HackerBoxes 0013: Outosport: 12 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

AUTOSPORT: HackerBox Hackers ondersoek hierdie maand motorelektronika. Hierdie instruksie bevat inligting vir die werk met HackerBoxes #0013. As u elke maand 'n boks soos hierdie in u posbus wil ontvang, is dit nou die tyd om in te teken op HackerBoxes.com en by die revolusie aan te sluit!

Onderwerpe en leerdoelwitte vir hierdie HackerBox:

• Die aanpassing van die NodeMCU vir Arduino
• Monteer 'n 2WD -motorset
• Koppel 'n NodeMCU om 'n 2WD -motorset te beheer
• Beheer van 'n NodeMCU via WiFi met behulp van Blynk
• Gebruik sensors vir outonome navigasie
• Werk met motorboorddiagnose (OBD)

HackerBoxes is die maandelikse subskripsiediens vir selfdoenelektronika en rekenaartegnologie. Ons is stokperdjies, vervaardigers en eksperimenteerders. Hack die planeet!

Stap 1: HackerBoxes 0013: Inhoud van die boks

• HackerBoxes #0013 Versamelbare verwysingskaart
• 2WD motor onderstelstel
• NodeMCU WiFi -verwerkermodule
• Motorskerm vir NodeMCU
• Springblok vir motorskerm
• Batterykas (4 x AA)
• HC-SR04 Ultrasoniese afstandsensor
• TCRT5000 IR Reflektiwiteitsensors
• DuPont vroulike-vroulike springers 10 cm
• Twee rooi lasermodules
• Mini-ELM327 boorddiagnose (OBD)
• Eksklusiewe HackerBoxes Racing Decal

'N Paar ander dinge wat nuttig sal wees:

• Vier AA -batterye
• Dubbelzijdige skuimband of klittenbandstroke
• microUSB -kabel
• Slimfoon of tablet
• Rekenaar met Arduino IDE

Die belangrikste is dat u 'n gevoel van avontuur, DIY -gees en nuuskierigheid nodig het. Hardcore stokperdjie -elektronika is nie altyd maklik nie, maar as u volhard en die avontuur geniet, kan u baie tevredenheid put uit volhard en u projekte laat werk. Neem net elke stap stadig, let op die besonderhede en moet nie huiwer om hulp te vra nie.

Stap 2: Elektronika in motors en selfmotors

Motorelektronika is elektroniese stelsels wat in padvoertuie gebruik word. Dit sluit in toerusting, telematika, vermaakstelsels in die motor, ensovoorts. Motorelektronika is afkomstig van die behoefte om enjins te beheer. Die eerstes is gebruik om enjinfunksies te beheer en is na verwys as enjinbeheereenhede (ECU). Namate elektroniese kontroles vir meer voertuigtoepassings gebruik word, het die akroniem ECU die meer algemene betekenis van "elektroniese beheereenheid" gekry, en daarna is spesifieke ECU's ontwikkel. Nou is ECU's modulêr. Twee tipes sluit in enjinbeheermodules (ECM) of transmissiebeheermodules (TCM). 'N Moderne motor kan tot 100 ECU's hê.

Radiobeheerde motors (R/C-motors) is motors of vragmotors wat van 'n afstand af met 'n gespesialiseerde sender of afstandsbediening beheer kan word. Die term "R/C" word gebruik om beide "afstandbeheerde" en "radiobeheerde" te beteken, maar algemene gebruik van "R/C" verwys vandag gewoonlik na voertuie wat deur 'n radiofrekwensie skakel bestuur word.

'N Outonome motor (bestuurderlose motor, selfmotor, robotmotor) is 'n voertuig wat sy omgewing kan aanskou en sonder menslike insette kan navigeer. Outonome motors kan die omgewing opspoor met behulp van 'n verskeidenheid tegnieke soos radar, lidar, GPS, kilometerteller en rekenaarvisie. Gevorderde beheerstelsels interpreteer sensoriese inligting om geskikte navigasiepaaie te identifiseer, asook hindernisse en relevante tekens. Outonome motors het beheerstelsels wat sensoriese data kan ontleed om te onderskei tussen verskillende motors op die pad, wat baie handig is om 'n pad na die gewenste bestemming te beplan.

Stap 3: Arduino vir NodeMCU

NodeMCU is 'n open source IoT -platform. Dit bevat firmware wat op die ESP8266 Wi-Fi SoC van Espressif Systems werk en hardeware gebaseer op die ESP-12-module.

Die Arduino IDE kan nou maklik uitgebrei word om die programmering van NodeMCU -modules te ondersteun asof dit 'n ander Arduino -ontwikkelingsplatform is.

