Kereta RC Upcycled: 23 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Kereta RC selalu menjadi sumber kegembiraan bagi saya. Mereka cepat, mereka seronok, dan anda tidak perlu risau jika anda merosakkannya. Namun, sebagai peminat RC yang lebih tua, lebih dewasa, saya tidak dapat dilihat bermain-main dengan sebuah kereta kecil RC kanak-kanak. Saya mesti mempunyai saiz lelaki yang besar dan besar. Di sinilah timbul masalah: kereta RC dewasa mahal. Semasa melayari dalam talian, harga paling murah yang saya dapat berharga $ 320, rata-rata sekitar $ 800. Komputer saya lebih murah daripada mainan ini!

Mengetahui bahawa saya tidak mampu membeli mainan ini, pembuatnya mengatakan bahawa saya boleh membuat kereta dengan harga 10th. Oleh itu, saya memulakan perjalanan untuk menukar sampah menjadi emas

Bekalan

Bahagian yang diperlukan untuk kereta RC adalah seperti berikut:

• Kereta RC terpakai
• Pemandu Motor L293D (Borang DIP)
• Arduino Nano
• Modul Radio NRF24L01 +
• RC Drone Battery (atau bateri semasa tinggi lain)
• Penukar Buck LM2596 (2)
• Wayar
• Papan tulis
• Komponen kecil dan lain-lain (pin header, terminal skru, kapasitor, dll)

Bahagian yang diperlukan untuk pengawal RC adalah seperti berikut:

• Pengawal terpakai (mesti mempunyai 2 kayu bedik analog)
• Arduino Nano
• Modul Radio NRF24L01 +
• Wayar elektrik

Langkah 1: Harta Karun Kitar Semula

Projek ini pada mulanya bermula kira-kira setahun yang lalu ketika saya dan rakan-rakan saya merancang untuk membuat kereta yang dikendalikan oleh komputer untuk projek hackathon (pertandingan pengkodan). Rancangan saya adalah untuk pergi ke kedai barang bekas, membeli kereta RC terbesar yang dapat saya temukan, menutup bahagian dalamnya, dan menggantinya dengan ESP32.

Pada masa yang singkat, saya bergegas ke Savers, membeli sebuah kereta RC, dan menyiapkan diri untuk hackathon. Malangnya, banyak bahagian yang saya perlukan tidak masuk tepat pada masanya sehingga saya terpaksa membatalkan keseluruhan projek.

Sejak itu, kereta RC telah mengumpulkan habuk di bawah katil saya, sehingga sekarang …

Gambaran Keseluruhan Pantas:

Dalam projek ini, saya akan menggunakan semula kereta mainan terpakai dan pengawal IR untuk membuat Upcycled RC Car. Saya akan menutup bahagian dalam, menanamkan Arduino Nano's, dan menggunakan modul radio NRF24L01 + untuk berkomunikasi antara keduanya.

Langkah 2: Teori

Memahami bagaimana sesuatu berfungsi lebih penting daripada mengetahui bagaimana membuatnya berfungsi

- Kevin Yang 5/17/2020 (Saya baru sahaja membuat ini)

Dengan itu, mari kita mulakan perbincangan mengenai teori dan elektronik di sebalik Upcycled RC Car.

Di bahagian kereta, kita akan menggunakan NRF24L01 +, Arduino Nano, pemandu motor L293D, motor di dalam kereta RC, dan penukar dua buck. Satu penukar buck akan membekalkan voltan pemanduan untuk motor sementara yang lain akan membekalkan 5V untuk Arduino Nano.

Di bahagian pengawal, kami akan menggunakan NRF24L01 +, Arduino Nano, dan joystick analog pada pengawal yang digunakan semula.

Langkah 3: NRF24L01 +

Sebelum kita memulakan, saya mungkin harus menerangkan gajah di dalam bilik: NRF24L01 +. Sekiranya anda belum biasa dengan namanya, NRF24 adalah cip yang dihasilkan oleh Nordic Semiconductors. Ia sangat popular di komuniti pembuat komunikasi radio kerana harganya yang rendah, saiznya kecil, dan dokumentasi yang ditulis dengan baik.

