Игрушечный электромобиль на радиоуправлении: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Автор: Питер Тран 10ELT1

В этом руководстве подробно описываются теория, проектирование, производство и процесс тестирования игрушечного электромобиля с дистанционным управлением (RC) с использованием микросхем HT12E / D IC. В обучающих материалах подробно описываются три этапа проектирования автомобиля:

1. Привязанный кабель
2. Инфракрасный контроль
3. Радиочастотный контроль

Раздел устранения неполадок также доступен для решения типичных проблем, которые могут возникнуть.

Запасы

Базовый автомобильный комплект

1x комплект робота, следящего за линией (LK12070)

Фаза привязанного кабеля

• 1x прототипирование макета
• Кабели-перемычки для макетных плат
• Микросхема HT12E (с разъемом)
• Чип HT12E IC (с разъемом)
• 1x резистор 1 МОм
• 4x кнопочный переключатель мгновенного действия
• 1x резистор 47 кОм
• 4x светодиода
• Источник питания

Фаза инфракрасной передачи

• 1x инфракрасный передатчик (ICSK054A)
• 1x инфракрасный приемник (ICSK054A)

Фаза радиопередачи

• 1x 433 МГц RC-передатчик
• 1x 433 МГц RC-приемник

Интеграция в базовый автомобильный комплект

• 2x прототип печатной платы
• 1x драйвер двигателя L298N

Шаг 1. Общие сведения о микросхеме HT12E / D IC

Микросхемы HT12E и HT12E IC используются вместе для приложений системы дистанционного управления для передачи и приема данных по радио. Они способны кодировать 12 бит информации, которая состоит из 8 бит адреса и 4 бит данных. Каждый адрес и ввод данных программируются извне или вводятся с помощью переключателей.

Для правильной работы необходимо использовать пару микросхем HT12E / D с одинаковым форматом адреса / данных. Декодер принимает последовательный адрес и данные, переданные носителем с использованием среды передачи RF, и выдает выходной сигнал на выходные контакты после обработки данных.

Описание конфигурации контактов HT12E

Контакты 1-8: адресные контакты для настройки 8 бит адреса, что позволяет использовать 256 различных комбинаций.

Контакт 9: контакт заземления

Контакты 10-13: Контакты для настройки 4-х битов данных.

Контакт 14: контакт разрешения передачи, действует как переключатель, разрешающий передачу данных

Контакт 15-16: выход / вход осциллографа соответственно, требуется резистор 1 МОм.

Контакт 17: Вывод данных, на который выводится 12-битная информация.

Контакт 18: входной контакт питания

Описание конфигурации выводов HT12D

Контакты 1-8: адресные контакты, должны соответствовать конфигурации HT12E.

Контакт 9: контакт заземления

Контакты 10-13: Контакты данных

Контакт 14: контакт ввода данных

Контакты 15-16: вход / выход осциллографа соответственно, требуется резистор 47 кОм

Контакт 17: действующий контакт передачи, действует как индикатор получения данных

Контакт 18: входной контакт питания

Почему используется кодировщик HT12E?

HT12E широко используется в системах дистанционного управления благодаря своей надежности, доступности и простоте использования. Многие смартфоны теперь обмениваются данными через Интернет, но большинство смартфонов по-прежнему оснащены HT12E, чтобы избежать перегрузки в Интернете. Хотя HT12E использует адрес для передачи с передаваемыми данными с 256 возможными комбинациями из 8 бит, его безопасность по-прежнему очень ограничена. Поскольку сигнал транслируется, невозможно отследить передатчик, что делает адрес сигнала потенциально угадываемым кем-либо. Это ограничение адреса делает использование HT12E подходящим только на меньшем расстоянии. На меньшем расстоянии отправитель и получатель могут видеть друг друга, например, пульт от телевизора, домашняя безопасность и т. Д. В коммерческих продуктах одни пульты дистанционного управления могут заменять другие в качестве «универсального пульта дистанционного управления». Поскольку они рассчитаны на меньшее расстояние, многие устройства для простоты имеют один и тот же адресный вход.

