RC Four Wheel Ground Rover: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Ini adalah "Monolith on roda" (terima kasih kepada Stanley Kubrick: D)

Ini adalah salah satu impian saya untuk membina jalan rover jarak jauh sejak saya mula bermain-main dengan elektronik, kerana perkara-perkara tanpa wayar selalu menarik perhatian saya. Saya tidak mempunyai cukup masa dan wang untuk membina satu projek kuliah saya. Oleh itu, saya membina sebuah roda empat roda untuk projek tahun terakhir saya. Dalam arahan ini saya akan menerangkan bagaimana saya menggunakan lampiran penguat lama untuk membina rover dari awal dan bagaimana membuat pengawal radio.

Ini adalah landasan roda empat roda, dengan empat motor pemanduan yang berasingan. Litar pemacu motor berdasarkan sekitar L298N, dan kawalan RF didasarkan pada pasangan HT12E dan HT12D dari semikonduktor Holtek. Ia tidak menggunakan Arduino atau mikrokontroler lain. Versi yang saya buat menggunakan pasangan pemancar dan penerima ASK jalur ISM 433 MHz yang murah untuk operasi tanpa wayar. Rover dikendalikan oleh empat butang tekan dan kaedah pemanduan yang digunakan adalah pemacu pembezaan. Pengawal mempunyai jarak sekitar 100 m di ruang terbuka. Mari mula membina sekarang.

(Semua gambar dalam resolusi tinggi. Buka di tab baru untuk resolusi tinggi.)

Langkah 1: Bahagian dan Alat Diperlukan

• Roda 4 x 10 cm x 4 cm dengan lubang 6 mm (atau roda yang sesuai dengan motor yang anda miliki)
• Motor gear 4 x 12V, 300 atau 500 RPM dengan batang 6 mm
• 1 x Penutup logam dengan saiz yang sesuai (saya menggunakan semula sarung logam lama)
• Pengapit motor berbentuk 4 x L
• 2 x 6V 5Ah, bateri asid plumbum
• Bateri 1 x 9V
• 1 x Papan Pemandu Motor L298N atau IC kosong
• Pemancar 1 x 433MHz
• Penerima 2 x 433MHz (serasi)
• Butang Tekan 4 x 12 mm
• 1 x Jack Barrel DC
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• Kapasitor Elektrolit 4 x 100uF
• Kapasitor Seramik 7 x 100nF
• Perintang 4 x 470R
• Perintang 1 x 51K (penting)
• Perintang 1 x 680R
• Residen 1 x 1M (penting)
• 1 x 7805 atau LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• Terminal Skru 3 x 2pin
• 1 x Suis Rocker SPDT
• 1 x Cat Hitam Matte
• LED, wayar, PCB biasa, soket IC, suis, driller, Dremel, kertas pasir, dan alat lain

Bahagian seperti motor, roda, penjepit dll boleh dipilih mengikut keperluan anda.

Langkah 2: Skema Pemandu Motor

HT12D adalah penyahkod 12-bit yang merupakan penyahkod output selari input-selari. Pin input HT12D akan disambungkan ke penerima yang mempunyai output bersiri. Di antara 12-bit, 8 bit adalah bit alamat dan HT12D akan menyahkod input jika hanya jika data yang masuk sepadan dengan alamatnya sekarang. Ini berguna jika anda ingin mengendalikan banyak peranti dalam frekuensi yang sama. Anda boleh menggunakan DIPswitch 8 pin untuk menetapkan nilai alamat. Tetapi saya menyoldernya terus ke GND yang menghasilkan alamat 00000000. HT12D di sini dikendalikan pada 5V dan nilai Rosc adalah 51 KΩ. Nilai perintang adalah penting kerana mengubahnya mungkin menyebabkan masalah dengan penyahkodan.

Output penerima 433MHz disambungkan ke input HT12D, dan keempat output disambungkan ke pemacu H-bridge dual L298 2A. Pemandu memerlukan pendingin untuk pelesapan haba yang betul kerana ia boleh menjadi sangat panas.

Apabila saya menekan butang Kiri pada alat kawalan jauh, saya mahu M1 dan M2 berjalan dalam arah yang bertentangan dengan M3 dan M4 dan sebaliknya untuk operasi Kanan. Untuk operasi ke hadapan, semua motor harus berjalan dalam arah yang sama. Ini dipanggil pemacu pembezaan dan inilah yang digunakan dalam kereta kebal. Oleh itu, kita hanya memerlukan satu pin sahaja untuk dikendalikan tetapi empat pada masa yang sama. Ini tidak dapat dicapai dengan menekan butang SPST yang saya miliki, kecuali anda mempunyai beberapa suis SPDT atau kayu bedik. Anda akan memahami perkara ini dengan melihat jadual logik yang ditunjukkan di atas. Logik yang diperlukan dicapai pada hujung pemancar pada langkah seterusnya.

