HackerBoxes 0013: Autosport: 12 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

AUTOSPORT: Ebben a hónapban a HackerBox Hackerek az autóelektronikát kutatják. Ez az útmutató tartalmazza a HackerBoxes #0013 használatához szükséges információkat. Ha szeretne minden hónapban egy ilyen dobozt a postafiókjába kapni, akkor itt az ideje, hogy iratkozzon fel a HackerBoxes.com oldalon, és csatlakozzon a forradalomhoz!

A HackerBox témái és tanulási céljai:

• A NodeMCU adaptálása Arduino számára
• 2WD autóskészlet összeszerelése
• NodeMCU bekötése 2WD autóskészlet vezérléséhez
• A NodeMCU vezérlése WiFi -n keresztül a Blynk használatával
• Érzékelők használata az autonóm navigációhoz
• Munka az autóipari fedélzeti diagnosztikával (OBD)

A HackerBoxes a barkács elektronika és a számítástechnika havi előfizetési doboz szolgáltatása. Hobbisták, gyártók és kísérletezők vagyunk. Hack the Planet!

1. lépés: HackerBoxes 0013: Doboz tartalma

• HackerBoxes #0013 gyűjthető referenciakártya
• 2WD autó alváz készlet
• NodeMCU WiFi processzor modul
• Motorpajzs a NodeMCU számára
• Jumper blokk a motorpajzshoz
• Akkumulátor doboz (4 x AA)
• HC-SR04 ultrahangos tartománymérő
• TCRT5000 IR fényvisszaverő érzékelők
• DuPont női-női ugrók 10cm
• Két piros lézer modul
• Mini-ELM327 fedélzeti diagnosztika (OBD)
• Exkluzív HackerBoxes Racing matrica

Néhány más hasznos dolog:

• Négy AA elem
• Kétoldalas habszalag vagy tépőzár
• microUSB kábel
• Okos telefon vagy táblagép
• Számítógép Arduino IDE -vel

A legfontosabb, hogy szüksége lesz a kalandra, a barkácsolás szellemére és a hacker kíváncsiságára. A hardcore hobbi elektronika nem mindig könnyű, de ha kitart és élvezi a kalandot, nagy elégedettség származhat abból, ha kitart és projektjei működnek. Csak lassan tegyen meg minden lépést, vegye figyelembe a részleteket, és ne habozzon segítséget kérni.

2. lépés: Autóelektronika és önvezető autók

Az autóelektronika bármely közúti járművekben használt elektronikus rendszer. Ide tartoznak az autósok, a telematika, az autós szórakoztató rendszerek stb. Az autóipari elektronika a motorok vezérlésének szükségességéből ered. Az elsőket a motor funkcióinak vezérlésére használták, és motorvezérlő egységeknek (ECU) nevezték őket. Amint az elektronikus vezérléseket egyre több autóipari alkalmazásba kezdték használni, az ECU rövidítés az „elektronikus vezérlőegység” általánosabb jelentését vette fel, majd speciális ECU -kat fejlesztettek ki. Most az ECU moduláris. Két típus a motorvezérlő modulok (ECM) vagy a sebességváltó -vezérlő modulok (TCM). Egy modern autó akár 100 ECU -t is tartalmazhat.

A rádióvezérelt autók (R/C autók) olyan személygépkocsik vagy teherautók, amelyek távolról vezérelhetők speciális adó vagy távirányító segítségével. Az "R/C" kifejezést a "távirányítású" és a "rádióvezérelt" kifejezésre is használták, de az "R/C" általános használata ma általában rádiófrekvenciás kapcsolattal vezérelt járművekre vonatkozik.