Jadi bagaimana modul NRF sebenarnya berfungsi? Sebagai permulaan, NRF24L01 + beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz. Ini adalah frekuensi yang sama dengan Bluetooth dan Wifi yang beroperasi (dengan sedikit variasi!). Cip berkomunikasi antara Arduino menggunakan SPI, protokol komunikasi empat pin. Untuk kuasa, NRF24 menggunakan 3.3V tetapi pin juga tahan 5V. Ini membolehkan kita menggunakan Arduino Nano, yang menggunakan logik 5V, dengan NRF24, yang menggunakan logik 3.3V. Beberapa ciri lain adalah seperti berikut.

Ciri-ciri terkenal:

• Berjalan pada Lebar Jalur 2.4 GHz
• Julat Voltan Bekalan: 1.6 - 3.6V
• Toleransi 5V
• Menggunakan Komunikasi SPI (MISO, MOSI, SCK)
• Mengambil 5 pin (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Boleh Mencetuskan Gangguan - IRQ (Sangat penting dalam projek ini!)
• Mod tidur
• Menggunakan 900nA - 12mA
• Julat Penghantaran: ~ 100 meter (akan berbeza mengikut lokasi geografi)
• Kos: $ 1.20 setiap modul (Amazon)

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai NRF24L01 +, lihat bahagian Bacaan Tambahan di hujungnya

Langkah 4: Pemacu Motor H-Bridge Double L293D

Walaupun Arduino Nano dapat membekalkan arus yang cukup untuk menghidupkan LED, tidak mungkin Nano dapat menghidupkan motor dengan sendirinya. Oleh itu, kita mesti menggunakan pemandu khas untuk mengawal motor. Selain dapat menyalurkan arus, cip pemandu juga akan melindungi Arduino dari sebarang lonjakan voltan yang timbul daripada menghidupkan dan mematikan motor.

Masukkan L293D, pemandu motor H-bridge empat kali ganda, atau dalam istilah awam, cip yang dapat menggerakkan dua motor ke depan dan ke belakang.

L293D bergantung pada H-Bridges untuk mengawal kelajuan motor dan juga arah. Ciri lain adalah pengasingan bekalan kuasa, yang membolehkan Arduino kehabisan sumber kuasa yang terpisah dari motor.

Langkah 5: Mematikan Kereta

Cukup teori dan betul-betul mula membina!

Oleh kerana kereta RC tidak dilengkapi dengan alat kawalan (ingat dari kedai barang bekas), elektronik dalam pada dasarnya tidak berguna. Oleh itu, saya membuka kereta RC dan melemparkan papan kawalan ke tong sampah saya.

Sekarang penting untuk mengambil beberapa nota sebelum kita mula. Satu perkara yang perlu diperhatikan ialah voltan bekalan untuk kereta RC. Kereta yang saya beli sangat lama, sebelum bateri berasaskan Lithium menjadi arus perdana. Ini bermakna kereta RC ini dimatikan dari bateri Ni-Mh dengan voltan nominal 9.6 volt. Ini penting kerana ini akan menjadi voltan di mana kita akan menggerakkan motor.

Langkah 6: Bagaimana Kereta Berfungsi?

Saya dapat mengatakan dengan pasti 99% bahawa kereta saya tidak sama dengan kereta anda, yang bermaksud bahagian ini pada dasarnya tidak berguna. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk menunjukkan beberapa ciri yang dimiliki oleh kereta saya kerana saya akan menggunakan reka bentuk saya.

Kemudi

Tidak seperti kereta RC moden, kereta yang saya modding tidak menggunakan servo untuk membelok. Sebaliknya, kereta saya menggunakan motor asas dan mata air. Ini mempunyai banyak kelemahan terutamanya kerana saya tidak berkemampuan untuk membuat giliran baik. Walau bagaimanapun, satu faedah segera ialah saya tidak memerlukan antara muka kawalan yang rumit. Yang perlu saya lakukan ialah menghidupkan motor dengan kekutuban tertentu (bergantung pada cara mana saya mahu putar).

Gandar Pembezaan

Hebatnya, kereta RC saya juga mengandungi gandar pembezaan dan dua mod gear yang berbeza. Ini sangat menggembirakan kerana perbezaan biasanya terdapat pada kereta kehidupan sebenar, bukan pada kereta kecil RC. Saya akan berfikir bahawa sebelum kereta ini berada di rak kedai barang berjimat cermat, ia adalah model RC kelas atas.

