Maverick - Автомобиль для двунаправленной связи с дистанционным управлением: 17 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Привет всем, я Разван и добро пожаловать в мой проект «Maverick».

Мне всегда нравились устройства с дистанционным управлением, но у меня никогда не было радиоуправляемой машины. Поэтому я решил построить такую, которая может немного больше, чем просто передвигаться. Для этого проекта мы будем использовать некоторые детали, которые доступны каждому, у кого поблизости есть электронный магазин или кто может покупать вещи в Интернете.

В настоящее время я на борту судна, и у меня нет доступа к различным материалам и инструментам, поэтому этот проект не будет включать в себя 3D-принтер, ЧПУ или какие-либо необычные устройства (даже я думаю, что это будет очень полезно, но я не иметь доступ к такому оборудованию), это будет сделано с помощью доступных гораздо более простых инструментов. Этот проект должен быть легким и увлекательным.

Как это работает?

Maverick - это радиоуправляемая машина, в которой используется модуль LRF24L01 для отправки и получения данных от пульта дистанционного управления и на него.

Он может измерять температуру и влажность в своем помещении и отправлять данные на пульт дистанционного управления для отображения на графике. Также он может измерять расстояние до окружающих объектов и препятствий, отправляя информацию о дальности для отображения.

Одним нажатием кнопки он также может быть автономным, и в этом режиме он избегает препятствий и решает, куда идти, в соответствии с измерениями, сделанными ультразвуковым датчиком.

Итак, приступим к строительству.

Шаг 1: Детали, необходимые для пульта дистанционного управления

- Микроконтроллер Arduino (в качестве контроллера я использовал Arduino Uno);

- Радиоприемопередатчик NRF24L01 (будет использоваться для двунаправленной связи между автомобилем и пультом дистанционного управления)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (используется для отображения данных с автомобиля, позволяет оператору визуализировать параметры, измеряемые датчиками автомобиля, на графике);

- Джойстик (для управления автомобилем или сервоприводом транспортного средства);

- Два светодиода разного цвета (для индикации режимов работы я выбрал красный и зеленый);

- конденсаторы 10 мкФ;

- 2 кнопки (для выбора режимов работы);

- Различные резисторы;

- Макетная плата;

- соединительные провода;

- Скрепка (как игла графика);

- Картонная коробка для обуви (для рамы)

- Резинки

Шаг 2: Часть, необходимая для Maverick

- Микроконтроллер Arduino (я использовал и Arduino Nano);

- радиоприемник NRF24L01 (будет использоваться для двунаправленной беспроводной связи между автомобилем и пультом дистанционного управления);

- драйвер мотора L298 (модуль фактически будет приводить в действие электродвигатели автомобиля);

- датчик DHT11 (датчик температуры и влажности);

- 2 x электродвигателя с шестерней и колесами;

- Ультразвуковой датчик HC-SR04 (датчик, который дает возможность обнаруживать объекты вокруг и избегать препятствий);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (позволит ориентировать ультразвуковой датчик так, чтобы он мог измерять дальность в разных направлениях);

- Белый светодиод (для подсветки я использовал старый датчик цвета, который перегорел, но светодиоды все еще работают);

- Конденсаторы 10 мкФ;

- Макетная плата;

- соединительные провода;

- планшет формата А4 в качестве каркаса автомобиля;

- Некоторые колеса от старого принтера;

- Немного двустороннего скотча;

- Папка для крепления моторов к раме;

- Резинки

Используемые инструменты:

- плоскогубцы

- Отвертка

- Двойная лента

- Резинки

- резак

Шаг 3. Немного подробностей о некоторых материалах:

Модуль L298:

Контакты Arduino не могут быть напрямую подключены к электродвигателям, потому что микроконтроллер не может справиться с потребляемым электродвигателем током. Итак, нам нужно подключить двигатели к драйверу двигателя, который будет управляться микроконтроллером Arduino.

Нам нужно будет иметь возможность управлять двумя электродвигателями, которые перемещают машину в обоих направлениях, чтобы машина могла двигаться вперед и назад, а также могла управлять.

Для выполнения всего вышеперечисленного нам понадобится H-мост, который на самом деле представляет собой массив транзисторов, который позволяет управлять током, протекающим к двигателям. Модуль L298 - это именно то, что вам нужно.

Этот модуль также позволяет нам управлять двигателями на разных скоростях, используя выводы ENA и ENB с двумя выводами PWM от Arduino, но для этого проекта, чтобы сэкономить два вывода PWM, мы не будем контролировать скорость двигателей, только направление, поэтому перемычки для контактов ENA и ENB останутся на своих местах.

