RC négykerekű Ground Rover: 11 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Ez egy "Monolit a kerekeken" (hála Stanley Kubricknak: D)

Az egyik álmom volt, hogy távirányítású földi járgányt építsek, amióta elkezdtem az elektronikával foglalkozni, mivel a vezeték nélküli dolgok mindig is lenyűgöztek. A főiskolai projektemhez nem volt elég időm és pénzem, hogy egyet építsek. Így építettem egy négykerekű rovert az utolsó éves projektemhez. Ebben az utasításban elmagyarázom, hogyan használtam egy régi erősítő házát a rover építéséhez a semmiből, és hogyan készítsem el a rádióvezérlőt.

Ez egy négykerekű földi rover, négy külön meghajtó motorral. A motorvezérlő áramkör az L298N körül, az RF vezérlés pedig a Holtek félvezető HT12E és HT12D párján alapul. Nem használ Arduino -t vagy más mikrokontrollert. Az általam készített verzió olcsó, 433 MHz -es ISM sávú ASK adó- és vevőpárt használ vezeték nélküli működéshez. A rovert négy nyomógombbal lehet vezérelni, a vezetési módszer pedig differenciálhajtás. A vezérlő hatótávolsága körülbelül 100 m nyílt térben. Kezdjük most az építéssel.

(Minden kép nagy felbontású. Nyissa meg őket az új lapon a nagy felbontáshoz.)

1. lépés: Szükséges alkatrészek és eszközök

• 4 x 10 cm x 4 cm -es kerekek 6 mm -es lyukakkal (vagy olyanok, amelyek kompatibilisek az Ön által használt motorokkal)
• 4 x 12V, 300 vagy 500 RPM hajtóműves motor, 6 mm -es tengely
• 1 x megfelelő méretű fémház (újra használtam egy régi fém tokot)
• 4 x L alakú motorbilincs
• 2 x 6V 5Ah, ólom-sav akkumulátor
• 1 x 9V akkumulátor
• 1 x L298N motorvezérlő kártya vagy csupasz IC
• 1 x 433MHz adó
• 2 x 433 MHz -es vevő (kompatibilis)
• 4 x 12 mm -es nyomógombok
• 1 x DC hordó jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolit kondenzátor
• 7 x 100nF kerámia kondenzátor
• 4 x 470R ellenállás
• 1 x 51K ellenállás (fontos)
• 1 x 680R ellenállás
• 1 x 1M Resisitor (fontos)
• 1 x 7805 vagy LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 db 2 tűs csavaros csatlakozó
• 1 x SPDT billenőkapcsoló
• 1 x matt fekete festék
• LED -ek, vezetékek, közös PCB, IC aljzatok, kapcsolók, fúró, Dremel, csiszolópapírok és egyéb eszközök

Az olyan alkatrészek, mint a motorok, kerekek, bilincsek stb., Az Ön igényei szerint választhatók ki.

2. lépés: A motorvezérlő vázlata

A HT12D egy 12 bites dekódoló, amely soros bemenet-párhuzamos kimeneti dekódoló. A HT12D bemeneti csapja soros kimenettel rendelkező vevőhöz lesz csatlakoztatva. A 12 bitesek közül 8 bit címbit, és a HT12D dekódolja a bemenetet, ha csak akkor, ha a bejövő adatok megegyeznek az aktuális címével. Ez akkor hasznos, ha sok eszközt szeretne ugyanazon a frekvencián működtetni. Használhat egy 8 tűs DIPkapcsolót a címérték beállításához. De közvetlenül a GND -hez forrasztottam őket, amely a 00000000 címet adja. A HT12D itt 5 V -on működik, és a Rosc értéke 51 KΩ. Az ellenállás értéke fontos, mivel megváltoztatása problémákat okozhat a dekódolásban.

A 433 MHz-es vevő kimenete a HT12D bemenetéhez, a négy kimenet pedig az L298 2A kettős H-híd meghajtóhoz van csatlakoztatva. A vezetőnek hűtőbordára van szüksége a megfelelő hőelvezetéshez, mivel nagyon felforrósodhat.

Amikor megnyomom a távvezérlő Bal gombját, azt akarom, hogy az M1 és az M2 az M3 és az M4 irányával ellentétes irányba fusson, és fordítva a jobb működéshez. Az előremenő működéshez minden motornak ugyanabban az irányban kell működnie. Ezt differenciálhajtásnak nevezik, és ezt használják a harckocsikban. Ezért nem csak egy csapra van szükségünk a vezérléshez, hanem négyre is egyszerre. Ezt nem érhetem el a SPST nyomógombokkal, ha van nálam, hacsak nincs SPDT kapcsolója vagy joystickja. Ezt megértheti, ha megnézi a fenti logikai táblázatot. A szükséges logikát a következő lépésben az adó végén érik el.