Az autonóm autó (vezető nélküli autó, önvezető autó, robotkocsi) olyan jármű, amely képes emberi környezet nélkül érzékelni környezetét és navigálni. Az autonóm autók különféle módszerekkel képesek érzékelni a környezetet, például radar, lidar, GPS, kilométer -mérés és számítógépes látás segítségével. A fejlett vezérlőrendszerek értelmezik az érzékszervi információkat, hogy azonosítsák a megfelelő navigációs útvonalakat, valamint az akadályokat és a megfelelő jelzéseket. Az autonóm autók olyan vezérlőrendszerekkel rendelkeznek, amelyek képesek az érzékszervi adatok elemzésére, hogy megkülönböztessék a különböző autókat az úton, ami nagyon hasznos a kívánt célhoz vezető út megtervezésében.

3. lépés: Arduino a NodeMCU számára

A NodeMCU egy nyílt forráskódú IoT platform. Tartalmazza az Espressif Systems ESP8266 Wi-Fi SoC-jén futó firmware-t és az ESP-12 modulon alapuló hardvert.

Az Arduino IDE most könnyen kiterjeszthető a NodeMCU modulok programozásának támogatására, mintha bármely más Arduino fejlesztői platform lenne.

Kezdésként győződjön meg arról, hogy telepítve van az Arduino IDE (www.arduino.cc), valamint az illesztőprogramok a megfelelő Serial-USB chiphez a használt NodeMCU modulon. Jelenleg a legtöbb NodeMCU modul tartalmazza a CH340 soros-USB chipet. A CH340 chipek gyártójának (WCH.cn) minden népszerű operációs rendszerhez elérhető illesztőprogramja van. Nézze meg webhelyük Google fordítóoldalát.

Futtassa az Ardino IDE -t, lépjen be a beállításokba, és keresse meg a mezőt a "További fórumkezelő URL -ek" megadásához

Illessze be ezt az URL -t:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Az ESP8266 Board Manager telepítése.

A telepítés után zárja be az IDE -t, majd indítsa újra.

Most csatlakoztassa a NodeMCU modult a számítógéphez egy microUSB kábellel (ahogy a legtöbb mobiltelefon és tabletta használja).

Válassza ki az alaplap típusát az Arduino IDE -n NodeMCU 1.0 -ként

Mindig szeretjük betölteni és tesztelni a villogó demót egy új Arduino táblán, hogy meggyőződjünk arról, hogy minden megfelelően működik. Ez alól a NodeMCU sem kivétel, de a fordítást és a feltöltést megelőzően le kell cserélnie a LED -es tűt a 13 -as tűről a 16 -osra. Győződjön meg arról, hogy ez a gyors teszt megfelelően működik, mielőtt bármi bonyolultabbra lépne az Arduino NodeMCU segítségével.

Itt található egy utasítás, amely áttekinti az Arduino NodeMCU telepítési folyamatát néhány különböző alkalmazási példával. Ez kissé eltért a célkitűzéstől, de hasznos lehet egy másik nézőpont megvizsgálása, ha elakad.

4. lépés: 2WD autó alvázkészlet

2WD autó alváz készlet tartalma:

• Alumínium váz (a színek változhatnak)
• Két FM90 DC motor
• Két kerék gumiabroncsokkal
• Szabadonfutó görgő
• Összeszerelő hardver
• Szerelő hardver

Az FM90 egyenáramú motorok mikroszervónak tűnnek, mivel ugyanabba a műanyag házba vannak beépítve, mint a hagyományos mikroszervók, például az FS90, FS90R vagy SG92R. Az FM90 azonban nem szervó. Az FM90 egyenáramú motor, műanyag hajtóművel.

Az FM90 motor fordulatszámát a tápvezetékek impulzusszélesség -moduláló (PWM) vezérli. Az irányt a teljesítmény polaritásának megváltoztatásával lehet szabályozni, mint minden szálcsiszolt egyenáramú motor esetén. Az FM90 4-6 voltos egyenárammal működhet. Bár kicsi, elegendő áramot vesz fel ahhoz, hogy ne vezesse közvetlenül a mikrovezérlő csapjából. Motorhajtót vagy H-hidat kell használni.