Модуль NRF24L01:

Это широко используемый приемопередатчик, который обеспечивает беспроводную связь между автомобилем и пультом дистанционного управления. Он использует полосу 2,4 ГГц и может работать со скоростью от 250 кбит / с до 2 Мбит / с. При использовании на открытом пространстве и с более низкой скоростью передачи его диапазон может достигать 100 метров, что делает его идеальным для этого проекта.

Модуль совместим с микроконтроллером Arduino, но вы должны быть осторожны, питая его от вывода 3,3 В, а не от 5 В, иначе вы рискуете повредить модуль.

Датчик DHT 11:

Этот модуль представляет собой очень дешевый и простой в использовании датчик. Он предоставляет цифровые показания температуры и влажности, но для его использования вам понадобится библиотека Arduino IDE. Он использует емкостной датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха и отправляет цифровой сигнал на вывод данных.

Шаг 4: Настройка подключений для Maverick

Подключения Maverick:

Модуль NRF24L01 (контакты)

VCC - Arduino Nano 3V3

GND - Arduino Nano GND

CS - Arduino Nano D8

CE - Arduino Nano D7

MOSI - Arduino Nano D11

SCK- Arduino Nano D13

MISO - Arduino Nano D12

IRQ Не используется

Модуль L298N (контакты)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - перемычка установлена -

ENB - есть перемычка -

DHT11

VCC 5V рейка макета

GND GND шина макета

S D6

Ультразвуковой датчик HC-SR04

VCC 5V рейка макета

GND GND шина макета

Триггер - Arduino Nano A1

Эхо - Arduino Nano A2

Башня Pro Micro Servo 9g SG90

GND (провод коричневого цвета) GND шина макета

VCC (красный провод) 5V шина макета

Сигнал (провод оранжевого цвета) - Arduino Nano D10

Светодиодный свет - Arduino Nano A0

Макетная плата

Шина 5 В - Arduino Nano 5 В

Шина GND - Arduino Nano GND

Изначально я вставил Arduino Nano в макетную плату с подключением USB снаружи для облегчения доступа в дальнейшем.

- Вывод 5V Arduino Nano на шину 5V макета

-Arduino Nano GND контакт к шине GND макета

Модуль NRF24L01

- GND модуля идет на GND монтажной шины

- VCC идет на вывод Arduino Nano 3V3. Будьте осторожны, не подключайте VCC к 5 В на макете, так как вы рискуете повредить модуль NRF24L01.

- вывод CSN идет на Arduino Nano D8;

- вывод CE идет на Arduino Nano D7;

- вывод SCK идет к Arduino Nano D13;

- вывод MOSI идет на Arduino Nano D11;

- вывод MISO идет на Arduino Nano D12;

- Вывод IRQ не будет подключен. Будьте осторожны, если вы используете другую плату, отличную от Arduino Nano или Arduino Uno, контакты SCK, MOSI и MISO будут другими.

- Я также подключил конденсатор 10 мкФ между VCC и GND модуля, чтобы не было проблем с питанием модуля. Это не обязательно, если вы используете модуль на минимальной мощности, но, как я читал в Интернете, у многих проектов были проблемы с этим.

- Вам также нужно будет загрузить библиотеку RF24 для этого модуля. Вы можете найти его на следующем сайте:

Модуль L298N

- Для контактов ENA и ENB я оставил перемычки подключенными, потому что мне не нужно контролировать скорость двигателей, чтобы сэкономить два цифровых контакта PWM на Arduino Nano. Таким образом, в этом проекте двигатели всегда будут работать на полной скорости, но, в конце концов, колеса не будут вращаться слишком быстро из-за передачи двигателей.

- вывод IN1 идет на Arduino Nano D5;

- вывод IN2 идет на Arduino Nano D4;

- вывод IN3 идет на Arduino Nano D3;

- вывод IN4 идет на Arduino Nano D2;

- + батареи войдет в слот 12В;

- Батарея войдет в разъем GND и на шину GND макета;

- Если вы используете мощную батарею (максимум 12 В), вы можете подключить Arduino Nano от разъема 5 В к контакту Vin, но у меня есть только батареи 9 В, поэтому я использовал одну только для двигателей, а другую - для питания Arduino Nano и датчики.

- Оба двигателя будут подключены к слотам справа и слева от модуля. Первоначально не имеет значения, как вы их подключите, это можно будет настроить позже с помощью кода Arduino или только переключением проводов между собой, когда мы будем тестировать автомобиль.