Om te begin, moet u seker maak dat die Arduino IDE geïnstalleer is (www.arduino.cc) sowel as die bestuurders vir die toepaslike Serial-USB-chip op die NodeMCU-module wat u gebruik. Tans bevat die meeste NodeMCU-modules die CH340 Serial-USB-chip. Die vervaardiger van die CH340 -skyfies (WCH.cn) het bestuurders beskikbaar vir alle gewilde bedryfstelsels. Kyk na die Google -vertaalbladsy vir hul webwerf.

Begin die Ardino IDE, gaan na voorkeure en vind die veld vir die invoer van 'Addisionele raadbestuurder -URL's'

Plak hierdie URL in:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Om die raadbestuurder vir ESP8266 te installeer.

Na die installering, sluit die IDE en begin dit dan weer.

Koppel nou die NodeMCU -module aan u rekenaar met 'n microUSB -kabel (soos gebruik op die meeste selfone en tablette).

Kies die bordtipe binne die Arduino IDE as NodeMCU 1.0

Ons laai altyd die blink demo op 'n nuwe Arduino -bord en toets dit net om seker te maak dat alles reg werk. Die NodeMCU is geen uitsondering nie, maar u moet die LED -pen van pin13 na pin16 verander voordat u dit opstel en oplaai. Maak seker dat hierdie vinnige toets korrek werk voordat u verder gaan na iets ingewikkelder met die Arduino NodeMCU.

Hier is 'n instruksie wat die opstelproses vir Arduino NodeMCU bespreek met 'n paar verskillende toepassingsvoorbeelde. Dit is 'n bietjie afwykend van die doel hier, maar dit kan nuttig wees om na 'n ander oogpunt te kyk as u vasval.

Stap 4: 2WD -motorstelstel

Inhoud van 2WD -motorstelstel:

• Aluminium onderstel (kleure wissel)
• Twee FM90 DC -motors
• Twee wiele met rubberbande
• Freewheel Caster
• Montuur hardeware
• Monteer hardeware

Die FM90 DC -motors lyk soos mikroservo's omdat hulle in dieselfde plastiekbehuizing ingebou is as gewone mikroservo's, soos die FS90, FS90R of SG92R. Die FM90 is egter nie 'n servo nie. Die FM90 is 'n GS-motor met 'n plastiese ratkas.

Die FM90 -motor se spoed word beheer deur die pulswydte modulerende (PWM) kragtoevoer. Rigting word beheer deur die kragpolariteit te ruil soos met enige borselde gelykstroommotor. Die FM90 kan op 4-6 Volt DC werk. Alhoewel dit klein is, trek dit wel genoeg stroom sodat dit nie direk van 'n mikrokontrolerpen afgedryf moet word nie. 'N Motorbestuurder of H-brug moet gebruik word.

FM90 DC -motor spesifikasies:

• Afmetings: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 "x 0,49" x 1,2"
• Pyntelling: 21
• Gewig: 8,4 g
• Geen laaisnelheid: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Werkstroom (sonder las): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Piekstalletjie -wringkrag (4,8 v): 1,3 kg/cm/18,09 oz/in
• Piekstalletjie -wringkrag (6v): 1,5 kg/cm/20,86 oz/in
• Stallstroom: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Stap 5: Motoronderstel: Meganiese samestelling

Die motor onderstel kan maklik volgens hierdie diagram gemonteer word.

Let daarop dat daar twee klein sakke hardeware is. Die een bevat monteerhardeware met ses kopers, 5 mm-M3 messing, en bypassende skroewe en moere. Hierdie bevestigingshardeware kan nuttig wees in latere stappe van die montering van beheerders, sensors en ander items aan die onderstel.

Vir hierdie stap gebruik ons die assemblage -hardeware wat die volgende insluit:

• Vier dun M2x8 -boute en klein bypassende moere vir die aanbring van die motors
• Vier dikker M3x10 boute en groter bypassende moere vir die aanbring van die wiel
• Twee PB2.0x8 skroewe met growwe drade om die wiele aan die motors vas te sit

Let daarop dat die FM90 -motors so gerig is dat die draaddrade van die agterkant van die gemonteerde onderstel strek.

Stap 6: Motorkas: voeg 'n kragpakket en kontroleerder by

Die ESP-12E motorskermbord ondersteun die direkte aansluiting van die NodeMCU-module. Die motorskerm bevat 'n L293DD-stoot-trek-motor-bestuurder-chip (datablad). Die motordraaddrade moet aan die A+/A- en B+/B- skroefaansluitings op die motorskerm gekoppel word (nadat die verbindings verwyder is). Die batterykabels moet aan die battery -ingangskroefaansluitings gekoppel word.