FM90 DC motor specifikációk:

• Méretek: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 "x 0,49" x 1,2"
• Spline -szám: 21
• Súly: 8,4 g
• Üresjárati fordulatszám: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Futóáram (terhelés nélkül): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Csúcsnyomaték (4,8 V): 1,3 kg/cm/18,09 oz/in
• Csúcsnyomaték (6v): 1,5 kg/cm/20,86 oz/in
• Elakadási áram: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

5. lépés: Autó alváz: Mechanikus összeszerelés

Az autó alvázát könnyen össze lehet szerelni ezen ábra szerint.

Vegye figyelembe, hogy két kis zacskó hardver található. Az egyik tartalmazza a szerelési hardvert hat sárgaréz 5 mm-M3 rögzítőelemmel, valamint a megfelelő csavarokkal és anyákkal. Ez a szerelési hardver hasznos lehet a vezérlők, érzékelők és egyéb elemek alvázra történő felszerelésének későbbi lépéseiben.

Ebben a lépésben a szerelési hardvert fogjuk használni, amely a következőket tartalmazza:

• Négy vékony M2x8 csavar és kis illeszkedő anya a motorok rögzítéséhez
• Négy vastagabb M3x10 csavar és nagyobb illeszkedő anya a görgő rögzítéséhez
• Két PB2.0x8 csavar durva menetekkel a kerekek motorhoz rögzítéséhez

Vegye figyelembe, hogy az FM90 motorok úgy vannak elhelyezve, hogy a huzalvezetékek az összeszerelt ház hátsó részéből nyúlnak ki.

6. lépés: Az autó alváza: Adjon hozzá tápegységet és vezérlőt

Az ESP-12E motorvédő panel támogatja a NodeMCU modul közvetlen csatlakoztatását. A motorpajzs egy L293DD push-pull motor meghajtó chipet (adatlap) tartalmaz. A motorhuzal vezetékeit a motorpajzs A+/A- és B+/B- csavaros csatlakozóira kell kötni (a csatlakozók eltávolítása után). Az akkumulátor vezetékeket az akkumulátor bemeneti csavarjainak csatlakozóira kell kötni.

Ha az egyik kerék rossz irányba fordul, akkor a megfelelő motorhoz tartozó vezetékeket fel lehet cserélni a csavarkapcsokon, vagy az iránybitet meg lehet fordítani a kódban (következő lépés).

A motorpajzson található egy műanyag bekapcsológomb, amely aktiválja az akkumulátor bemenetét. Az áthidaló blokk felhasználható az áramellátás a NodeMCU -hoz a motorpajzsról. Ha nincs telepítve az áthidaló blokk, a NodeMCU képes táplálni magát az USB -kábelről. Ha az áthidaló blokk telepítve van (az ábrán látható módon), az akkumulátor táplálja a motorokat, és a NodeMCU modulhoz is hajtja.

A motorpajzsot és az akkumulátorcsomagot az alvázra lehet szerelni úgy, hogy a csavarfuratokat az alumínium házban lévő nyílásokkal egy vonalba helyezi. Könnyebb azonban, ha csak kétoldalas habszalaggal vagy ragasztó tépőzáras szalagokkal rögzítjük őket az alvázra.

7. lépés: Autó alváz: Programozás és Wi-Fi vezérlés

A Blynk egy platform iOS és Android alkalmazásokkal az Arduino, a Raspberry Pi és más hardverek interneten keresztüli vezérlésére. Ez egy digitális műszerfal, ahol grafikus felületet építhet a projekthez egyszerűen a widgetek húzásával. Tényleg egyszerű mindent beállítani, és rögtön elkezdi a bütykölést. Blynk online elérheti Önt, és készen áll a dolgok internetére.

Az itt található HBcar.ino Arduino szkript bemutatja, hogyan lehet összekötni négy gombot (előre, hátra, jobbra és balra) egy Blynk projekten a 2WD autó alvázának motorjainak vezérlésére.