Модуль DHT11

- Выводы модуля идеально подходят к макетной плате. Таким образом, вывод - идет на шину GND.

- Вывод сигнала идет на Arduino Nano D6;

- Контакт VCC идет на монтажную шину 5 В.

Модуль ультразвукового датчика HC-SR04

- Вывод VCC идет на шину 5V макета;

- Вывод GND на шину GND макета;

- Триггерный вывод для Arduino Nano A1;

- Вывод Echo на Arduino Nano A2;

- Ультразвуковой модуль будет прикреплен к серводвигателю двойной лентой или / или несколькими резиновыми лентами, чтобы иметь возможность измерять расстояния под разными углами к продольному направлению транспортного средства. Это будет полезно, когда в автономном режиме автомобиль будет измерять расстояние справа, чем слева, и решать, куда повернуть. Также вы сможете управлять сервоприводом, чтобы находить разные расстояния в разных направлениях от транспортного средства.

Башня Pro Micro Servo 9g SG90

- Коричневый провод к шине GND макета

- Красный провод к шине 5В макета

- оранжевый провод к Arduino Nano D10;

ВЕЛ

- Светодиод будет питаться от вывода A0. Я использовал старый датчик цвета, который перегорел, но светодиоды все еще работают, и четыре из них на маленькой плате идеально подходят для освещения пути в автомобиле. Если вы используете только один светодиод, вы должны использовать резистор 330 Ом последовательно со светодиодом, чтобы не сжечь его.

Поздравляем, подключение автомобиля выполнено.

Шаг 5: Удаленные подключения Maverick:

Модуль NRF24L01 (контакты)

VCC - вывод Arduino Uno 3V3

GND - вывод Arduino Uno GND

CS - вывод Arduino Uno D8

CE - вывод Arduino Uno D7

MOSI - вывод Arduino Uno D11

SCK - вывод Arduino Uno D13

MISO - вывод Arduino Uno D12

IRQ Не используется

Джойстик

GND GND шина макета

VCC 5V рейка макета

VRX - вывод Arduino Uno A3

VRY - вывод A2 Arduino Uno

Башня Pro Micro Servo 9g SG90

GND (провод коричневого цвета) GND шина макета

VCC (красный провод) 5V шина макета

Сигнал (провод оранжевого цвета) - вывод D6 Arduino Uno

Красный светодиод - вывод Arduino Uno D4

Зеленый светодиод - вывод Arduino Uno D5

Автономная кнопка - Arduino Uno pin D2

Кнопка выбора диапазона - вывод Arduino Uno D3

Макетная плата

Шина 5V - вывод Arduino Uno 5V

GND Rail - вывод Arduino Uno GND

Поскольку я использую в качестве контроллера Arduino Uno, я прикрепил Uno к макету с помощью резиновых лент, чтобы он не двигался.

- Arduino Uno будет питаться от батареи 9В через джек;

- вывод 5V Arduino Uno на шину 5V макета;

-Arduino Uno GND вывод на шину GND макета;

Модуль NRF24L01

- GND модуля идет на GND монтажной шины

- VCC идет на вывод Arduino Uno 3V3. Будьте осторожны, не подключайте VCC к 5 В на макете, так как вы рискуете повредить модуль NRF24L01.

- вывод CSN идет на Arduino Uno D8;

- Вывод CE идет на Arduino Uno D7;

- вывод SCK идет на Arduino Uno D13;

- вывод MOSI идет на Arduino Uno D11;

- вывод MISO идет на Arduino Uno D12;

- Вывод IRQ не будет подключен. Будьте осторожны, если вы используете другую плату, отличную от Arduino Nano или Arduino Uno, контакты SCK, MOSI и MISO будут другими.

- Я также подключил конденсатор 10 мкФ между VCC и GND модуля, чтобы не было проблем с питанием модуля. Это не обязательно, если вы используете модуль на минимальной мощности, но, как я читал в Интернете, у многих проектов были проблемы с этим.

Модуль джойстика

- Модуль джойстика состоит из 2 потенциометров, поэтому он очень похож на соединения;

- вывод GND на шину GND макета;

- вывод VCC на шину 5V макета;

- вывод VRX на вывод Arduino Uno A3;

- вывод VRY на вывод Arduino Uno A2;

Башня Pro Micro Servo 9g SG90

- Коричневый провод к шине GND макета

- Красный провод к шине 5В макета

- оранжевый провод к Arduino Uno D6;

ВЕЛ

- Красный светодиод будет подключен последовательно с резистором 330 Ом к контакту D4 Arduino Uno;

- Зеленый светодиод будет подключен последовательно с резистором 330 Ом к контакту D5 Arduino Uno;

Нажмите на кнопки

- Кнопки будут использоваться для выбора режима, в котором будет работать автомобиль;

- Автономная кнопка будет подключена к контакту D2 Arduino Uno. Кнопку нужно опускать резистором 1 кОм или 10 кОм, значение не имеет значения.

