Újrahasznosított RC autó: 23 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Az RC autók mindig izgalmat okoztak számomra. Gyorsak, szórakoztatóak, és nem kell aggódnia, ha összeomlik. Mégis, idősebb, érettebb, RC rajongóként nem látok játszani egy kicsi, gyerek RC autóval. Kell, hogy legyenek nagy, felnőtt ember méretűek. Itt adódik a probléma: a felnőtt RC autók drágák. Online böngészés közben a legolcsóbb, amit találtam, 320 dollárba került, az átlag 800 dollár körül volt. A számítógépem olcsóbb, mint ezek a játékok!

Tudva, hogy nem engedhetem meg magamnak ezeket a játékokat, a bennem lévő gyártó azt mondta, hogy az ár tizedrészéért tudok autót gyártani. Így elkezdtem utazni, hogy a szemetet arannyá változtassam

Kellékek

Az RC autóhoz szükséges alkatrészek a következők:

• Használt RC autó
• L293D motorvezérlő (DIP űrlap)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Rádiómodul
• RC drone akkumulátor (vagy bármely más nagy áramú akkumulátor)
• LM2596 Buck konverterek (2)
• Vezetékek
• Perfboard
• Kicsi, különféle alkatrészek (fejrészek, csavaros sorkapcsok, kondenzátorok stb.)

Az RC vezérlőhöz szükséges alkatrészek a következők:

• Használt vezérlő (2 analóg joystickot kell tartalmaznia)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Rádiómodul
• Elektromos vezetékek

1. lépés: Újrahasznosított kincs

Ez a projekt eredetileg körülbelül egy éve kezdődött, amikor a barátaimmal azt terveztük, hogy számítógépes autót készítünk egy hackathon projekthez (kódolási versenyhez). Az volt a tervem, hogy elmegyek egy takarékboltba, megvásárolom a legnagyobb RC autót, amit találok, kibelezem a belsejét, és kicserélem egy ESP32 -re.

Időzavarban odasiettem Savershez, vettem egy RC autót, és felkészültem a hackathonra. Sajnos a szükséges alkatrészek nagy része nem érkezett meg időben, így teljesen le kellett mondanom a projektről.

Azóta az RC autó gyűjti a port az ágyam alatt, egészen mostanáig…

Gyors áttekintés:

Ebben a projektben egy használt játékautót és egy IR -vezérlőt hozok létre az Upcycled RC Car létrehozásához. Kibelezem a belsejét, beültetem az Arduino Nano -t, és az NRF24L01+ rádiómodult használom a kettő közötti kommunikációhoz.

2. lépés: Elmélet

Sokkal fontosabb megérteni, hogyan működik valami, mint azt, hogyan kell működtetni

- Kevin Yang 2020.05.17 (ezt most találtam ki)

Ezzel együtt kezdjünk el beszélni az Upcycled RC Car mögött álló elméletről és elektronikáról.

Az autó oldalán egy NRF24L01+-ot, egy Arduino Nano -t, egy L293D motorhajtót, az RC autó motorjait és két bak -átalakítót fogunk használni. Az egyik bak konverter táplálja a motor hajtási feszültségét, míg a másik 5 V -ot az Arduino Nano számára.

A vezérlő oldalon NRF24L01+, Arduino Nano és analóg joystickokat fogunk használni az újrafelhasznált vezérlőben.

3. lépés: Az NRF24L01+

Mielőtt elkezdenénk, valószínűleg meg kell magyaráznom a szobában lévő elefántot: az NRF24L01+-t. Ha még nem ismeri a nevet, az NRF24 egy chip, amelyet a Nordic Semiconductors gyárt. Alacsony ára, kis mérete és jól megírt dokumentációja miatt meglehetősen népszerű a készítői közösségben a rádiókommunikáció terén.

Tehát hogyan működik valójában az NRF modul? Kezdetnek az NRF24L01+ 2,4 GHz -es frekvencián működik. Ez ugyanaz a frekvencia, amelyen a Bluetooth és a Wifi működik (kis eltérésekkel!). A chip az Arduino között kommunikál, négypólusú kommunikációs protokoll, SPI használatával. Az áramellátáshoz az NRF24 3,3 V -ot használ, de a tűk is 5V -osak. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy egy 5 V -os logikát használó Arduino Nano -t használjunk az NRF24 -gyel, amely 3,3 V -os logikát használ. Néhány további jellemző a következő.