A fordítás előtt három karakterláncot kell megváltoztatni a programban:

• Wi-Fi SSID (a Wi-Fi hozzáférési ponthoz)
• Wi-Fi jelszó (a Wi-Fi hozzáférési ponthoz)
• Blynk engedélyezési token (a Blynk projektből)

Jegyezze meg a példakódból, hogy a motorpajzson lévő L293DD chip az alábbiak szerint van bekötve:

• GPIO 5. tű az A motor fordulatszámához
• GPIO pin 0 a motor A irányához
• GPIO 4 -es tüske a B motor fordulatszámához
• GPIO 2. tüske a B motor irányába

8. lépés: Érzékelők az autonóm navigációhoz: Ultrahangos tartománykereső

A HC-SR04 ultrahangos távolságmérő (adatlap) körülbelül 2 cm-től 400 cm-ig terjedő méréseket tud végezni, akár 3 mm-es pontossággal. A HC-SR04 modul tartalmaz egy ultrahangos jeladót, egy vevőt és egy vezérlőáramkört.

Miután négy női-női ugrót rögzített a HC-SR04 csapjaira, néhány szalag becsomagolása a csatlakozók köré segíthet a csatlakozások szigetelésében a rövidzárlat és az alumínium ház között, és rugalmas masszát is biztosíthat az elülső nyílásba ékelődéshez az alváz az ábrán látható módon.

Ebben a példában a HC-SR04 négy csapja beköthető a motorpajzsba:

• VCC (a HC-SR04-en)-VIN (a motorvédőn)
• Kioldó (a HC-SR04-en) D6-ra (a motorpajzson)
• Visszhang (a HC-SR04-en)-D7 (a motorpajzson)
• GND (a HC-SR04-en)-GND (a motorpajzson)

A VIN körülbelül 6VDC tápfeszültséget szolgáltat a HC-SR04-nek, amely csak 5V feszültséget igényel. Úgy tűnik azonban, hogy ez jól működik. A másik rendelkezésre álló tápegység (3,3 V) néha megfelelő a HC-SR04 modul tápellátásához (mindenképpen próbálja ki), de néha nem elegendő a feszültség.

Ha ez be van kapcsolva, próbálja ki a NodeMCUping.ino példakódot a HC-SR04 működésének teszteléséhez. Az érzékelő és bármely tárgy közötti távolság centiméterben van nyomtatva a soros monitoron (9600 -as tábla). Szerezze be vonalzót és tesztelje a pontosságot. Lenyűgöző nem?

Most, hogy megvan ez a tipp, próbáljon ki valami hasonlót az ütközést elkerülő, autonóm járműhöz:

1. előre, amíg a távolság <10 cm
2. Állj
3. fordítson egy kis távolságot (opcionális)
4. fordítson véletlenszerű szöget (idő)
5. folytassa az 1. lépéssel

Néhány általános háttérinformációért itt van egy oktatóvideó, amely részletesen tartalmazza a HC-SR04 modul használatát.

9. lépés: Érzékelők az autonóm navigációhoz: Infravörös (IR) fényvisszaverődés

Az infravörös fényvisszaverő modul TCRT5000 (adatlap) segítségével érzékeli a színt és a távolságot. A modul infravörös fényt bocsát ki, majd érzékeli, ha visszaverődést kap. Annak köszönhetően, hogy képes érzékelni, hogy egy felület fehér vagy fekete, ezt az érzékelőt gyakran használják sorban a robotok és a közműmérők automatikus adatnaplózása során.

A mérési távolság 1 mm és 8 mm között van, a középső pont pedig körülbelül 2,5 mm. Van egy beépített potenciométer is az érzékenység beállításához. Az IR dióda folyamatosan infravörös fényt bocsát ki, amikor a modul áramellátásra van csatlakoztatva. Ha a kibocsátott infravörös fény nem tükröződik, a trióda kikapcsolt állapotban lesz, és a digitális (D0) kimenet logikai LOW jelzést ad.

10. lépés: Lézersugarak

Ezek a közös 5 mW -os 5 V -os lézermodulok használhatók vörös lézersugarak hozzáadásához szinte mindenhez, amelynek rendelkezésre áll 5 V -os teljesítménye.