Шаг 2: Сборка базового автомобильного комплекта

Базовый автомобильный комплект для этого проекта взят из набора роботов, отслеживающих линию. Этапы строительства и изготовления можно найти по следующей ссылке:

Базовый автомобильный комплект в конечном итоге будет преобразован в автомобиль с дистанционным управлением с использованием микросхем HT12E / D IC.

Шаг 3: Фаза привязанного кабеля

1. Используйте макетную плату и соединительные кабели для создания прототипов.
2. Следуйте приведенной выше принципиальной схеме, чтобы установить и подключить компоненты к макетной плате. Обратите внимание, что единственное соединение между двумя микросхемами - это вывод 17 на HT12E и вывод 14 на HT12D.
3. Проверьте конструкцию, убедившись, что светодиоды, подключенные к HT12D, загораются при нажатии соответствующих переключателей на HT12E. См. Раздел «Устранение неполадок» для получения помощи в решении распространенных проблем.

Преимущества установки на привязном кабеле

1. Надежность и стабильность благодаря отсутствию риска посторонних предметов в качестве помех
2. Относительно дешево
3. Простая и понятная настройка и устранение неполадок
4. Невосприимчивость к заключениям из других внешних источников

Недостатки привязки кабеля

1. Непрактично для передачи данных на большие расстояния
2. Стоимость становится значительно выше с трансмиссией на большие расстояния.
3. Трудно переместить или переместить в другое место
4. Оператор должен находиться в непосредственной близости от передатчика и приемника.
5. Сниженная гибкость и мобильность использования

Шаг 4: Фаза инфракрасной передачи

1. Отсоедините прямой связанный кабель от контакта 17 HT12E, подключите выходной контакт инфракрасного передатчика и подключите передатчик к источнику питания.
2. Отсоедините кабель прямого подключения от контакта 14 HT12 D, подключите входной контакт инфракрасного приемника и подключите приемник к источнику питания.
3. Проверьте конструкцию, убедившись, что светодиоды, подключенные к HT12D, загораются при нажатии соответствующих переключателей на HT12E. См. Раздел «Устранение неполадок» для получения помощи в решении распространенных проблем.

Преимущества настройки инфракрасной передачи

1. Надежность на короткие расстояния благодаря требованию прямой видимости
2. Инфракрасный датчик не подвержен коррозии и окислению с течением времени
3. Может управляться дистанционно
4. Повышенная гибкость использования
5. Повышенная мобильность использования

Недостатки настройки инфракрасной передачи

1. Не может проникать в твердые / твердые предметы, такие как стены или даже туман
2. Инфракрасное излучение при высокой мощности может повредить глаза
3. Менее эффективен, чем прямая привязка проводов
4. Требуется определенное использование частоты, чтобы избежать помех от внешнего источника.
5. Требуется внешний источник питания для работы передатчика

Шаг 5: Фаза радиопередачи

1. Отключите инфракрасный передатчик от питания и контакт 17 HT12E, подключите выходной контакт радиопередатчика 433 МГц. Также подключите передатчик к земле и источнику питания.
2. Отключите инфракрасный приемник от питания и штырь 14 HT12D, подключите штыри передачи данных радиоприемника 433 МГц. Также подключите приемник к земле и источнику питания.
3. Проверьте конструкцию, убедившись, что светодиоды, подключенные к HT12D, загораются при нажатии соответствующих переключателей на HT12E. См. Раздел «Устранение неполадок» для получения помощи в решении распространенных проблем.

Преимущества настройки радиопередачи

1. Не требует прямой видимости между передатчиком и приемником
2. Невосприимчив к помехам от источников яркого света
3. Легко и просто использовать
4. Может управляться дистанционно
5. Повышает гибкость

Недостатки настройки радиопередачи

1. Может быть восприимчив к переходу от находящихся поблизости пользователей других систем радиопередачи.
2. Конечное количество частот
3. Возможные помехи от других радиовещателей, например: радиостанций, аварийных служб, водителей грузовиков.

