HackerBoxes 0013: Autosport: 12 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

AUTOSPORT: Bulan ini, HackerBox Hackers meneroka elektronik automotif. Instructable ini mengandungi maklumat untuk bekerja dengan HackerBoxes # 0013. Sekiranya anda ingin menerima kotak seperti ini terus ke peti surat anda setiap bulan, sekarang adalah masa untuk melanggan di HackerBoxes.com dan bergabung dengan revolusi!

Topik dan Objektif Pembelajaran untuk HackerBox ini:

• Mengadaptasi NodeMCU untuk Arduino
• Memasang Kit Kereta 2WD
• Pendawaian NodeMCU untuk mengawal Kit Kereta 2WD
• Mengendalikan NodeMCU melalui WiFi menggunakan Blynk
• Menggunakan Sensor untuk Navigasi Autonomi
• Bekerja dengan Diagnostik On-board Automotif (OBD)

HackerBoxes adalah perkhidmatan kotak langganan bulanan untuk elektronik dan teknologi komputer DIY. Kami adalah penggemar, pembuat, dan eksperimen. Hack Planet!

Langkah 1: HackerBoxes 0013: Kandungan Kotak

• HackerBoxes # 0013 Kad Rujukan Terkumpul
• Kit Casis Kereta 2WD
• Modul Pemproses WiFi NodeMCU
• Motor Shield untuk NodeMCU
• Blok pelompat untuk Perisai Motor
• Kotak Bateri (4 x AA)
• Sensor Ranging Ultrasonik HC-SR04
• Sensor Reflektifiti TCRT5000 IR
• Pelompat wanita-wanita DuPont 10cm
• Dua Modul Laser Merah
• Diagnostik on-board Mini-ELM327 (OBD)
• Decal Racing HackerBoxes Eksklusif

Beberapa perkara lain yang akan membantu:

• Empat Bateri AA
• Pita Buih Berganda atau Jalur Velcro
• Kabel microUSB
• Telefon Pintar atau Tablet
• Komputer dengan Arduino IDE

Yang paling penting, anda memerlukan rasa pengembaraan, semangat DIY, dan rasa ingin tahu penggodam. Elektronik penggemar tegar tidak selalu mudah, tetapi apabila anda bertahan dan menikmati pengembaraan, kepuasan yang banyak mungkin diperoleh daripada usaha gigih dan membuat projek anda berfungsi. Lakukan setiap langkah perlahan-lahan, ingat detailnya, dan jangan ragu untuk meminta pertolongan.

Langkah 2: Elektronik Automotif dan Kereta Memandu Sendiri

Elektronik automotif adalah sistem elektronik yang digunakan dalam kenderaan jalan raya. Ini termasuk pengumpan, telematik, sistem hiburan di dalam kereta, dan sebagainya. Elektronik automotif berasal dari keperluan untuk mengendalikan mesin. Yang pertama digunakan untuk mengendalikan fungsi mesin dan disebut sebagai unit kawalan mesin (ECU). Ketika kawalan elektronik mulai digunakan untuk lebih banyak aplikasi otomotif, ECU singkatan mengambil makna yang lebih umum dari "unit kawalan elektronik", dan kemudian ECU khusus dikembangkan. Kini, ECU adalah modular. Dua jenis merangkumi modul kawalan enjin (ECM) atau modul kawalan penghantaran (TCM). Sebuah kereta moden mungkin mempunyai 100 ECU.

Kereta dikawal radio (kereta R / C) adalah kereta atau trak yang dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan pemancar atau alat kawalan jauh yang khusus. Istilah "R / C" telah digunakan untuk berarti "remote control" dan "radio dikendalikan", tetapi penggunaan umum "R / C" hari ini biasanya merujuk pada kenderaan yang dikendalikan oleh pautan frekuensi radio.

