RC vierwiel -grondrover: 11 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

Dit is 'n 'Monolith on wheels' (te danke aan Stanley Kubrick: D)

Dit was een van my droom om 'n afstandsbediende grondrover te bou vandat ek aan elektronika begin peuter het, omdat draadlose dinge my nog altyd gefassineer het. Ek het nie genoeg tyd en geld gehad om een te bou tot by my kollege -projek nie. Ek het dus 'n vierwielrover vir my finalejaarprojek gebou. In hierdie instruksies sal ek verduidelik hoe ek die behuizing van 'n ou versterker gebruik het om die rover van nuuts af te bou en hoe om 'n radiokontroleerder te maak.

Dit is 'n vierwielmotor, met vier afsonderlike dryfmotors. Die motorbestuurderbaan is gebaseer op L298N, en die RF -beheer is gebaseer op HT12E- en HT12D -paar van Holtek halfgeleier. Dit gebruik nie Arduino of enige ander mikrobeheerders nie. Die weergawe wat ek gemaak het, gebruik goedkoop 433 MHz ISM -band ASK -sender en -ontvanger -paar vir draadlose werking. Die rover word deur vier drukknoppies beheer en die rydingsmetode wat gebruik word, is differensiële aandrywing. Die kontroleerder het 'n reikafstand van ongeveer 100 m in die oop ruimte. Kom ons begin nou bou.

(Alle beelde is in hoë resolusies. Maak dit oop in 'n nuwe oortjie vir hoë resolusies.)

Stap 1: Onderdele en gereedskap benodig

• 4 x 10 cm x 4 cm wiele met 6 mm gate (of dié wat versoenbaar is met die motors wat u het)
• 4 x 12V, 300 of 500 RPM -motor met 6 mm as
• 1 x metaalkas van gepaste grootte (ek het 'n ou metaalkas hergebruik)
• 4 x L -vormige motorklemme
• 2 x 6V 5Ah, loodsuurbatterye
• 1 x 9V battery
• 1 x L298N motorbestuurderbord of kaal IC
• 1 x 433MHz -sender
• 2 x 433MHz -ontvanger (versoenbaar)
• 4 x 12 mm drukknoppies
• 1 x DC Barrel Jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolitiese kondensators
• 7 x 100nF keramiek kondensators
• 4 x 470R weerstande
• 1 x 51K weerstand (belangrik)
• 1 x 680R Weerstand
• 1 x 1M Resisitor (belangrik)
• 1 x 7805 of LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -pins skroefterminale
• 1 x SPDT -wipskakelaar
• 1 x mat swart verf
• LED's, drade, gewone PCB, IC -voetstukke, skakelaars, boormasjiene, Dremel, sandpapiere en ander gereedskap

Onderdele soos motors, wiele, klemme, ens kan volgens u vereistes gekies word.

Stap 2: Motorbestuurderskema

Die HT12D is 'n 12-bis-dekodeerder wat 'n seriële invoer-parallelle uitset-dekodeerder is. Die invoerpen van die HT12D word gekoppel aan 'n ontvanger met 'n seriële uitset. Onder die 12-bisse is 8 bisse adresstukkies en die HT12D sal die invoer dekodeer, net as die inkomende data by die huidige adres pas. Dit is handig as u baie toestelle op dieselfde frekwensie wil gebruik. U kan 'n 8 -pins DIPswitch gebruik om die adreswaarde in te stel. Maar ek het hulle direk aan GND gesoldeer, wat die adres 00000000 oplewer. Die HT12D word hier op 5V bedryf en die Rosc -waarde is 51 KΩ. Die waarde van die weerstand is belangrik, aangesien verandering deur dit probleme met dekodering kan veroorsaak.

Die uitset van die 433MHz-ontvanger is gekoppel aan die ingang van HT12D, en die vier uitsette is gekoppel aan die L298 2A dubbele H-brugbestuurder. Die bestuurder benodig 'n koellichaam vir behoorlike hitte -afvoer, aangesien dit baie warm kan word.

As ek op die linkerknoppie op die afstandsbediening druk, wil ek hê dat M1 en M2 in 'n teenoorgestelde rigting as M3 en M4 moet loop, en omgekeerd vir die regte werking. Vir voorwaartse werking moet al die motors in dieselfde rigting loop. Dit word differensiële aandrywing genoem en is wat in gevegtenks gebruik word. Daarom benodig ons nie net een pen om te beheer nie, maar vier op dieselfde tyd. Dit kan nie bereik word deur SPST -drukknoppies wat ek het nie, tensy u 'n paar SPDT -skakelaars of 'n joystick het. U sal dit verstaan deur na die logiese tabel hierbo te kyk. Die vereiste logika word bereik aan die einde van die sender in die volgende stap.