As een van die wiele in die verkeerde rigting draai, kan die drade na die ooreenstemmende motor by die skroefaansluitings omgeruil word, of die rigtingbits kan in die kode omgekeer word (volgende stap).

Daar is 'n plastiese aan / uit -knoppie op die motorskerm om die toevoer van die battery te aktiveer. Die springblok kan gebruik word om krag vanaf die motorskerm na die NodeMCU te stuur. Sonder dat die jumper -blok geïnstalleer is, kan die NodeMCU self van die USB -kabel voorsien. As die springblok geïnstalleer is (soos getoon), verskaf die battery die motors en word dit ook na die NodeMCU -module gestuur.

Die motorskerm en die battery kan op die onderstel gemonteer word deur die skroefgate in lyn te bring met beskikbare openinge in die aluminium onderstel. Ons vind dit egter makliker om dit net aan die onderstel vas te maak met dubbelzijdige skuimband of kleefplastiekstroke.

Stap 7: Motorkas: programmering en Wi-Fi-beheer

Blynk is 'n platform met iOS- en Android -programme om Arduino, Raspberry Pi en ander hardeware via die internet te beheer. Dit is 'n digitale dashboard waar u 'n grafiese koppelvlak vir u projek kan bou deur eenvoudig widgets te sleep en te laat val. Dit is regtig eenvoudig om alles op te stel, en u sal dadelik begin peuter. Blynk sal u aanlyn en gereed maak vir die internet van u dinge.

Die HBcar.ino Arduino -skrif wat hier ingesluit word, wys hoe u vier knoppies (vorentoe, agteruit, regs en links) op 'n Blynk -projek kan koppel om die motors op die 2WD -motoronderstel te beheer.

Voordat u dit opstel, moet drie snare in die program verander word:

• Wi-Fi SSID (vir u Wi-Fi-toegangspunt)
• Wi-Fi-wagwoord (vir u Wi-Fi-toegangspunt)
• Blynk Authorization Token (uit u Blynk -projek)

Let op uit die voorbeeldkode dat die L293DD -chip op die motorskerm soos volg aangesluit is:

• GPIO pen 5 vir motor A spoed
• GPIO -pen 0 vir motor A -rigting
• GPIO pen 4 vir motor B -spoed
• GPIO pen 2 vir motor B -rigting

Stap 8: Sensors vir outonome navigasie: Ultrasoniese Range Finder

Die ultraklankafstandsoeker (datablad) van die HC-SR04 kan metings van ongeveer 2 cm tot 400 cm met 'n akkuraatheid tot 3 mm verskaf. Die HC-SR04-module bevat 'n ultrasoniese sender, 'n ontvanger en 'n beheerkring.

Nadat u vier wyfie-vroulike springers aan die penne van die HC-SR04 vasgemaak het, kan 'n band om die verbindings geheg word om die verbindings van die kortsluiting tot die aluminium onderstel te isoleer en ook 'n buigsame massa te gee wat in die gleuf aan die voorkant vasgeklem kan word die onderstel soos aangedui.

In hierdie voorbeeld kan die vier penne op die HC-SR04 aan die motorskerm gekoppel word:

• VCC (op HC-SR04) tot VIN (op motorskerm)
• Sneller (op HC-SR04) na D6 (op motorskerm)
• Echo (op HC-SR04) tot D7 (op motorskerm)
• GND (op HC-SR04) tot GND (op motorskerm)

VIN lewer ongeveer 6VDC aan die HC-SR04, wat slegs 5V benodig. Dit blyk egter goed te werk. Die ander beskikbare kragrail (3.3V) is soms voldoende om die HC-SR04-module aan te dryf (probeer dit beslis), maar soms is dit nie genoeg spanning nie.

Sodra dit aangeskakel is, probeer die voorbeeldkode NodeMCUping.ino om die werking van die HC-SR04 te toets. Die afstand van die sensor tot enige voorwerp word in sentimeter op die seriële monitor (9600 -bord) gedruk. Kry ons liniaal en toets die akkuraatheid. Indrukwekkend is dit nie?

Noudat u hierdie wenk het, probeer so iets vir 'n botsingsvermydende, outonome voertuig:

1. vorentoe tot afstand <10cm
2. stop
3. draai 'n klein entjie om (opsioneel)
4. draai 'n ewekansige hoek (tyd)
5. loop na stap 1

Hier is 'n tutoriaalvideo met besonderhede vir die gebruik van die HC-SR04-module vir algemene agtergrondinligting.

Stap 9: Sensors vir outonome navigasie: Infrarooi (IR) reflektiwiteit

Die IR Reflective Sensor module gebruik 'n TCRT5000 (datablad) om kleur en afstand op te spoor. Die module straal IR -lig uit en ontdek dan of dit weerkaatsing ontvang. Danksy die vermoë om te sien of 'n oppervlak wit of swart is, word hierdie sensor gereeld in lyn gebruik na robotte en outomatiese data -aanmelding op nutmeters.