Kereta autonomi (kereta tanpa pemandu, kereta memandu sendiri, kereta robotik) adalah kenderaan yang mampu merasakan persekitarannya dan menavigasi tanpa input manusia. Kereta autonomi dapat mengesan persekitaran menggunakan pelbagai teknik seperti radar, lidar, GPS, odometry, dan penglihatan komputer. Sistem kawalan lanjutan menafsirkan maklumat deria untuk mengenal pasti laluan navigasi yang sesuai, serta halangan dan papan tanda yang relevan. Kereta berautonomi mempunyai sistem kawalan yang mampu menganalisis data deria untuk membezakan antara kereta yang berbeza di jalan raya, yang sangat berguna dalam merancang jalan ke destinasi yang diinginkan.

Langkah 3: Arduino untuk NodeMCU

NodeMCU adalah platform IoT sumber terbuka. Ia termasuk firmware yang berjalan pada ESP8266 Wi-Fi SoC dari Espressif Systems dan perkakasan berdasarkan modul ESP-12.

Arduino IDE kini dapat diperluas dengan mudah untuk mendukung pengaturcaraan modul NodeMCU seolah-olah mereka adalah platform pengembangan Arduino yang lain.

Untuk memulakan, pastikan anda memasang Arduino IDE (www.arduino.cc) dan juga pemacu untuk cip Serial-USB yang sesuai pada modul NodeMCU yang anda gunakan. Pada masa ini kebanyakan modul NodeMCU merangkumi cip CH340 Serial-USB. Pengilang cip CH340 (WCH.cn) mempunyai pemacu yang tersedia untuk semua sistem operasi yang popular. Lihat halaman terjemahan Google untuk laman web mereka.

Jalankan Ardino IDE, masuk ke dalam pilihan, dan cari medan untuk memasukkan "URL Pengurus Papan Tambahan"

Tampal di URL ini:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Untuk memasang Pengurus Papan untuk ESP8266.

Selepas memasang, tutup IDE dan kemudian mulakannya semula.

Sekarang sambungkan modul NodeMCU ke komputer anda menggunakan kabel microUSB (seperti yang digunakan oleh kebanyakan telefon bimbit dan tablet).

Pilih jenis papan dalam Arduino IDE sebagai NodeMCU 1.0

Kami selalu suka memuat dan menguji demo berkedip di papan Arduino baru hanya untuk mendapatkan keyakinan bahawa semuanya berfungsi dengan betul. NodeMCU tidak terkecuali, tetapi anda harus menukar pin LED dari pin13 menjadi pin16 sebelum menyusun dan memuat naik. Pastikan ujian pantas ini berfungsi dengan betul sebelum beralih ke perkara yang lebih rumit dengan Arduino NodeMCU.

Berikut adalah instruksional yang membahas proses persediaan untuk Arduino NodeMCU dengan beberapa contoh aplikasi yang berbeza. Agak tersasar dari objektif di sini, tetapi mungkin berguna untuk melihat sudut pandang lain jika anda buntu.

Langkah 4: Kit Casis Kereta 2WD

Kandungan Kit Casis Kereta 2WD:

• Casis Aluminium (warna berbeza-beza)
• Dua Motor FM90 DC
• Dua Roda dengan Tayar Getah
• Kastor Freewheel
• Perkakasan Pemasangan
• Perkakasan Pemasangan

Motor FM90 DC seperti servo mikro kerana dibina di perumahan plastik yang sama dengan servo mikro biasa, seperti FS90, FS90R, atau SG92R. Walau bagaimanapun, FM90 bukan servo. FM90 adalah motor DC dengan kereta api plastik.

Kelajuan motor FM90 dikendalikan oleh modulasi lebar nadi (PWM) plumbum kuasa. Arah dikendalikan dengan menukar kekutuban daya seperti motor DC yang disikat. FM90 boleh berjalan pada DC 4-6 Volt. Walaupun kecil, arus cukup menarik sehingga tidak boleh didorong langsung dari pin mikrokontroler. Pemandu motor atau jambatan H harus digunakan.