Figyelemre méltó jellemzők:

• 2,4 GHz -es sávszélességen fut
• Tápfeszültség tartomány: 1.6 - 3.6V
• 5V toleráns
• SPI kommunikációt használ (MISO, MOSI, SCK)
• 5 tűt foglal el (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Megszakíthatja a megszakításokat - IRQ (Nagyon fontos ebben a projektben!)
• Alvó mód
• Fogyasztása 900nA - 12mA
• Átviteli tartomány: ~ 100 méter (földrajzi helyzettől függően változik)
• Költség: 1,20 USD modulonként (Amazon)

Ha többet szeretne megtudni az NRF24L01+készülékről, tekintse meg a végén található Extra olvasmányok részt

4. lépés: Az L293D - kettős H -híd motorvezérlő

Annak ellenére, hogy az Arduino Nano elegendő áramot tud szolgáltatni egy LED működtetéséhez, a Nano semmiképpen sem képes egy motort táplálni. Ezért a motor vezérléséhez speciális meghajtót kell használnunk. Az áramellátás mellett a meghajtó chip megvédi az Arduino -t a feszültségcsúcsoktól is, amelyek a motor be- és kikapcsolásából adódhatnak.

Helyezze be az L293D-t, egy négyszeres, félig H-híd motorhajtót, vagy laikus értelemben egy chipet, amely két motort előre és hátra tud hajtani.

Az L293D a H-hidakra támaszkodva szabályozza mind a motor sebességét, mind az irányt. Egy másik jellemző a tápellátás leválasztása, amely lehetővé teszi az Arduino számára, hogy a motoroktól elkülönített áramforrást használja.

5. lépés: Az autó kivágása

Elég az elméletből, és kezdjük el építeni!

Mivel az RC autó nem rendelkezik vezérlővel (ne feledje, hogy egy takarékboltban van), a belső elektronika alapvetően haszontalan. Így kinyitottam az RC autót, és bedobtam a vezérlőpanelt a hulladékgyűjtőbe.

Most fontos, hogy néhány megjegyzést készítsünk, mielőtt elkezdenénk. Egy dolog, amit észre kell venni, az RC autó tápfeszültsége. Az autó, amit vettem, nagyon régi, sokkal korábban, mint a lítium-alapú akkumulátorok. Ez azt jelenti, hogy ez az RC autó 9,6 V névleges feszültségű Ni-Mh akkumulátorról lett leállítva. Ez fontos, mivel ez lesz az a feszültség, amellyel a motorokat hajtjuk.

6. lépés: Hogyan működik az autó?

99% -os bizonyossággal állíthatom, hogy az autóm nem ugyanaz, mint a tiéd, vagyis ez a rész lényegében haszontalan. Fontos azonban rámutatni néhány olyan tulajdonságra, amelyekkel az autóm rendelkezik, mert a tervezésemet erre alapozom.

Kormányzás

A modern RC autókkal ellentétben az általam modifikált autó nem használ szervót a forduláshoz. Ehelyett az autóm alapkefés motort és rugókat használ. Ennek számos hátránya van, különösen azért, mert képtelen vagyok finom fordulatokat végrehajtani. Az egyik közvetlen haszna azonban az, hogy nincs szükségem semmilyen bonyolult vezérlőinterfészre. Mindössze annyit kell tennem, hogy bizonyos polaritással (attól függően, hogy melyik irányba akarok fordulni) feszültséget kell adni a motornak.

Differenciál tengely

Meglepő módon az RC autóm differenciált tengelyt és két különböző sebességváltót is tartalmaz. Ez elég mulatságos, mivel a differenciálművek általában a valós autókban találhatók, nem a kis RC-kben. Azt gondolnám, hogy mielőtt ez az autó egy takarékbolt polcain volt, ez egy csúcskategóriás RC modell volt.

7. lépés: A hatalom kérdése

Mivel a funkciók nem állnak rendelkezésre, most az építés legfontosabb részéről kell beszélnünk: Hogyan fogjuk táplálni az RC autót? Pontosabban: mennyi áram szükséges a motorok meghajtásához?