- Кнопка выбора диапазона будет подключена к контакту D3 Arduino Uno. То же самое, кнопка должна быть опущена с помощью резистора 1 кОм или 10 кОм.

Вот и все электрические части мы соединили.

Шаг 6: Создание корпуса пульта дистанционного управления

Рама пульта ДУ фактически сделана из картонной коробки для обуви. Конечно, другие материалы подойдут лучше, но в моем случае материалы, которые я могу использовать, ограничены. Итак, я использовал картонную коробку.

Сначала я вырезал внешние стороны обложки и получил три части, как на картинке.

Затем я взял два маленьких кусочка и склеил их двойным скотчем.

Третья более длинная часть будет располагаться перпендикулярно им, образуя Т-образную рамку.

Верхняя (горизонтальная) часть будет использоваться для графика, а нижняя (вертикальная) часть будет использоваться для электрических компонентов, так что все будет склеиваться. Когда мы сделаем график, мы обрежем верхнюю часть, чтобы она соответствовала миллиметровой бумаге.

Шаг 7: Создание графика для пульта дистанционного управления

Конечно, на этом этапе будет хорошо, если у вас есть ЖК-дисплей (16, 2), чтобы отображались данные, предоставленные с автомобиля. Но в моем случае у меня его нет, поэтому мне пришлось найти другой способ отображения данных.

Я решил сделать небольшой график с помощью иглы от серводвигателя, скрепки (используемой в качестве иглы), которая будет указывать значения, измеренные датчиками транспортного средства, и лист для построения радара, или вы можете использовать полярную миллиметровую бумагу (графические бумаги можно скачать из Интернета).

Параметры, измеренные датчиками, будут преобразованы в градусы для серводвигателя. Поскольку серводвигатель не самого лучшего качества, я ограничил его движение от 20 ° до 160 ° (20 ° означает 0 измеренного значения параметра и 160 ° означает максимальное значение параметра, которое может отображаться, например, 140 см).

Все это можно настроить с помощью кода Arduino.

Для графика я использовал лист для построения радара, который я разрезал пополам после того, как немного изменил его, используя базовый инструмент Windows Paint and Snipping Tool.

После модификации листа для печати радара, чтобы он соответствовал дистанционному контроллеру, я нарисовал линии, соединяющие центр листа для печати с внешним кругом, чтобы облегчить чтение.

Вал вращения серводвигателя должен быть выровнен по центру листа для печати.

Я растянул и модифицировал скрепку, чтобы она соответствовала руке серводвигателя.

Затем самое главное - «откалибровать» график. Таким образом, для разных значений измеряемых параметров стрелка графика должна показывать правильное значение угла. Я сделал это, включив пульт дистанционного управления и Maverick, и измерив различные расстояния с помощью ультразвукового датчика, одновременно сняв значения с последовательного монитора, чтобы убедиться, что график показывает правильное. После нескольких перемещений сервопривода и небольшого изгиба иглы график показывал правильные измеренные значения параметров.

После того, как все было прикреплено к Т-образной рамке, я распечатал и приклеил двойной лентой блок-схему выбора режима, чтобы не путаться с тем, какой параметр отображает график.

Наконец, пульт дистанционного управления готов.

Шаг 8: Сборка шасси Maverick

Прежде всего, я должен поблагодарить моего хорошего друга Владо Йовановича за то, что он потратил время и усилия на создание шасси, кузова и всей конструкции рамы Maverick.

Шасси сделано из картонной коробки с буфером обмена, которая была вырезана в восьмиугольной форме вперед с большим усилием с использованием резака - единственной доступной вещи. В восьмиугольной форме разместятся электронные компоненты. Держатель буфера обмена использовался как опора для задних колес.

После того, как доска была разрезана, она была покрыта серебряной лентой (антибрызгивающей лентой), чтобы придать ей более красивый вид.

Два двигателя были прикреплены, как показано на фотографиях, с помощью двойной ленты и модифицированных застежек-папок. По два отверстия просверлены на каждой стороне корпуса, чтобы позволить кабелям двигателей пройти, чтобы добраться до модуля L298N.