Keseluruhan persediaan dikuasakan oleh dua bateri Lead-Acid 6V, 5Ah dalam konfigurasi siri. Dengan cara ini kita akan mempunyai banyak ruang untuk meletakkan bateri di dalam casis. Tetapi akan lebih baik jika anda dapat mencari bateri Li-Po dalam jarak 12V. Jack laras DC digunakan untuk menyambungkan bateri Pb-Acid ke pengecas luaran. 5V untuk HT12D dihasilkan menggunakan pengatur 7805.

Langkah 3: Membangun Pemandu Motor

Saya menggunakan perfboard untuk menyolder semua komponen. Tempatkan komponen terlebih dahulu dengan cara yang lebih mudah untuk menyoldernya tanpa menggunakan banyak jumper. Ini adalah masalah pengalaman. Setelah penempatannya memuaskan, pateri kaki dan potong bahagian yang berlebihan. Kini tiba masanya untuk routing. Anda mungkin menggunakan fitur penghala automatik pada banyak perisian reka bentuk PCB. Anda penghala di sini. Gunakan logik anda untuk perutean terbaik dengan penggunaan pelompat minimum.

Saya menggunakan soket IC untuk penerima RF dan bukannya menyoldernya secara langsung, kerana saya dapat menggunakannya semula kemudian. Seluruh papan modular sehingga saya dapat membongkarnya dengan mudah jika diperlukan kemudian. Menjadi modular adalah salah satu kegemaran saya.

Langkah 4: Skema Pengawal Jauh RF

Ini adalah alat kawalan jauh RF 4 saluran untuk rover. Alat kawalan jauh berdasarkan pada pasangan encoder-decoder siri HT12E dan HT12D, 2 ^ 12 dari semikonduktor Holtek. Komunikasi RF dimungkinkan oleh pasangan pemancar-penerima 433MHz ASK.

HT12E adalah pengekod 12-bit dan pada dasarnya pengekod output-siri input selari. Dari 12 bit, 8-bit adalah bit alamat yang dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa penerima. Pin A0-A7 adalah pin input alamat. Frekuensi pengayun hendaklah 3 KHz untuk operasi 5V. Maka nilai Rosc akan menjadi 1.1 MΩ untuk 5V. Kami menuntut bateri 9V, dan oleh itu nilai Rosc adalah 1 MΩ. Rujuk pada lembar data untuk menentukan frekuensi dan perintang pengayun tepat yang akan digunakan untuk julat voltan tertentu. AD0-AD3 adalah input bit kawalan. Input ini akan mengawal output D0-D3 dekoder HT12D. Anda boleh menyambungkan output HT12E ke modul pemancar mana pun yang menerima data bersiri. Dalam kes ini, kami menyambungkan output ke pin input pemancar 433MHz.

Kami mempunyai empat motor untuk dikendalikan dari jarak jauh, yang masing-masing dua disambungkan secara paralel untuk pemacu pembezaan seperti yang dilihat dalam gambarajah blok sebelumnya. Saya mahu mengawal motor untuk pemacu pembezaan dengan empat butang SPST yang biasanya ada. Tetapi ada masalah. Kami tidak dapat mengawal (atau mengaktifkan) beberapa saluran pengekod HT12E dengan hanya menekan butang SPST. Di sinilah pintu masuk logik dimainkan. Satu 4069 CMOS NOR dan satu 4077 NAND membentuk pemacu logik. Untuk setiap penekanan butang tekan, kombinasi logik menghasilkan isyarat yang diperlukan pada pelbagai pin input pengekod (ini adalah penyelesaian intuitif, dan bukannya sesuatu yang disimpang oleh eksperimen, seperti "bola lampu!"). Output pintu logik ini disambungkan ke input HT12E dan dihantar secara bersiri melalui pemancar. Setelah menerima isyarat, HT12D akan menyahkodkan isyarat dan menarik pin output sesuai yang kemudian akan menggerakkan L298N dan motor.

Langkah 5: Membangun RF Remote Cotroller

Saya menggunakan dua kepingan perfboard yang berasingan untuk alat kawalan jauh; satu untuk butang dan satu untuk litar logik. Semua papan sepenuhnya modular dan boleh dilepaskan tanpa pematrian. Pin antena modul pemancar disambungkan ke antena teleskopik luaran yang diselamatkan dari radio lama. Tetapi anda boleh menggunakan sekeping wayar untuknya. Alat kawalan jauh menggunakan bateri 9V secara langsung.

Semuanya dimasukkan ke dalam kotak plastik kecil yang saya dapati di dalam kotak sampah. Bukan kaedah terbaik untuk membuat alat kawalan jauh, tetapi berfungsi untuk tujuannya.

Langkah 6: Mengecat Alat Kawalan Jauh

Segala-galanya dikemas di dalam dengan butang tekan, suis DPDT, LED penunjuk hidup dan antena yang terdedah. Saya menggerudi beberapa lubang di dekat pemancar yang diletakkan kerana saya mendapati ia sedikit memanas setelah operasi berpanjangan. Jadi lubang akan memberikan sedikit aliran udara.