Ennek megválaszolásához egy drone akkumulátort csatlakoztattam egy buck konverterhez, ahol az akkumulátor 11 V -ot ledobtam a motorok 9,6 V -ra. Innentől a multimétert 10A áram üzemmódra állítottam, és befejeztem az áramkört. A mérőm olvasta, hogy a motoroknak 300 mA áramra van szükségük a szabad levegő bekapcsolásához.

Bár ez nem hangzik túl soknak, a mérés, amivel igazán törődünk, a motorok leállási árama. Ennek mérésére a kezeimet a kerekekre tettem, nehogy elforduljanak. Amikor ránéztem a mérőmre, szilárd 1A -t mutatott.

Tudva, hogy a hajtómotorok nagyjából erősítőt fognak húzni, majd elkezdtem tesztelni azokat a kormánymotorokat, amelyek elakadáskor 500 mA áramot húztak. Ezen ismeretek birtokában arra a következtetésre jutottam, hogy ki tudom kapcsolni az egész rendszert egy RC drone akkumulátorról és két LM2596 bak konverterről*.

*Miért kétpontos vezérlők? Nos, minden LM2596 maximális áramerőssége 3A. Ha mindent lekapcsolok egy buck konverterről, akkor nagy áramot fogok levenni, és ezért elég nagy feszültségem lesz. A tervezés szerint az Arduino Nano erő minden nagy feszültségcsúcs alkalmával megpihen. Ezért két átalakítót használtam a terhelés enyhítésére és a Nano elkülönítésére a motoroktól.

Az utolsó fontos összetevő, amire szükségünk van, egy Li-Po cellafeszültség-mérő. Ennek célja, hogy megvédje az akkumulátort a lemerüléstől, nehogy tönkretegye az akkumulátor élettartamát (a lítium-alapú akkumulátor cellafeszültségét mindig tartsa 3,5 V felett!)

8. lépés: RC autó áramkör

Ha az áramellátás problémája megszűnik, most meg tudjuk építeni az áramkört. Fentebb az a vázlat, amit az RC autóhoz készítettem.

Ne feledje, hogy nem vettem bele az akkumulátor voltmérő csatlakozóját. A voltmérő használatához mindössze annyit kell tennie, hogy csatlakoztatja a mérlegcsatlakozót a voltmérő megfelelő csapjaihoz. Ha még soha nem tette ezt, kattintson az Extra olvasmányok részben linkelt videóra, ha többet szeretne megtudni.

Megjegyzések az áramkörről

Az L293D engedélyező csapjai (1, 9) változó sebességű PWM jelet igényelnek. Ez azt jelenti, hogy csak néhány tűt lehet csatlakoztatni az Arduino Nano készüléken. Az L293D többi csapja esetén bármi megy.

Mivel az NRF24L01+ SPI -n keresztül kommunikál, össze kell kötnünk SPI -csapjait az Arduino Nano SPI -csapjaival (tehát csatlakoztassa a MOSI -> MOSI, MISO -> MISO és az SCK -> SCK csatlakozókat). Fontos megjegyezni azt is, hogy az NRF24 IRQ -érintkezőjét az Arduino Nano 2 -es tűjéhez kötöttem. Ennek oka az, hogy az IRQ pin mindig alacsony, amikor az NR24 üzenetet kap. Ennek ismeretében megszakítást tudok kiváltani, hogy a Nano -nak szóljon a rádió. Ez lehetővé teszi a Nano számára, hogy más dolgokat tegyen, amíg új adatokra vár.

9. lépés: PCB

Mivel moduláris kialakításúvá akarom tenni, létrehoztam egy nyomtatott áramköri lapot, amelyen perflemez és sok fejléc található.

10. lépés: Végső csatlakozások

A NYÁK elkészítése és az RC autó kibelezése után alligátorhuzalokkal teszteltem, hogy minden működik -e.

Miután teszteltem, hogy minden csatlakozás megfelelő -e, az aligátor vezetékeket valódi kábelekkel helyettesítettem, és az összes alkatrészt rögzítettem az alvázhoz.

Ezen a ponton talán rájött, hogy ez a cikk nem lépésről lépésre szóló útmutató. Ennek az az oka, hogy egyszerűen lehetetlen minden egyes lépést leírni, így a következő néhány Instructables lépés az lesz, hogy megosztok néhány tippet, amelyeket az autó gyártása során tanultam.