Spesifikasi Motor FM90 DC:

• Dimensi: 32.3mm x 12.3mm x 29.9mm / 1.3 "x 0.49" x 1.2"
• Kiraan Spline: 21
• Berat: 8.4g
• Tiada kelajuan beban: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Arus Berlari (tanpa beban): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Tork Peak Stall (4.8v): 1.3 kg / cm / 18.09 oz / inci
• Tork Peak Stall (6v): 1.5 kg / cm / 20.86 oz / inci
• Arus Gerai: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Langkah 5: Casis Kereta: Pemasangan Mekanikal

Car Chassis dapat dipasang dengan mudah mengikut gambarajah ini.

Perhatikan bahawa terdapat dua beg perkakasan kecil. Satu termasuk Perkakasan Pemasangan dengan enam baki 5mm-M3 tembaga bersama dengan skru dan mur yang sepadan. Perkakasan pemasangan ini mungkin berguna dalam langkah pemasangan pengawal, sensor, dan item lain ke casis.

Untuk langkah ini, kami akan menggunakan Assembly Hardware yang merangkumi:

• Empat baut M2x8 nipis dan kacang yang sepadan kecil untuk melekatkan motor
• Empat bolt M3x10 yang lebih tebal dan kacang yang sepadan lebih besar untuk melekatkan roda kastor
• Dua skru PB2.0x8 dengan utas kasar untuk melekatkan roda ke motor

Perhatikan bahawa motor FM90 berorientasi sehingga wayar memanjang dari belakang casis yang dipasang.

Langkah 6: Casis Kereta: Tambahkan Power Pack dan Controller

Papan pelindung motor ESP-12E menyokong secara langsung memasang modul NodeMCU. Perisai motor merangkumi cip pemacu motor push-pull L293DD (lembaran data). Sambungan wayar motor hendaklah disambungkan ke terminal skru A + / A- dan B + / B- pada pelindung motor (setelah melepaskan penyambung). Sambungan bateri hendaklah disambungkan ke terminal skru input bateri.

Sekiranya salah satu roda berpusing ke arah yang salah, wayar ke motor yang sesuai dapat ditukar pada terminal skru, atau bit arah dapat dibalikkan dalam kod (langkah seterusnya).

Terdapat butang kuasa plastik pada pelindung motor untuk mengaktifkan bekalan input bateri. Blok pelompat boleh digunakan untuk mengarahkan daya ke NodeMCU dari pelindung motor. Tanpa blok jumper dipasang, NodeMCU dapat menghidupkannya sendiri dari kabel USB. Dengan blok jumper dipasang (seperti yang ditunjukkan), kuasa bateri membekalkan motor dan juga didorong ke modul NodeMCU.

Perisai motor dan pek bateri boleh dipasang ke casis dengan melapisi lubang skru dengan bukaan yang tersedia di casis aluminium. Namun, kami lebih mudah meletakkannya di casis menggunakan pita busa dua sisi atau jalur velcro pelekat.

Langkah 7: Casis Kereta: Pengaturcaraan dan Kawalan Wi-Fi

Blynk adalah Platform dengan aplikasi iOS dan Android untuk mengawal Arduino, Raspberry Pi, dan perkakasan lain melalui Internet. Ia adalah papan pemuka digital di mana anda boleh membina antara muka grafik untuk projek anda dengan hanya menyeret dan melepaskan widget. Sangat mudah untuk mengatur semuanya dan anda akan mula bermain-main dengan segera. Blynk akan membuat anda dalam talian dan bersedia untuk Internet Perkara Anda.

Skrip HBcar.ino Arduino yang disertakan di sini menunjukkan bagaimana untuk menginterface empat butang (depan, belakang, kanan, dan kiri) pada projek Blynk untuk mengawal motor pada casis kereta 2WD.

