možné sundat a vyměnit baterie.

Celá část byla k sobě připevněna šrouby a maticemi jako na obrázku.

Krok 12: Montáž rámu karoserie

Krok 13: Montáž motorů na podvozek

Oba motory byly připevněny jako na obrázcích pomocí dvojité pásky a upravených spojovacích prvků. Na každé straně šasi byly vyvrtány dva otvory, které umožňují průchod kabelů motorů a dosažení modulu L298N.

Krok 14: Montáž elektroniky na šasi

Jako napájecí zdroj jsem použil dvě 9V baterie jako nejvhodnější, jakmile bude k dispozici. Abych je však mohl namontovat na podvozek, musel jsem vyrobit držák baterií, který udrží baterie na místě, zatímco se auto bude pohybovat, a také bude možné je snadno vyjmout v případě potřeby výměny baterií. Vyrobil jsem tedy opět držák baterie z kartonu a připevnil jej k podvozku upraveným upevňovačem složek.

Modul L298N byl nainstalován pomocí 4 distančních podložek.

Chlebová deska byla na podvozek připevněna dvojitou páskou.

Ultrazvukový senzor byl připevněn k servomotorům pomocí dvojité pásky a několika gumiček.

Nyní jsou všechny elektronické součástky na svém místě.

Krok 15: Nasazení rámu karoserie na podvozek

Krok 16: Jak ovládat Maverick

Maverick lze provozovat ve 4 režimech a to bude indikováno dvěma LED na dálkovém ovladači (červená a zelená).

1. Ruční ovládání (vlhkost). Zpočátku, když je vozidlo ZAPNUTO, bude na ruční ovládání. To znamená, že Maverick bude ovládán ručně z dálkového ovladače pomocí joysticku. Obě diody LED budou na dálkovém ovladači vypnuty, což znamená, že jsme v ručním režimu. Hodnota zobrazená na grafu dálkového ovladače bude VLHKOST vzduchu kolem Mavericka.

2. Ruční ovládání (teplota). Když svítí zelená i červená LED. To znamená, že Maverick bude ovládán ručně z dálkového ovladače pomocí joysticku. V tomto režimu se také rozsvítí světlo. Hodnota zobrazená na grafu dálkového ovladače bude TEPLOTA vzduchu kolem Mavericka ve stupních C.

3. Autonomní režim. Po stisknutí tlačítka automatického zapnutí se rozsvítí červená LED dioda indikující autonomní režim. V tomto režimu se Maverick sám pohybuje, vyhýbá se překážkám a rozhoduje se, kam se obrátit, podle informací přijatých z ultrazvukového senzoru. V tomto režimu bude hodnotou zobrazenou na grafu dálkového ovladače vzdálenost měřená při pohybu.

4. Režim měření dosahu. Když je stisknuto tlačítko Range, zelená LED se rozsvítí, což znamená, že Maverick je v režimu Range. Nyní se Maverick nepohne. Joystick nyní bude ovládat servomotor připojený k ultrazvukovému senzoru. Chcete -li změřit dosah od vozidla k různým předmětům v jeho okolí, stačí pohnout joystickem a namířit ultrazvukový senzor směrem k objektu. Hodnota vzdálenosti k objektu se zobrazí v grafu dálkového ovladače v cm.

Chcete -li zapnout a vypnout LED světlo na Mavericku, musíte mít LED na dálkovém ovladači zapnuto (pro světlo zapnuto) nebo vypnuto (pro světlo vypnuto).

Krok 17: Arduino kód

Kódy pro dálkový ovladač a pro Maverick najdete v příloze.

To je pro můj projekt Maverick vše. Doufám, že se vám líbí a děkuji za zhlédnutí a hlasování, pokud se vám líbí.