Langkah 7: Isu Kekuasaan

Dengan ciri-ciri yang tidak dapat dilupakan, kita sekarang harus membincangkan bahagian terpenting dalam binaan ini: Bagaimana kita akan menghidupkan kereta RC? Dan untuk lebih spesifik: Berapa banyak arus yang diperlukan untuk menggerakkan motor?

Untuk menjawabnya, saya menyambungkan bateri drone ke penukar buck, di mana saya menjatuhkan bateri 11V ke motor 9.6V. Dari sana, saya menetapkan mod arus ke multimeter 10A dan menyelesaikan litar. Meter saya membaca bahawa motor memerlukan 300 mA arus untuk menghidupkan udara bebas.

Walaupun ini tidak banyak terdengar, ukuran yang sangat kita sayangi adalah arus motor berhenti. Untuk mengukur ini, saya meletakkan tangan di atas roda untuk mengelakkannya berpusing. Semasa saya melihat meter saya, ia menunjukkan 1A padat.

Mengetahui bahawa motor pemacu akan menggunakan kira-kira amp, saya kemudian terus menguji motor stereng yang menarik 500mA ketika terhenti. Dengan pengetahuan ini, saya sampai pada kesimpulan bahawa saya dapat mematikan seluruh sistem bateri RC drone dan dua penukar LM2596 buck *.

* Mengapa pengawal dua dolar? Nah, setiap LM2596 mempunyai arus maksimum 3A. Sekiranya saya mematikan semuanya dari penukar satu dolar, saya akan mengambil banyak arus, dan oleh itu, saya akan mempunyai lonjakan voltan yang cukup besar. Dengan reka bentuk, kekuatan Arduino Nano terletak setiap kali terdapat lonjakan voltan yang besar. Oleh itu, saya menggunakan dua penukar untuk meringankan beban dan memastikan Nano terasing dari motor.

Satu komponen penting terakhir yang kita perlukan adalah penguji voltan sel Li-Po. Tujuannya adalah untuk melindungi bateri daripada habis terlalu banyak untuk mengelakkan merosakkan hayat bateri (sentiasa menjaga voltan sel bateri berasaskan litium di atas 3.5V!)

Langkah 8: Litar Kereta RC

Dengan masalah kuasa, kita sekarang boleh membina litar. Di atas adalah skema yang saya buat untuk kereta RC.

Perlu diingat bahawa saya tidak memasukkan sambungan voltmeter bateri. Untuk menggunakan voltmeter, yang perlu anda lakukan hanyalah menyambungkan penyambung keseimbangan ke pin voltmeter masing-masing. Sekiranya anda tidak pernah melakukan ini sebelumnya, klik pada video yang dipautkan di bahagian Bacaan Tambahan untuk mengetahui lebih lanjut.

Catatan mengenai Litar

Pin aktif (1, 9) pada L293D memerlukan isyarat PWM untuk mempunyai kelajuan berubah. Itu bermakna hanya beberapa pin di Arduino Nano yang dapat dihubungkan dengannya. Untuk pin lain di L293D, apa sahaja yang berlaku.

Oleh kerana NRF24L01 + berkomunikasi melalui SPI, kita mesti menghubungkan pin SPI ke pin SPI di Arduino Nano (jadi sambungkan MOSI -> MOSI, MISO -> MISO, dan SCK -> SCK). Penting juga untuk diperhatikan bahawa saya menyambungkan pin IRQ NRF24 ke pin 2 di Arduino Nano. Ini kerana pin IRQ menjadi RENDAH setiap kali NR24 menerima mesej. Mengetahui hal ini, saya boleh mencetuskan gangguan untuk memberitahu Nano membaca radio. Ini membolehkan Nano melakukan perkara lain sementara menunggu data baru.

Langkah 9: PCB

Oleh kerana saya ingin menjadikannya reka bentuk modular, saya membuat PCB menggunakan papan wangi dan banyak pin header.

Langkah 10: Sambungan Akhir

Dengan PCB selesai dan kereta RC dimatikan, saya menggunakan wayar buaya untuk menguji apakah semuanya berfungsi.

Setelah menguji bahawa semua sambungan betul, saya mengganti wayar buaya dengan kabel sebenar dan mengikat semua komponen ke casis.