Ne feledje, hogy ezek a modulok könnyen megsérülhetnek, ezért a HackerBox #0013 tartalmaz egy párat a biztonsági mentéshez. Vigyázzon a lézer moduljaival!

11. lépés: Autós fedélzeti diagnosztika (OBD)

A fedélzeti diagnosztika (OBD) egy autóipari kifejezés, amely a jármű öndiagnosztikai és jelentési képességére utal. Az OBD -rendszerek hozzáférést biztosítanak a járműtulajdonoshoz vagy a javítószerelőhöz a jármű különböző alrendszereinek állapotához. Az OBD-n keresztül rendelkezésre álló diagnosztikai információk mennyisége nagymértékben változott a fedélzeti számítógépek 1980-as évek eleji verzióiban történt bevezetése óta. Az OBD korai verziói egyszerűen megvilágítanák a hibajelző lámpát, ha problémát észlelnének, de nem adnak információt a probléma természetéről. A modern OBD-implementációk szabványosított digitális kommunikációs portot használnak a valós idejű adatok biztosítására a szabványos diagnosztikai hibakódok vagy hibakódok mellett, amelyek lehetővé teszik a járműben lévő hibák gyors azonosítását és orvoslását.

Az OBD-II a képességek és a szabványosítás javítása. Az OBD-II szabvány meghatározza a diagnosztikai csatlakozó típusát és annak csatlakozóját, a rendelkezésre álló elektromos jelzőprotokollokat és az üzenetformátumot. Ezenkívül megadja a figyelemmel kísérhető járműparaméterek listáját, valamint az egyes adatok kódolásának módját. A csatlakozóban van egy tüske, amely a jármű akkumulátorából táplálja a leolvasó eszközt, így nincs szükség külön a tápegység áramforráshoz való csatlakoztatására. Az OBD-II diagnosztikai hibakódok négyjegyűek, előtte egy betű: P a motor és a sebességváltó (hajtómű), B a karosszéria, a C alváz és az U a hálózat számára. A gyártók egyedi adatparamétereket is hozzáadhatnak a saját OBD-II megvalósításukhoz, beleértve a valós idejű adatkéréseket és a hibakódokat.

Az ELM327 egy programozott mikrovezérlő, amely a legtöbb modern autóban megtalálható fedélzeti diagnosztikai (OBD) interfészhez kapcsolódik. Az ELM327 parancsprotokoll az egyik legnépszerűbb PC-OBD interfész szabvány, és más gyártók is megvalósítják. Az eredeti ELM327 a Microchip Technology PIC18F2480 mikrokontrollerén van megvalósítva. Az ELM327 absztrahálja az alacsony szintű protokollt, és bemutat egy egyszerű felületet, amely UART-on keresztül hívható le, jellemzően kézi diagnosztikai eszközzel vagy USB, RS-232, Bluetooth vagy Wi-Fi-n keresztül csatlakoztatott számítógépes programmal. Az ilyen szoftverek funkciója magában foglalhatja a jármű kiegészítő műszereit, a hibakódok jelentését és a hibakódok törlését.

Bár a forgatónyomaték valószínűleg a legismertebb, sok alkalmazás használható az ELM327 készülékkel.

12. lépés: Hack the Planet

Köszönjük, hogy megosztotta kalandunkat az autóelektronika területén. Ha élvezte ezt az utasítást, és szeretné, ha minden hónapban egy ilyen doboz elektronikai projektet szállítanának közvetlenül a postaládájába, kérjük, csatlakozzon hozzánk, ha FELIRATKOZIK ITT.

Vegye fel a kapcsolatot és ossza meg sikerét az alábbi megjegyzésekben és/vagy a HackerBoxes Facebook -oldalán. Mindenképpen tudassa velünk, ha kérdése van, vagy segítségre van szüksége. Köszönjük, hogy a HackerBoxes tagja lehetsz. Kérjük, továbbra is fogadja javaslatait és visszajelzéseit. A HackerBoxok a TE dobozaid. Készítsünk valami nagyszerűt!