11. lépés: Tipp 1: Rádiómodul elhelyezése

Az RC autó hatótávolságának növelése érdekében az NRF rádiómodult a lehető legmesszebbre helyeztem. Ennek oka az, hogy a rádióhullámok visszaverődnek a fémekről, például a NYÁK -ról és a vezetékekről, így csökkentve a hatótávolságot. Ennek megoldásához a modult a NYÁK oldalára tettem, és rést vágtam az autó házába, hogy kiállhasson.

12. lépés: 2. tipp: Tartsa modulárisan

Egy másik dolog, amit néhányszor megmentettem, az, hogy mindent összekötök a fejlécek és a sorkapcsok segítségével. Ez lehetővé teszi az alkatrészek egyszerű cseréjét, ha az egyik alkatrész megsül (bármilyen okból…).

13. lépés: 3. tipp: Használjon hűtőbordákat

Az RC autóm motorjai a végsőkig tolják az L293D -t. Bár a motorvezérlő akár 600 mA -t is képes folyamatosan kezelni, ez azt is jelenti, hogy nagyon meleg és gyors lesz! Éppen ezért érdemes ötvözni néhány hőpasztát és hűtőbordát, hogy megakadályozza az L293D főzését. A forgács azonban még a hűtőbordák mellett is túl forró lehet ahhoz, hogy megérintse. Ezért érdemes 2-3 perc játék után hagyni az autót kihűlni.

14. lépés: RC vezérlő idő

Ha elkészült az RC autó, elkezdhetjük a vezérlő gyártását.

Az RC autóhoz hasonlóan én is megvettem a kontrollert egy ideje, azt gondolva, hogy tudok vele valamit kezdeni. Ironikus módon a vezérlő valójában IR, így IR LED -eket használ az eszközök közötti kommunikációhoz.

Az alapötlet ezzel a konstrukcióval az, hogy az eredeti táblát a vezérlőben kell tartani, és köré építeni az Arduino -t és az NRF24L01+ -t.

15. lépés: Az analóg joystick alapjai

Az analóg joystickhoz való csatlakozás félelmetes lehet, különösen azért, mert nincs kitörő tábla a csapokhoz. Ne aggódj! Minden analóg joystick ugyanazon az elven működik, és általában ugyanazzal a pinout -al rendelkezik.

Lényegében az analóg joystick csak két potenciométer, amelyek megváltoztatják az ellenállást, ha különböző irányokba mozgatják. Például, ha a joystickot jobbra mozgatja, az x tengelyes potenciométer megváltoztatja az értéket. Most, amikor előre mozgatja a joystickot, az y tengelyes potenciométer megváltoztatja az értéket.

Ezt szem előtt tartva, ha az analóg joystick alsó oldalát nézzük, 6 csapot látunk, 3 az x tengelyes potenciométert és 3 az y tengelyes potenciométert. Mindössze annyit kell tennie, hogy csatlakoztatja az 5 V -ot és a földelést a külső tűkhöz, és a középső tüskét az Arduino analóg bemenetéhez.

Ne feledje, hogy a potenciométer értékei 1024 -re lesznek leképezve, és nem 512 -re! Ez azt jelenti, hogy az Arduino beépített map () függvényét kell használnunk bármilyen digitális kimenet (például az L293D vezérléséhez használt PWM jel) vezérlésére. Ez már szerepel a kódban, de ha saját programot tervez, ezt szem előtt kell tartania.

16. lépés: A vezérlő csatlakoztatása

Az NRF24 és a Nano közötti kapcsolatok továbbra is ugyanazok a vezérlő esetében, de mínusz az IRQ kapcsolat.

A vezérlő áramköre fent látható.

A vezérlő módosítása mindenképpen művészet. Ezt már számtalanszor kifejtettem, de egyszerűen nem lehet lépésről lépésre leírni, hogyan kell ezt megtenni. Így, mint amit korábban tettem, adok néhány tippet a vezérlőkészítés során tanultakhoz.