Pada ketika ini, anda mungkin menyedari bahawa artikel ini bukan panduan langkah demi langkah. Ini kerana mustahil untuk menulis setiap langkah sehingga sebaliknya, beberapa langkah Instruksional seterusnya adalah saya berkongsi beberapa petua yang saya pelajari semasa membuat kereta.

Langkah 11: Petua 1: Penempatan Modul Radio

Untuk meningkatkan jarak kereta RC, saya meletakkan modul radio NRF sejauh mungkin ke sisi. Ini kerana gelombang radio memantulkan logam seperti PCB dan wayar, oleh itu, mengurangkan julatnya. Untuk menyelesaikannya, saya meletakkan modul di bahagian paling atas PCB dan memotong celah di tempat letak kereta untuk membiarkannya melekat.

Langkah 12: Petua 2: Tetap Modular

Perkara lain yang saya buat yang menyelamatkan saya beberapa kali ialah menghubungkan semuanya melalui pin header dan blok terminal. Ini membolehkan pertukaran bahagian mudah jika salah satu komponen digoreng (atas sebab apa pun…).

Langkah 13: Petua 3: Gunakan Pendingin

Motor dalam kereta RC saya mendorong L293D ke hadnya. Walaupun pemandu motor dapat mengendalikan sehingga 600 mA secara berterusan, ia juga bermaksud ia menjadi sangat panas dan cepat! Inilah sebabnya mengapa adalah baik untuk menambahkan beberapa pasta termal dan sink haba untuk mengelakkan L293D daripada memasak sendiri. Walau bagaimanapun, walaupun dengan sink haba, cip masih boleh menjadi terlalu panas untuk disentuh. Inilah sebabnya mengapa adalah baik untuk membiarkan kereta menjadi sejuk selepas bermain selama 2-3 minit.

Langkah 14: Masa Pengawal RC

Dengan kereta RC selesai, kita boleh mula membuat pengawal.

Seperti kereta RC, saya juga membeli alat kawalan sebentar memikirkan bahawa saya boleh melakukan sesuatu dengannya. Ironinya, alat kawalan sebenarnya adalah IR sehingga menggunakan IR LED untuk berkomunikasi antara peranti.

Idea asas dengan binaan ini adalah menyimpan papan aslinya di dalam alat kawalan dan membina Arduino dan NRF24L01 + di sekelilingnya.

Langkah 15: Asas Joystick Analog

Menyambungkan ke kayu bedik analog mungkin menakutkan terutamanya kerana tidak ada papan pemisah untuk pin. Jangan risau! Semua joystick analog beroperasi berdasarkan prinsip panduan yang sama dan biasanya mempunyai pinout yang sama.

Pada dasarnya, joystick analog hanyalah dua potensiometer yang mengubah rintangan apabila dipindahkan ke arah yang berbeza. Contohnya, apabila anda menggerakkan kayu bedik ke kanan, potensiometer paksi-x mengubah nilai. Sekarang apabila anda menggerakkan kayu bedik ke hadapan, potensiometer paksi-y berubah nilai.

Dengan ini, jika kita melihat bahagian bawah kayu bedik analog, kita melihat 6 pin, 3 untuk potensiometer paksi-x, dan 3 untuk potensiometer paksi-y. Yang perlu anda lakukan ialah menyambungkan 5V dan arde ke pin luar dan menyambungkan pin tengah ke input analog di Arduino.

Perlu diingat bahawa nilai untuk potensiometer akan dipetakan ke 1024 dan bukan 512! Ini bermakna kita harus menggunakan fungsi peta bawaan () di Arduino untuk mengawal sebarang output digital (seperti isyarat PWM yang kita gunakan untuk mengawal L293D). Ini sudah dilakukan dalam kod tetapi jika anda merancang untuk menulis program anda sendiri, anda mesti mengingatnya.

Langkah 16: Sambungan Pengawal

Sambungan antara NRF24 dan Nano masih sama untuk pengawal tetapi tolak sambungan IRQ.

Litar untuk pengawal ditunjukkan di atas.

Modding pengawal pasti merupakan bentuk seni. Saya telah mengemukakan perkara ini berkali-kali, tetapi tidak mustahil untuk menulis langkah demi langkah bagaimana melakukan ini. Oleh itu, seperti yang saya lakukan sebelumnya, saya akan memberikan beberapa petua mengenai apa yang saya pelajari semasa membuat pengawal saya.