Adalah kesalahan untuk memotong lubang segi empat besar di bahagian atas dan bukannya empat lubang kecil. Saya mungkin memikirkan perkara lain. Saya menggunakan cat perak logam untuk penamat.

Langkah 7: Membina Casis

Saya menggunakan penutup logam penguat lama sebagai casis rover. Ia mempunyai lubang di bawahnya, dan harus melebarkannya dengan pengebor, yang memudahkan pemasangan klem motor. Anda mesti mencari sesuatu yang serupa atau membuatnya menggunakan logam lembaran. Pengapit motor bersudut tegak (atau penjepit L) masing-masing mempunyai enam lubang skru. Keseluruhan persediaan tidak sekuat kerana ketebalan lembarannya kecil, tetapi cukup untuk menahan semua berat bateri dan semua. Motor boleh dipasang pada pengapit dengan menggunakan mur yang disediakan dengan motor gear DC. Poros motor mempunyai lubang berulir untuk memasang roda.

Saya menggunakan motor gear 300 RPM DC dengan kotak gear plastik. Motor kotak gear plastik (gear masih logam) lebih murah daripada motor gear Johnson. Tetapi mereka akan cepat habis dan tidak mempunyai daya kilas yang banyak. Saya cadangkan anda menggunakan motor gear Johnson dengan RPM 500 atau 600. 300 RPM tidak mencukupi untuk kelajuan yang baik.

Setiap motor mesti disolder dengan kapasitor seramik 100 nF untuk mengurangkan percikan api di dalam motor. Itu akan memastikan kehidupan motor yang lebih baik.

Langkah 8: Melukis Casis

Lukisan mudah dilakukan dengan tin cat semburan. Saya menggunakan hitam matte untuk keseluruhan casis. Anda perlu membersihkan badan logam dengan kertas pasir dan menanggalkan lapisan cat lama untuk kemasan yang lebih baik. Sapukan dua lapisan untuk jangka hayat yang panjang.

Langkah 9: Ujian dan Penamat

Saya sangat teruja untuk melihat bahawa semuanya berfungsi dengan sempurna pada kali pertama saya mengujinya. Saya rasa itu adalah kali pertama sesuatu seperti itu berlaku.

Saya menggunakan kotak tiffin untuk memegang papan pemandu di dalamnya. Oleh kerana semuanya modular, pemasangan mudah. Kawat antena penerima RF disambungkan ke antena wayar keluli di luar casis.

Semuanya kelihatan hebat ketika dipasang, seperti yang saya jangkakan.

Langkah 10: Lihatnya dalam Tindakan

Di atas adalah ketika saya menggunakan rover untuk membawa modul GPS + Accelerometer untuk projek lain. Di papan atas terdapat GPS, akselerometer, pemancar RF dan Arduino buatan sendiri. Di bawahnya adalah papan pemandu motor. Anda dapat melihat bagaimana meletakkan bateri Pb-Acid di sana. Terdapat cukup ruang untuk mereka di sana walaupun mempunyai kotak tiffin di tengahnya.

Lihat rover dalam aksi dalam video. Video agak goyah semasa saya merakamnya dengan telefon saya.

Langkah 11: Penambahbaikan

Seperti yang selalu saya katakan, selalu ada ruang untuk penambahbaikan. Apa yang saya buat hanyalah rover RC asas. Ia tidak cukup kuat untuk membawa beban, mengelakkan halangan, dan juga tidak pantas. Julat pengawal RF terhad kepada sekitar 100 meter di tempat terbuka. Anda harus berusaha menyelesaikan semua kekurangan ini semasa anda membinanya; jangan hanya menirunya, melainkan anda dibatasi oleh ketersediaan bahagian dan alat. Berikut adalah beberapa cadangan penambahbaikan saya untuk anda.

• Gunakan motor kotak gear logam Johnson 500 atau 600 RPM untuk keseimbangan tork kelajuan yang lebih baik. Mereka benar-benar hebat dan dapat menghasilkan tork sehingga 12 Kg pada 12V. Tetapi anda memerlukan pemandu motor yang serasi, dan bateri untuk arus tinggi.
• Gunakan pengawal mikro untuk kawalan PWM motor. Dengan cara ini anda dapat mengawal kelajuan rover. Akan memerlukan suis khas untuk kawalan kelajuan di hujung alat kawalan jauh.
• Gunakan pasangan pemancar dan penerima radio yang lebih baik dan kuat untuk jangkauan operasi yang meningkat.
• Casis yang kuat mungkin dibuat dari aluminium, bersama dengan penyerap kejutan musim bunga.
• Platform robot berputar untuk memasang lengan robot, kamera dan lain-lain. Boleh dibuat menggunakan servo di bahagian atas casis.

Saya merancang untuk membina rover roda 6 dengan semua ciri yang disebutkan di atas, dan untuk digunakan sebagai platform rover tujuan umum. Harap anda menyukai projek ini dan belajar sesuatu. Terima kasih untuk membaca:)