Шаг 6: прототип радиопередатчика

1. Перенесите компоненты радиопередатчика с макетной платы на макетную плату.
2. Припаяйте компоненты, руководствуясь схемой из третьего шага.
3. Используйте сплошные оловянные провода, чтобы соединить цепь вместе, используя провода с оплеткой в местах перекрытия, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Шаг 7: прототип радиоприемника

1. Перенесите компоненты радиоприемника с макетной платы на макетную печатную плату.
2. Припаяйте компоненты, руководствуясь схемой из третьего шага.
3. Используйте сплошные оловянные провода, чтобы соединить цепь вместе, используя провода с оплеткой в местах перекрытия, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Шаг 8: прототип драйвера двигателя

1. Припаяйте штекерные разъемы к портам: IN1-4 и Motors A-B, чтобы упростить регулировку во время тестирования, как показано на схеме выше.
2. Припаяйте розетку к отрицательной и положительной клеммам, как показано на схеме выше.

Что такое драйвер двигателя? Контроллер двигателя выступает в качестве посредника между микросхемами IC, батареями и двигателями автомобиля. Он необходим, потому что микросхема HT12E обычно может пропускать только около 0,1 А тока на двигатель, тогда как двигателю требуется несколько ампер для успешной работы.

Шаг 9: интеграция с базовым автомобильным комплектом

Следующие шаги предназначены для преобразования базового автомобильного комплекта в функциональную радиоуправляемую машину.

1. Отключите аккумуляторную батарею автомобиля от цепи.
2. Припаяйте опытные перемычки к каждому разъему двигателя и подключите их к драйверу двигателя, как показано на схеме на восьмом шаге.
3. Припаяйте кабель питания для радиоприемника и драйвера двигателя к отсоединенному батарейному блоку.
4. Подключите выходные контакты HT12D (контакты 10-13) к соответствующим разъемам на драйвере мотора, как показано на схеме в шаге восемь.
5. Для питания радиопередатчика используйте портативный аккумулятор с USB-разъемом.

Шаг 10: Тестирование и устранение неполадок

Тестирование

1. После каждого этапа строительства вход в HT12E должен вызывать отклик (т.е. либо светодиоды включаются, либо моторы вращаются) HT12D.

2. Для управления автомобилем с помощью контроллера радиопередатчика:

   • Двигайтесь вперед: держите левый и правый мотор вперед
   • Двигайтесь назад: держите левый и правый мотор назад
   • Поверните налево: удерживайте правый мотор вперед и левый мотор назад
   • Поверните направо: удерживайте левый мотор вперед и правый мотор назад

3. Конкретные рабочие характеристики, которые могут быть протестированы:

   • Скорость
   • Дальность действия (радиопередатчика / приемника)
   • Время отклика
   • Надежность
   • Ловкость
   • Выносливость (время автономной работы)
   • Способность работать в различных условиях местности и типа поверхности.
   • Пределы рабочих температур
   • Предел грузоподъемности
4. В случае отсутствия или неправильного ответа следуйте приведенному ниже руководству по устранению неполадок:

Исправление проблем

1. Двигатели вращаются в противоположном направлении от задуманного

   • Отрегулируйте порядок, в котором соединительные кабели прототипа подключаются к драйверу двигателя (все контакты можно переключать)
   • Короткое замыкание в цепи: проверьте паяные соединения и соединения перемычек.

2. Двигатели / цепи не включаются

   • В цепи может не хватить напряжения / тока для включения
   • Проверьте отсутствие подключения (включая питание)

3. Свет с включенной передачей не работает

   • Светодиоды поляризованы, убедитесь, что они находятся в правильной ориентации
   • Светодиод мог перегореть из-за слишком высокого тока / напряжения.
   • Цепи действительно не получают сигналы, проверьте соединения еще раз.

4. Радиопередатчик / приемник недостаточно мощный

   • Убедитесь, что другие люди также в настоящее время используют радиопередатчики / приемники.
   • Добавьте дополнительную антенну (можно провод) для усиления связи
   • Направьте передатчик / приемник в общем направлении друг к другу, они могут быть низкого качества.