Langkah 17: Petua 1: Gunakan Bahagian yang Anda Lepaskan

Ruang sangat ketat di alat kawalan, oleh itu, jika anda ingin memasukkan input lain untuk kereta, gunakan suis dan tombol yang sudah ada. Untuk pengawal saya, saya juga menyambungkan potensiometer dan suis 3 arah ke Nano.

Perkara lain yang perlu diingat bahawa ini adalah pengawal anda. Sekiranya pinout tidak sesuai dengan keinginan anda, anda boleh menyusunnya semula!

Langkah 18: Petua 2: Buang Jejak yang Tidak Perlu

Oleh kerana kami menggunakan papan asal, anda harus mengikis semua jejak yang menuju ke joystick analog dan ke sensor lain yang anda gunakan. Dengan berbuat demikian, anda menghalang kemungkinan berlakunya tingkah laku sensor yang tidak dijangka.

Untuk membuat potongan ini, saya hanya menggunakan pemotong kotak dan mencetak PCB beberapa kali untuk benar-benar memisahkan jejaknya.

Langkah 19: Petua 3: Jauhkan Pendawaian Pendek

Petua ini secara khusus membincangkan garis SPI antara modul Arduino dan NRF24, tetapi ini juga berlaku dengan sambungan lain. NRF24L01 + sangat sensitif terhadap gangguan, jadi jika ada bunyi bising oleh kabel, ia akan merosakkan data. Ini adalah salah satu kelemahan utama komunikasi SPI. Begitu juga, dengan menjaga wayar sesingkat mungkin, anda juga menjadikan keseluruhan alat kawalan lebih bersih dan teratur.

Langkah 20: Petua 4: Penempatan! Penempatan! Penempatan

Selain menjaga wayar sesingkat mungkin, ini juga bermaksud menjaga jarak antara bahagian sesingkat mungkin.

Semasa mencari tempat untuk memasang NRF24 dan Arduino, ingatlah untuk menyimpannya sedekat mungkin antara satu sama lain dan tongkat kegembiraan.

Perkara lain yang perlu diingat adalah di mana meletakkan modul NRF24. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, gelombang radio tidak dapat melalui logam, oleh itu, anda harus memasang modul berhampiran sisi pengawal. Untuk melakukan ini, saya memotong celah kecil dengan Dremel untuk membiarkan NRF24 keluar dari sisi.

Langkah 21: Kod

Mungkin bahagian terpenting dalam binaan ini adalah kod sebenar. Saya telah memasukkan komen dan semuanya jadi saya tidak akan menerangkan setiap baris demi baris program.

Dengan itu, beberapa perkara penting yang ingin saya nyatakan ialah anda perlu memuat turun perpustakaan NRF24 untuk menjalankan program. Sekiranya anda belum memasang perpustakaan, saya sarankan anda melihat tutorial yang dipautkan di bahagian Bacaan Tambahan untuk mengetahui caranya. Juga, semasa menghantar isyarat ke L293D, jangan sesekali menghidupkan pin arah. Ini akan memendekkan pemandu motor dan menyebabkannya terbakar.

Github-

Langkah 22: Produk Akhir

Akhirnya, setelah satu tahun mengumpulkan habuk dan 3 minggu kerja manual, saya akhirnya selesai membuat Upcycled RC Car. Walaupun mesti saya akui, ia tidak sekuat kereta yang dilihat dalam perkenalan, ia jauh lebih baik daripada yang saya sangka. Kereta itu boleh memandu selama 40-ish minit sebelum kehabisan kuasa dan dapat menempuh jarak sejauh 150m dari alat kawalan.

Beberapa perkara yang pasti saya lakukan untuk memperbaiki kereta adalah menukar L293D untuk L298, pemandu motor yang lebih besar dan lebih berkuasa. Perkara lain yang akan saya lakukan ialah menukar modul radio NRF lalai untuk versi antena yang diperkuat. Pengubahsuaian ini akan meningkatkan daya kilas dan jarak kereta masing-masing.

Langkah 23: Bacaan Tambahan:

NRF24L01 +

• Lembaran Data Semikonduktor Nordik
• Komunikasi SPI (Artikel)
• Persediaan Asas (Video)
• Tutorial Dalam (Artikel)
• Petua dan Trik Lanjutan (Siri Video)

L293D

• Lembaran Data Texas Instruments
• Tutorial Dalam-Kedalaman (Artikel)