Die hele opstelling word aangedryf deur twee 6V, 5Ah loodsuurbatterye in serie-konfigurasie. Op hierdie manier het ons genoeg ruimte om die batterye in die onderstel te plaas. Maar dit sal beter wees as u Li-Po-batterye in die reeks van 12V kan vind. 'N Gelykstroom-aansluiting word gebruik om die Pb-Acid-batterye aan 'n eksterne laaier te koppel. 5V vir HT12D word gegenereer met behulp van 'n 7805 -reguleerder.

Stap 3: Bou die motorbestuurder

Ek het 'n perfboard gebruik om al die komponente te soldeer. Plaas die komponente eers so dat dit makliker is om dit te soldeer sonder om baie springers te gebruik. Dit is 'n kwessie van ervaring. Sodra die posisie bevredigend is, soldeer die bene en sny die oortollige dele weg. Nou is dit tyd vir routing. U het moontlik die outomatiese router-funksie op baie sagteware vir PCB-ontwerp gebruik. U is die router hier. Gebruik u logika vir die beste roete met minimale gebruik van springers.

Ek het 'n IC -aansluiting vir die RF -ontvanger gebruik in plaas daarvan om dit direk te soldeer, omdat ek dit later kan hergebruik. Die hele bord is modulêr, sodat ek dit maklik kan uitmekaar haal indien nodig later. Om modulêr te wees, is een van my boewe.

Stap 4: Skematiese RF -afstandsbediening

Dit is 'n 4 -kanaals RF -afstandsbediening vir die rover. Die afstandsbediening is gebaseer op HT12E en HT12D, 2^12 reeks encoder-decoder paar van Holtek halfgeleier. Die RF-kommunikasie word moontlik gemaak deur 433MHz ASK sender-ontvanger-paar.

Die HT12E is 'n 12-bis encoder en basies 'n parallelle input-serial output encoder. Uit 12 bisse is 8-bisse adresstukkies wat gebruik kan word om verskeie ontvangers te beheer. Die penne A0-A7 is die adresinvoerpenne. Die ossillatorfrekwensie moet 3 KHz wees vir 5V -werking. Dan sal die Rosc -waarde 1,1 MΩ wees vir 5V. Ons eis 'n 9V -battery, en daarom is die Rosc -waarde 1 MΩ. Raadpleeg die datablad om die presiese ossillatorfrekwensie en weerstand wat vir 'n spesifieke spanningsbereik gebruik moet word, te bepaal. AD0-AD3 is die beheerbit-insette. Hierdie insette sal die D0-D3-uitsette van die HT12D-dekodeerder beheer. U kan die uitset van die HT12E koppel aan enige sendermodule wat seriële data aanvaar. In hierdie geval koppel ons die uitset aan die invoerpen van die 433MHz -sender.

Ons het vier motors om op afstand te beheer, waarvan elke twee parallel gekoppel is vir differensiële aandrywing, soos gesien in die vorige blokdiagram. Ek wou die motors vir differensiële aandrywing beheer met vier SPST-knoppies wat algemeen beskikbaar is. Maar daar is 'n probleem. Ons kan nie veelvuldige kanale van die HT12E-encoder beheer (of aktiveer nie) met slegs SPST-drukknoppies. Dit is hier waar die logiese hekke ter sprake kom. Een 4069 CMOS NOR en een 4077 NAND vorm die logika bestuurder. Vir elke druk op die drukknoppies genereer die logiese kombinasie vereiste seine op verskeie invoerpenne van die encoder (dit was 'n intuïtiewe oplossing, eerder as iets wat deur eksperimente uitgevoer is, soos 'n "gloeilamp!"). Die uitset van hierdie logiese hekke word gekoppel aan die insette van die HT12E en word serieel deur die sender gestuur. By ontvangs van die sein, sal die HT12D die sein dekodeer en die uitsetpenne daarvolgens trek, wat dan die L298N en die motors dryf.

Stap 5: Bou die RF Remote Cotroller

Ek het twee afsonderlike perfboardstukke vir die afstandsbediening gebruik; een vir die knoppies en een vir die logiese kring. Alle planke is volledig modulêr en kan dus losgemaak word sonder enige soldeer. Die antenna -pen van die sendermodule is gekoppel aan 'n eksterne teleskopiese antenna wat uit 'n ou radio geberg is. Maar u kan 'n enkele stuk draad daarvoor gebruik. Die afstandsbediening gebruik 'n 9V -battery direk.

Alles was in 'n klein plastiekboks wat ek in die rommelbak gevind het. Nie die beste manier om 'n afstandsbediening te maak nie, maar dit dien die doel.

Stap 6: Verf die afstandsbediening

Alles was binne-in ingepak met die drukknoppies, DPDT-skakelaar, aanwyser-LED en die blootgestelde antenna. Ek het 'n paar gate naby die sender geboor omdat ek gevind het dat dit 'n bietjie warm word na langdurige werking. Die gate sal dus 'n mate van lugvloei bied.