Az egész rendszert két 6V, 5Ah ólom-sav akkumulátor táplálja sorozatban. Így rengeteg helyünk lesz az akkumulátorok behelyezésére a házba. De jobb lesz, ha 12 V-os tartományban talál Li-Po akkumulátorokat. A Pb-Acid akkumulátorok külső töltőhöz való csatlakoztatásához DC hordós aljzatot használnak. A HT12D 5V -ját 7805 -ös szabályozó segítségével állítják elő.

3. lépés: A motorvezérlő építése

Az összes alkatrész forrasztásához perfboardot használtam. Először helyezze el az alkatrészeket úgy, hogy könnyebb legyen forrasztani őket sok jumper használata nélkül. Ez tapasztalat kérdése. Ha az elhelyezés kielégítő, forrasztja a lábakat, és vágja le a felesleges részeket. Most eljött az útválasztás ideje. Lehet, hogy sok NYÁK-tervező szoftverben használta az automatikus útválasztó funkciót. Itt te vagy a router. Használja a logikáját a legjobb útvonaltervezéshez, minimális jumperek használatával.

Az RF vevőhöz IC aljzatot használtam ahelyett, hogy közvetlenül forrasztottam volna, mert később újra felhasználhatom. Az egész tábla moduláris, így ha szükséges, később könnyen szétszerelhetem őket. Modulárisnak lenni az egyik kedvencem.

4. lépés: RF távirányító vázlata

Ez egy 4 csatornás RF távirányító a rover számára. A távirányító a Holtek félvezető HT12E és HT12D, 2^12 sorozatú kódoló-dekódoló párjára épül. Az RF kommunikációt a 433 MHz-es ASK adó-vevő pár teszi lehetővé.

A HT12E egy 12 bites kódoló és alapvetően párhuzamos bemeneti-soros kimeneti kódoló. A 12 bitből a 8 bit címbit, amely több vevő vezérlésére használható. Az A0-A7 érintkezők a cím bemeneti csapjai. Az oszcillátor frekvenciájának 3 KHz -nek kell lennie 5 V -os működéshez. Ekkor a Rosc értéke 1,1 MΩ lesz 5V esetén. A 9 V -os akkumulátort bepereljük, ezért a Rosc értéke 1 MΩ. Tekintse meg az adatlapot a pontos oszcillátor frekvencia és ellenállás meghatározásához, amelyet egy adott feszültségtartományban kell használni. Az AD0-AD3 a vezérlőbemenetek. Ezek a bemenetek vezérlik a HT12D dekóder D0-D3 kimeneteit. A HT12E kimenetét bármelyik soros adatot fogadó adómodulhoz csatlakoztathatja. Ebben az esetben a kimenetet a 433 MHz -es távadó bemeneti érintkezőjéhez kötjük.

Négy motorunk van távolról vezérelhető, amelyek közül kettő párhuzamosan van csatlakoztatva a differenciálhajtáshoz, ahogy az előző tömbvázlaton látható. A differenciálhajtás motorjait négy, általánosan elérhető SPST nyomógombbal akartam vezérelni. De van egy probléma. Csak a S12T nyomógombokkal nem tudjuk ellenőrizni (vagy engedélyezni) a HT12E kódoló több csatornáját. Itt jönnek létre a logikai kapuk. Egy 4069 CMOS NOR és egy 4077 NAND alkotja a logikai meghajtót. A nyomógombok minden egyes megnyomására a logikai kombináció a szükséges jeleket generálja a kódoló több bemeneti érintkezőjén (ez intuitív megoldás volt, nem pedig kísérletezéssel, például "izzóval"). Ezeknek a logikai kapuknak a kimenete a HT12E bemeneteihez van csatlakoztatva, és soronként küldik az adón keresztül. A jel vétele után a HT12D dekódolja a jelet, és ennek megfelelően húzza a kimeneti csapokat, amelyek ezután hajtják az L298N -t és a motorokat.

5. lépés: Az RF távirányító felépítése

A távirányítóhoz két különálló perfboard elemet használtam; egyet a gombokhoz és egyet a logikai áramkörhöz. Az összes tábla teljesen moduláris, így leválasztható forrasztás nélkül. Az adómodul antennatüske egy régi rádióból mentett külső teleszkópos antennához van csatlakoztatva. De használhat egyetlen huzaldarabot is. A távirányító közvetlenül 9 V -os elemet használ.

Minden egy kis műanyag dobozba volt zsúfolva, amit a szemétdobozban találtam. Nem a legjobb módja a távirányító elkészítésének, de a célt szolgálja.

6. lépés: A távirányító festése

Minden benne volt a nyomógombokkal, a DPDT kapcsolóval, a bekapcsolást jelző LED-del és az antennával. Néhány lyukat fúrtam a távadó közelében, mivel azt tapasztaltam, hogy hosszan tartó működés után kissé felmelegszik. Tehát a lyukak némi légáramot biztosítanak.