Sebelum menyusun, tiga rentetan perlu diubah dalam program:

• Wi-Fi SSID (untuk titik akses Wi-Fi anda)
• Kata Laluan Wi-Fi (untuk titik akses Wi-Fi anda)
• Token Pengesahan Blynk (dari projek Blynk anda)

Perhatikan dari kod contoh bahawa cip L293DD pada pelindung motor dipasang seperti berikut:

• GPIO pin 5 untuk motor A kelajuan
• Pin GPIO 0 untuk arah motor A.
• GPIO pin 4 untuk kelajuan motor B
• GPIO pin 2 untuk arah motor B

Langkah 8: Sensor untuk Navigasi Autonomi: Pencari Julat Ultrasonik

Pencari pelbagai ultrasonik HC-SR04 (lembar data) dapat memberikan ukuran dari sekitar 2cm hingga 400cm dengan ketepatan hingga 3mm. Modul HC-SR04 merangkumi pemancar ultrasonik, penerima dan litar kawalan.

Setelah melekatkan empat jumper wanita-wanita ke pin HC-SR04, membungkus beberapa pita di sekeliling penyambung dapat membantu kedua-duanya melindungi sambungan dari pemendekan ke casis aluminium dan juga memberikan jisim yang dapat dilentur ke dalam slot di bahagian depan casis seperti yang ditunjukkan.

Dalam contoh ini, empat pin pada HC-SR04 boleh disambungkan ke pelindung motor:

• VCC (pada HC-SR04) hingga VIN (pada pelindung motor)
• Pencetus (pada HC-SR04) hingga D6 (pada pelindung motor)
• Echo (pada HC-SR04) hingga D7 (pada pelindung motor)
• GND (pada HC-SR04) hingga GND (pada pelindung motor)

VIN akan membekalkan sekitar 6VDC ke HC-SR04, yang hanya memerlukan 5V. Namun, itu nampaknya berfungsi dengan baik. Rel elektrik lain yang tersedia (3.3V) kadang-kadang mencukupi untuk menghidupkan modul HC-SR04 (tentu saja mencubanya), tetapi kadangkala voltan tidak mencukupi.

Setelah ini disambungkan, cuba contoh kod NodeMCUping.ino untuk menguji operasi HC-SR04. Jarak dari sensor ke objek apa pun dicetak pada monitor bersiri (papan 9600) dalam sentimeter. Dapatkan pembaris kami dan uji ketepatannya. Mengagumkan bukan?

Setelah anda mempunyai petunjuk ini, cubalah sesuatu seperti ini untuk kenderaan autonomi yang mengelakkan perlanggaran:

1. ke hadapan sehingga jarak <10cm
2. berhenti
3. mundur jarak kecil (pilihan)
4. putar sudut rawak (masa)
5. gelung ke langkah 1

Untuk beberapa maklumat latar belakang umum, berikut adalah video tutorial yang penuh dengan perincian untuk menggunakan modul HC-SR04.

Langkah 9: Sensor untuk Navigasi Autonomi: Reflektif inframerah (IR)

Modul IR Reflective Sensor menggunakan TCRT5000 (lembar data) untuk mengesan warna dan jarak. Modul memancarkan cahaya IR dan kemudian mengesan jika ia menerima pantulan. Berkat kemampuannya untuk merasakan jika permukaan berwarna putih atau hitam, sensor ini sering digunakan sejajar dengan robot dan log data automatik pada meter utiliti.

Julat jarak pengukuran adalah dari 1mm hingga 8mm, dan titik tengahnya kira-kira 2.5mm. Terdapat juga potensiometer on-board untuk menyesuaikan kepekaan. Diod IR akan memancarkan cahaya IR secara berterusan apabila modul disambungkan ke kuasa. Apabila cahaya inframerah yang dipancarkan tidak dipantulkan, trioda akan berada dalam keadaan mati menyebabkan output digital (D0) menunjukkan logik RENDAH.

Langkah 10: Rasuk Laser

Modul laser 5mW 5V biasa ini boleh digunakan untuk menambah pancaran laser merah ke hampir semua yang mempunyai kuasa 5V.