Шаг 9: Создание боковых панелей рамы

Как упоминалось ранее, вся внешняя оболочка Maverick сделана из картона. Боковые панели были вырезаны резаком, отмерены и обработаны так, чтобы соответствовать шасси.

Для улучшения внешнего вида были применены некоторые конструктивные особенности, а на внутренней части панелей была приклепана проволочная сетка для придания внешнего вида танку.

Шаг 10: Создание передней и задней опор для рамы

Передняя и задняя опоры служат для фиксации боковых панелей спереди и сзади автомобиля. Передняя опора также предназначена для размещения света (в моем случае сломанный датчик цвета).

Размеры передней и задней опор вы можете найти на прилагаемых рисунках вместе с шаблонами о том, как вырезать опору, где и какие стороны согнуть, а затем приклеить.

Шаг 11: Создание верхней крышки рамы

Верхняя крышка должна закрывать все внутри, и для лучшего дизайна я сделал несколько линий на корме, чтобы можно было видеть электронику внутри автомобиля. Также верхняя крышка сделана так, чтобы ее можно было снять для замены батареек.

Все детали скреплены между собой болтами и гайками, как на картинке.

Шаг 12: Сборка рамы кузова

Шаг 13: Установка двигателей на шасси

Два двигателя были прикреплены, как показано на фотографиях, с помощью двойной ленты и модифицированных застежек-папок. По два отверстия просверлены на каждой стороне корпуса, чтобы позволить кабелям двигателей пройти, чтобы добраться до модуля L298N.

Шаг 14: Установка электроники на шасси

В качестве источника питания я использовал две 9-вольтовые батареи, которые были наиболее подходящими из имеющихся. Но для того, чтобы установить их на шасси, мне пришлось сделать держатель для батарей, который будет удерживать батареи на месте, пока машина будет двигаться, а также будет легко сниматься в случае необходимости замены батарей. Поэтому я снова сделал держатель батареи из картонной коробки и привязал его к шасси с помощью модифицированной застежки-папки.

Модуль L298N был установлен с использованием 4 проставок.

Макетная плата была прикреплена к шасси двойной лентой.

Ультразвуковой датчик был прикреплен к серводвигателям с помощью двойной ленты и резиновых лент.

Что ж, теперь все электронные компоненты на месте.

Шаг 15: Установка рамы корпуса на шасси

Шаг 16: Как работать с Maverick

Maverick может работать в 4-х режимах, о чем будут свидетельствовать два светодиода на пульте дистанционного управления (красный и зеленый).

1. Ручное управление (влажность). Первоначально, когда автомобиль включен, он будет в ручном режиме. Это означает, что Maverick будет управляться вручную с пульта дистанционного управления с помощью джойстика. Оба светодиода на пульте дистанционного управления погаснут, указывая на то, что мы находимся в ручном режиме. Значение, отображаемое на графике пульта дистанционного управления, будет ВЛАЖНОСТЬЮ воздуха вокруг Maverick.

2. Ручное управление (температура). Когда горят зеленый и красный светодиоды. Это означает, что Maverick будет управляться вручную с пульта дистанционного управления с помощью джойстика. В этом режиме также будет включен свет. Значение, отображаемое на графике пульта дистанционного управления, будет ТЕМПЕРАТУРОЙ воздуха вокруг Маверика в градусах Цельсия.

3. Автономный режим. При нажатии кнопки автоматического переключения загорается красный светодиод, указывая на автономный режим. В этом режиме Maverick начинает движение самостоятельно, избегая препятствий и решая, куда повернуть, согласно информации, полученной от ультразвукового датчика. В этом режиме значение, отображаемое на графике пульта дистанционного управления, будет расстоянием, измеренным во время движения.

4. Режим измерения дальности. При нажатии кнопки диапазона загорается зеленый светодиод, указывая на то, что Maverick находится в режиме диапазона. Теперь Maverick не двинется с места. Джойстик теперь будет управлять серводвигателем, прикрепленным к ультразвуковому датчику. Чтобы измерить расстояние от транспортного средства до различных объектов вокруг него, просто переместите джойстик и направьте ультразвуковой датчик на объект. Значение расстояния до объекта будет отображаться на графике пульта дистанционного управления в см.

Для включения и выключения светодиода на Maverick необходимо, чтобы оба светодиода на пульте дистанционного управления были включены (для включения света) или выключены (для выключения света).

Шаг 17: код Arduino

Коды для пульта дистанционного управления и Maverick можно найти в приложении.

На этом мой проект Maverick. Надеюсь, вам понравится, спасибо за просмотр и проголосуйте за него, если он вам понравился.