Die meetafstand is van 1 mm tot 8 mm, en die sentrale punt is ongeveer 2,5 mm. Daar is ook 'n ingeboude potensiometer om die sensitiwiteit aan te pas. Die IR -diode sal deurlopend IR -lig uitstraal wanneer die module aan die krag gekoppel is. As die uitgestraalde infrarooi lig nie weerkaats word nie, is die triode in die af -toestand, wat veroorsaak dat die digitale (D0) uitset 'n logiese LAAG aandui.

Stap 10: Laserbalke

Hierdie algemene 5mW 5V lasermodules kan gebruik word om rooi laserstrale by te voeg tot bykans alles wat 5V krag beskikbaar het.

Let daarop dat hierdie modules maklik beskadig kan word, dus HackerBox #0013 bevat 'n paar om 'n rugsteun te bied. Wees versigtig met u lasermodules!

Stap 11: Motorboorddiagnose (OBD)

Aan boorddiagnose (OBD) is 'n motorterm wat verwys na 'n voertuig se selfdiagnostiese en rapporteringsvermoë. OBD -stelsels gee die voertuigeienaar of hersteltegnikus toegang tot die status van die verskillende motorsubstelsels. Die hoeveelheid diagnostiese inligting wat via OBD beskikbaar is, het baie gewissel sedert die bekendstelling daarvan in die vroeë tagtigerjare van weergawes van boordrekenaars. Vroeë weergawes van OBD sal bloot 'n foutiewe aanwyserlig verlig as 'n probleem opgespoor word, maar geen inligting verskaf oor die aard van die probleem nie. Moderne OBD-implementerings gebruik 'n gestandaardiseerde digitale kommunikasiepoort om intydse data te verskaf, benewens 'n gestandaardiseerde reeks diagnostiese foutkodes, of DTC's, waarmee u vinnig foute in die voertuig kan identifiseer en herstel.

OBD-II is 'n verbetering in beide vermoë en standaardisering. Die OBD-II-standaard spesifiseer die tipe diagnostiese aansluiting en die pinout daarvan, die beskikbare elektriese seinprotokolle en die boodskapformaat. Dit bevat ook 'n kandidaatlys van voertuigparameters om te monitor, asook hoe om die data vir elkeen te kodeer. Daar is 'n pen in die aansluiting wat die skanderinghulpmiddel van die voertuigbattery voorsien, wat die behoefte om 'n skanderinghulpmiddel afsonderlik aan 'n kragbron te koppel, uitskakel. OBD-II diagnostiese foutkodes is 4-syfer, voorafgegaan deur 'n letter: P vir enjin en ratkas (aandrywing), B vir bak, C vir onderstel en U vir netwerk. Vervaardigers kan ook aangepaste data-parameters by hul spesifieke OBD-II-implementering voeg, insluitend intydse data-versoeke sowel as probleemkodes.

Die ELM327 is 'n geprogrammeerde mikrobeheerder vir koppelvlak aan die ingeboude diagnostiese (OBD) koppelvlak wat in die meeste moderne motors voorkom. Die opdragprotokol ELM327 is een van die gewildste PC-to-OBD-koppelvlakstandaarde en word ook deur ander verskaffers geïmplementeer. Die oorspronklike ELM327 is geïmplementeer op die PIC18F2480 mikrokontroller van Microchip Technology. Die ELM327 haal die lae-vlak protokol op en bied 'n eenvoudige koppelvlak aan wat via 'n UART gebel kan word, gewoonlik deur 'n handdiagnose-instrument of 'n rekenaarprogram wat via USB, RS-232, Bluetooth of Wi-Fi verbind is. Die funksie van sulke sagteware kan aanvullende voertuiginstrumente, rapportering van foutkodes en die verwydering van foutkodes insluit.

Alhoewel Torque waarskynlik die bekendste is, is daar baie toepassings wat saam met die ELM327 gebruik kan word.

Stap 12: Hack the Planet

Dankie dat u ons avontuur met motorelektronika deel. As u hierdie Instrucable geniet het en u elke maand 'n boks elektroniese projekte soos hierdie in u posbus wil laat aflewer, kan u hierby inskryf.

Reik uit en deel u sukses in die kommentaar hieronder en/of op die HackerBoxes Facebook -bladsy. Laat weet ons beslis as u vrae het of hulp nodig het met iets. Dankie dat u deel was van HackerBoxes. Hou asseblief u voorstelle en terugvoer. HackerBoxes is JOU bokse. Kom ons maak iets groots!