Hiba volt a nagy négyszögletes lyukat a tetején kivágni a kicsi négy helyett. Lehet, hogy másra gondoltam. A befejezéshez fémes ezüst festéket használtam.

7. lépés: Az alváz építése

A régi erősítő fém burkolatát használtam a rover alvázaként. Furatok voltak alatta, és néhányat fúróval kellett kiszélesíteni, ami megkönnyítette a motorbilincsek rögzítését. Valami hasonlót kell találnia, vagy lemezt kell használnia. A derékszögű motorbilincsek (vagy L bilincsek) hat csavarlyukkal rendelkeznek. Az egész beállítás nem volt olyan erős, mivel a lemez vastagsága kicsi volt, de elegendő az akkumulátorok és az összes súly megtartásához. A motorok az egyenáramú hajtóműves motorokhoz mellékelt anyákkal rögzíthetők a bilincsekhez. A motortengely menetes lyukkal rendelkezik a kerekek rögzítéséhez.

300 ford / perc egyenáramú hajtóműves motorokat használtam műanyag sebességváltóval. A műanyag sebességváltó (a fogaskerekek továbbra is fémek) a motorok olcsóbbak, mint a Johnson hajtóműves motorok. De gyorsabban elhasználódnak, és nincs akkora nyomatékuk. Azt javaslom, hogy használjon Johnson hajtóműves motorokat, amelyek fordulatszáma 500 vagy 600. A 300 ford / perc nem elegendő a jó sebességhez.

Mindegyik motort 100 nF kerámia kondenzátorral kell forrasztani, hogy csökkentse a szikrákat a motorokban. Ez biztosítja a motorok jobb élettartamát.

8. lépés: Az alváz festése

A festés spray festékdobozokkal egyszerű. Az egész alvázhoz matt feketét használtam. A jobb felület érdekében tisztítsa meg a fém testet csiszolópapírral, és távolítsa el a régi festékrétegeket. Vigyen fel két réteget a hosszú élettartam érdekében.

9. lépés: Tesztelés és befejezés

Nagyon izgatott voltam, amikor láttam, hogy minden hibátlanul működött, amikor először teszteltem. Azt hiszem, először fordult elő ilyesmi.

Egy tiffin dobozt használtam, hogy bent tartsam a vezetőlemezt. Mivel minden moduláris, az összeszerelés egyszerű. Az RF vevő antennahuzalát az alvázon kívüli acélhuzalos antennához kötötték.

Összeszereléskor minden nagyon jól nézett ki, pont ahogy vártam.

10. lépés: Nézze meg működés közben

Fentebb, amikor a roverrel GPS + gyorsulásmérő modult hordoztam egy másik projekthez. A felső táblán a GPS, a gyorsulásmérő, az RF adó -vevő és a házi Arduino található. Alatta a motorvezérlő tábla található. Láthatja, hogyan helyezték el a Pb-Acid akkumulátorokat. Elég hely van számukra annak ellenére, hogy a tiffin doboz középen van.

Nézze meg a rovert működés közben a videóban. A videó kissé remeg, ahogy a telefonommal készítettem.

11. lépés: Javítások

Mint mindig mondom, mindig van hova fejlődni. Amit készítettem, csak egy alap RC rover. Nem elég erős a súlyok hordozásához, az akadályok kikerüléséhez, és nem is gyors. Az RF vezérlő hatótávolsága körülbelül 100 méter szabad térben. Meg kell próbálnia megoldani ezeket a hátrányokat, amikor egyet épít; ne csak ismételje meg, hacsak nem korlátozza az alkatrészek és eszközök rendelkezésre állása. Íme néhány javítási javaslatom az Ön számára.

• A jobb fordulatszám-nyomaték egyensúly érdekében használjon Johnson fémváltó motorokat 500 vagy 600 RPM sebességgel. Nagyon erősek, és 12 V -nál akár 12 kg nyomatékot is leadhatnak. De szüksége lesz egy kompatibilis motorvezérlőre és nagy áramerősségű akkumulátorokra.
• A motor PWM vezérléséhez használjon mikrokontrollert. Így szabályozhatja a rover sebességét. Szükség lesz egy külön kapcsolóra a sebességszabályozáshoz a távirányító végén.
• Használjon jobb és hatékonyabb rádióadó -vevő párost a nagyobb működési tartomány érdekében.
• Erős alváz valószínűleg alumíniumból, rugós lengéscsillapítókkal együtt.
• Forgó robotplatform robotkarok, kamerák és egyéb dolgok rögzítéséhez. Az alváz tetején található szervó segítségével készíthető el.

Tervezem egy hatkerekű rover építését a fent említett összes funkcióval, és általános célú rover platformként való használatra. Remélem tetszett ez a projekt és tanult valamit. Köszönöm, hogy elolvasta:)