17. lépés: 1. tipp: Használja az alkatrészeket az ártalmatlanításhoz

A hely nagyon szűk a vezérlőben, ezért ha bármilyen más bemenetet szeretne használni az autóhoz, használja a már meglévő kapcsolókat és gombokat. A vezérlőmhöz egy potenciométert és egy 3-utas kapcsolót is csatlakoztattam a Nano-hoz.

Egy másik dolog, amelyet szem előtt kell tartani, hogy ez a vezérlője. Ha a pinoutok nem felelnek meg a képzeletének, mindig átrendezheti őket!

18. lépés: 2. tipp: Távolítsa el a felesleges nyomokat

Mivel az eredeti táblát használjuk, le kell kaparni az analóg joystickokra és minden egyéb érzékelőre vonatkozó nyomokat. Ezzel megakadályozza, hogy az érzékelő váratlan viselkedése bekövetkezzen.

A vágások elvégzéséhez egyszerűen dobozvágót használtam, és néhányszor levágtam a NYÁK -ot, hogy valóban elválasszam a nyomokat.

19. lépés: 3. tipp: Tartsa rövidre a vezetékeket

Ez a tipp kifejezetten az Arduino és az NRF24 modul közötti SPI vonalakról szól, de ez igaz a többi kapcsolatra is. Az NRF24L01+ rendkívül érzékeny az interferenciára, így ha bármilyen zajt vesznek fel a vezetékek, az megrongálja az adatokat. Ez az SPI kommunikáció egyik fő hátránya. Hasonlóképpen, ha a vezetékeket a lehető legrövidebb ideig tartja, az egész vezérlőt tisztábbá és szervezettebbé teszi.

20. lépés: 4. tipp: elhelyezés! Elhelyezés! Elhelyezés

Amellett, hogy a vezetékeket a lehető legrövidebbre kell tartani, ez azt is jelenti, hogy a részek közötti távolságot a lehető legrövidebbre kell tartani.

Amikor az NRF24 és az Arduino felszerelési helyét keresi, ne felejtse el a lehető legközelebb tartani őket egymáshoz és a joystickokhoz.

Egy másik dolog, amit szem előtt kell tartani, hogy hová tegye az NRF24 modult. Mint korábban említettük, a rádióhullámok nem tudnak átjutni a fémeken, ezért a modult a vezérlő oldala közelében kell felszerelni. Ehhez egy kis rést vágtam egy Dremellel, hogy az NRF24 kilógjon az oldalából.

21. lépés: Kód

Valószínűleg ennek a buildnek a legfontosabb része a tényleges kód. Megjegyzéseket és mindent beleírtam, így nem fogom soronként kifejteni az egyes programokat.

Ennek ellenére néhány fontos dologra szeretnék felhívni a figyelmet, hogy a programok futtatásához le kell töltenie az NRF24 könyvtárat. Ha még nincs telepítve a könyvtárak, javaslom, hogy nézze meg az Extra olvasmányok részben linkelt oktatóanyagokat, hogy megtudja, hogyan. Ezenkívül, amikor jeleket küld az L293D készülékre, soha ne kapcsolja be mind az iránytűket. Ez rövidre zárja a motor meghajtóját, és megéghet.

Github-

22. lépés: Végtermék

Végül egy év porgyűjtés és 3 hét fizikai munka után végre befejeztem az Upcycled RC Car elkészítését. Bár be kell vallanom, sehol sem olyan erős, mint a bevezetőben látott autók, sokkal jobban sikerült, mint gondoltam. Az autó 40 percet tud vezetni, mielőtt lemerül, és akár 150 méterre is elmehet a vezérlőtől.

Néhány dolgot mindenképpen tennék az autó fejlesztése érdekében, ha lecserélném az L293D -t az L298 -ra, egy nagyobb, erősebb motorhajtóra. Egy másik dolog, amit tennék, az alapértelmezett NRF rádiómodul cseréje az erősített antenna verzióra. Ezek a módosítások növelnék az autó nyomatékát és hatótávolságát.

23. lépés: Extra olvasmányok:

NRF24L01+

• Nordic Semiconductor adatlap
• SPI közlemény (cikk)
• Alapbeállítás (videó)
• Részletes bemutató (cikk)
• Haladó tippek és trükkök (videósorozatok)

L293D

• Texas Instruments adatlap
• Részletes bemutató (cikk)