Dit was 'n fout om die groot reghoekige gat aan die bokant in plaas van die klein viertjies te sny. Ek het dalk aan iets anders gedink. Ek het metaal -silwer verf vir afwerking gebruik.

Stap 7: Bou die onderstel

Ek het 'n ou versterker -metaalomhulsel as die onderstel van die rover gebruik. Dit het gate aan die onderkant, en sommige moes met 'n boormachine verbreed word, wat dit makliker gemaak het om die motorklemme vas te maak. U moet iets soortgelyks vind of een met behulp van plaatmetaal maak. Die reghoekige motorklemme (of L -klemme) het elk ses skroefgate. Die hele opstelling was nie so stewig nie, aangesien die laagdikte klein was, maar genoeg om al die gewig van die batterye en alles in te hou. Die motors kan aan die klemme vasgemaak word met behulp van die moere wat by die DC -aangedrewe motors aangebring is. Die motoras het 'n draadgat om die wiele vas te maak.

Ek het 300 RPM DC -aangedrewe motors met plastiekratkas gebruik. Plastiese ratkas (ratte is nog steeds metaal) motors is goedkoper as Johnson -gemotoriseerde motors. Maar hulle sal vinniger verslyt en nie soveel wringkrag hê nie. Ek stel voor dat u Johnson -ratmotors met RPM's 500 of 600 gebruik. 300 RPM is nie genoeg vir 'n goeie snelheid nie.

Elke motors moet met 'n 100 nF keramiek kondensators gesoldeer word om kontak vonke binne die motors te verminder. Dit verseker 'n beter lewensduur van die motors.

Stap 8: Verf die onderstel

Dit is maklik om te verf met spuitblikke. Ek het matte swart vir die hele onderstel gebruik. U moet die metaalbak met sandpapier skoonmaak en ou verflae verwyder vir 'n beter afwerking. Dien twee lae toe vir 'n lang lewe.

Stap 9: Toets en afwerking

Ek was baie opgewonde om te sien dat alles foutloos werk toe ek dit eers toets. Ek dink dit was die eerste keer dat so iets gebeur het.

Ek het 'n tiffin -boks gebruik om die bestuurdersbord binne te hou. Aangesien alles modulêr is, is die montering maklik. Die antennekabel van die RF -ontvanger is aan 'n staaldraadantenne buite die onderstel gekoppel.

Alles het net goed gelyk as dit saamgestel is, net soos ek verwag het.

Stap 10: Sien dit in aksie

Hierbo was toe ek die rover gebruik het om 'n GPS + Accelerometer -module vir 'n ander projek te dra. Op die boonste bord is die GPS, versnellingsmeter, RF -sender en 'n tuisgemaakte Arduino. Onder is die motorbestuurderbord. U kan sien hoe die Pb-Acid-batterye daar geplaas is. Daar is genoeg ruimte vir hulle daar, alhoewel hulle die boks in die middel het.

Sien die rover in aksie in die video. Die video is 'n bietjie wankelrig toe ek dit met my foon geskiet het.

Stap 11: Verbeterings

Soos ek altyd sê, is daar altyd ruimte vir verbetering. Wat ek gemaak het, is net 'n basiese RC -rover. Dit is nie sterk genoeg om gewigte te dra, hindernisse te vermy nie, en ook nie vinnig nie. Die bereik van die RF -beheerder is beperk tot ongeveer 100 meter in die oop ruimte. U moet probeer om al hierdie nadele op te los as u een bou; moet dit nie net herhaal nie, tensy u beperk is deur die beskikbaarheid van onderdele en gereedskap. Hier is 'n paar van my verbeteringsvoorstelle vir u.

• Gebruik Johnson-metaalratkasmotors van 500 of 600 omw / min vir 'n beter balans tussen snelheid en wringkrag. Hulle is regtig kragtig en kan tot 12 kg wringkrag lewer by 12V. Maar u benodig 'n versoenbare motorbestuurder en batterye vir hoë strome.
• Gebruik 'n mikrobeheerder vir PWM -beheer van die motor. Op hierdie manier kan u die snelheid van die rover beheer. Benodig 'n spesiale skakelaar vir die snelheidsbeheer aan die einde van die afstandsbediening.
• Gebruik 'n beter en kragtige radiosender en ontvangerpaar vir 'n groter werkingsbereik.
• 'N Sterk onderstel waarskynlik van aluminium, saam met veerskokbrekers.
• 'N Draaibare robotplatform vir die bevestiging van robotarms, kameras en ander dinge. Kan gemaak word met 'n servo aan die bokant van die onderstel.

Ek is van plan om 'n 6 -wiel -rover te bou met al die funksies hierbo genoem, en om as 'n algemene rover -platform gebruik te word. Hoop jy hou van hierdie projek en leer iets. Dankie vir die lees:)