Perhatikan bahawa modul ini mudah rosak, jadi HackerBox # 0013 menyertakan pasangan untuk memberi cadangan. Berhati-hati dengan modul laser anda!

Langkah 11: Diagnostik Dalam Talian Automotif (OBD)

Diagnostik on-board (OBD) adalah istilah automotif yang merujuk kepada kemampuan diagnostik dan pelaporan kendiri kenderaan. Sistem OBD memberi pemilik kenderaan atau juruteknik pembaikan akses ke status dari pelbagai subsistem kenderaan. Jumlah maklumat diagnostik yang tersedia melalui OBD telah banyak berubah sejak diperkenalkan pada komputer 1980-an kenderaan kenderaan versi awal 1980-an. Versi awal OBD hanya akan menerangi lampu penunjuk kerosakan jika masalah dikesan tetapi tidak akan memberikan maklumat mengenai sifat masalahnya. Pelaksanaan OBD moden menggunakan port komunikasi digital standard untuk menyediakan data masa nyata selain siri kod masalah diagnostik piawai, atau DTC, yang membolehkan seseorang mengenal pasti dan memperbaiki kerosakan dalam kenderaan dengan cepat.

OBD-II adalah peningkatan keupayaan dan standardisasi. Piawaian OBD-II menentukan jenis penyambung diagnostik dan pinoutnya, protokol isyarat elektrik yang tersedia, dan format pesanan. Ini juga menyediakan daftar parameter kendaraan calon untuk dipantau bersama dengan cara mengekod data untuk masing-masing. Terdapat pin pada penyambung yang memberikan kuasa untuk alat imbasan dari bateri kenderaan, yang menghilangkan keperluan untuk menyambungkan alat imbasan ke sumber kuasa secara berasingan. Kod Masalah Diagnostik OBD-II adalah 4 digit, didahului dengan huruf: P untuk mesin dan transmisi (powertrain), B untuk bodi, C untuk casis, dan U untuk rangkaian. Pengilang juga dapat menambahkan parameter data khusus untuk pelaksanaan OBD-II spesifik mereka, termasuk permintaan data waktu nyata dan juga kod masalah.

ELM327 adalah mikrokontroler terprogram untuk bersambung ke antara muka diagnostik on-board (OBD) yang terdapat di kebanyakan kereta moden. Protokol arahan ELM327 adalah salah satu standard antara muka PC-ke-OBD yang paling popular dan juga dilaksanakan oleh vendor lain. ELM327 yang asli dilaksanakan pada mikrokontroler PIC18F2480 dari Microchip Technology. ELM327 menyusun protokol tahap rendah dan menyajikan antara muka mudah yang boleh dipanggil melalui UART, biasanya dengan alat diagnostik genggam atau program komputer yang disambungkan oleh USB, RS-232, Bluetooth atau Wi-Fi. Fungsi perisian tersebut mungkin termasuk instrumen kenderaan tambahan, pelaporan kod kesalahan, dan membersihkan kod kesalahan.

Walaupun Torque mungkin yang paling terkenal, terdapat banyak aplikasi yang dapat digunakan dengan ELM327.

Langkah 12: Hack Planet

Terima kasih kerana berkongsi pengembaraan kami ke elektronik automotif. Sekiranya anda menikmati Instrucable ini dan ingin mempunyai kotak projek elektronik seperti ini dihantar terus ke peti surat anda setiap bulan, sila sertai kami dengan BERLANGGANAN DI SINI.

Jangkau dan kongsi kejayaan anda dalam komen di bawah dan / atau di laman Facebook HackerBoxes. Pasti beritahu kami jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan bantuan mengenai apa sahaja. Terima kasih kerana menjadi sebahagian daripada HackerBoxes. Harap teruskan cadangan dan maklum balas anda. HackerBoxes adalah kotak ANDA. Mari buat sesuatu yang hebat!