RC ארבעה גלגלים קרקע רובר: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

זהו "מונולית על גלגלים" (תודה לסטנלי קובריק: D)

זה היה אחד החלומות שלי לבנות רובר קרקע בשלט רחוק מאז שהתחלתי להתעסק באלקטרוניקה, מכיוון שדברים אלחוטיים תמיד ריתקו אותי. לא היה לי מספיק זמן וכסף לבנות אחד עד לפרויקט הקולג 'שלי. אז בניתי רובר ארבע גלגלים לפרויקט השנה האחרונה שלי. במדריך זה אסביר כיצד השתמשתי במארז מגבר ישן לבניית הרובר מאפס וכיצד ניתן ליצור את בקר הרדיו.

זהו רובר ארבע גלגלי קרקע, בעל ארבעה מנועי נהיגה נפרדים. מעגל נהג המנוע מבוסס סביב L298N, ובקרת ה- RF מבוססת על זוג HT12E ו- HT12D ממוליך למחצה Holtek. הוא אינו משתמש בארדואינו או בכל מיקרו -בקרים אחרים. הגרסה שהכנתי משתמשת בזול 433 מגה -הרץ ISM להקת ASK ומשדר מקלט להפעלה אלחוטית. הרובר נשלט על ידי ארבעה כפתורי לחיצה ושיטת הנהיגה הנהוגה היא הנעה דיפרנציאלית. לבקר יש טווח של כ -100 מ 'בשטח פתוח. נתחיל לבנות עכשיו.

(כל התמונות ברזולוציות גבוהות. פתח אותן בכרטיסייה חדשה לרזולוציות גבוהות).

שלב 1: דרושים חלקים וכלים

• 4 x 10 ס"מ על 4 ס"מ גלגלים עם חורים של 6 מ"מ (או כאלה התואמים את המנועים שיש לך)
• מנועי 4 x 12V, 300 או 500 סל"ד עם פיר 6 מ"מ
• 1 x מארז מתכת בגודל מתאים (השתמשתי שוב במארז מתכת ישן)
• 4 מלחציים מנועים בצורת L
• 2 x 6V 5Ah, סוללות חומצה עופרת
• 1 x 9V סוללה
• 1 x לוח נהגים מוטורי L298N או IC חשוף
• 1 x 433MHz משדר
• מקלט 2 x 433MHz (תואם)
• כפתורי לחיצה 4 x 12 מ"מ
• 1 x ג'ק חבית DC
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 קבלים אלקטרוליטיים 100uF
• 7 x 100nF קבלים קרמיים
• 4 x 470R נגדים
• 1 x 51K הנגד (חשוב)
• 1 x 680R נגד
• 1 x 1M Resitor (חשוב)
• 1 x 7805 או LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 פינים מסופי בורג
• 1 x מתג נדנדה SPDT
• 1 x צבע שחור מאט
• נוריות, חוטים, PCB נפוץ, שקעי IC, מתגים, מקדחה, דרמל, ניירות חול וכלים אחרים

ניתן לבחור חלקים כגון מנועים, גלגלים, מהדקים וכו 'בהתאם לדרישותיך.

שלב 2: סכמטי של נהג מוטורי

HT12D הוא מפענח 12 סיביות שהוא מפענח פלט מקבילי כניסה מקביל. סיכת הכניסה של HT12D תחובר למקלט בעל יציאה טורית. בין 12 הסיביות, 8 סיביות הן סיביות כתובת ו- HT12D יפענח את הקלט אם רק אם הנתונים הנכנסים תואמים את הכתובת הנוכחית שלו. זה שימושי אם אתה רוצה להפעיל מכשירים רבים באותה תדר. תוכל להשתמש במתג DIPs 8 פינים להגדרת ערך הכתובת. אבל הלחמתי אותם ישירות ל- GND שמניב את הכתובת 00000000. HT12D מופעל כאן ב 5V וערך Rosc הוא 51 KΩ. ערך הנגד חשוב שכן שינויו עלול לגרום לבעיות בפענוח.

הפלט של מקלט 433 מגה-הרץ מחובר לקלט של HT12D, וארבעת היציאות מחוברות למנהג ה- L298 2A כפול L298 2A. הנהג צריך גוף קירור לפיזור חום תקין מכיוון שהוא יכול להתחמם מאוד.

כשאני לוחץ על הלחצן השמאלי בשלט, אני רוצה ש- M1 ו- M2 יפעלו בכיוון ההפוך מזה של M3 ו- M4 ולהיפך להפעלה ימנית. לצורך הפעלה קדימה, כל המנועים יצטרכו לפעול באותו כיוון. זה נקרא כונן דיפרנציאלי וזה מה שמשמש בטנקי קרב. לכן אנחנו צריכים לא רק סיכה אחת לשליטה אלא ארבע בו זמנית. לא ניתן להשיג זאת באמצעות כפתורי לחיצה SPST שיש לי, אלא אם כן יש לך כמה מתגי SPDT או ג'ויסטיק. תוכל להבין זאת על ידי התבוננות בטבלת ההיגיון המוצגת למעלה. ההיגיון הנדרש מושג בקצה המשדר בשלב הבא.

ההתקנה כולה מופעלת על ידי שתי סוללות עופרת של 6V, 5Ah עופרת בתצורת סדרה. כך יהיה לנו מספיק מקום למקם את הסוללות בתוך השלדה. אבל זה יהיה טוב יותר אם תוכל למצוא סוללות Li-Po בטווח של 12V. שקע חבית DC משמש לחיבור סוללות ה- Pb-Acid למטען חיצוני. 5V עבור HT12D מופק באמצעות וסת 7805.

שלב 3: בניית נהג המנוע

השתמשתי בלוח perfboard להלחמת כל הרכיבים. ראשית הניחו את הרכיבים בצורה קלה יותר להלחם אותם ללא שימוש במגשרים רבים. זה עניין של ניסיון. לאחר שהמיקום משביע רצון, יש להלחם את הרגליים ולחתוך את החלקים העודפים. עכשיו הגיע הזמן לניתוב. ייתכן שהשתמשת בתכונה נתב אוטומטי בתוכנות רבות של עיצוב PCB. אתה הנתב כאן. השתמש בהיגיון שלך לניתוב הטוב ביותר עם שימוש מינימלי במגשרים.

השתמשתי בשקע IC למקלט ה- RF במקום להלחם אותו ישירות, מכיוון שאוכל לעשות בו שימוש חוזר מאוחר יותר. הלוח כולו מודולרי כך שאוכל לפרק אותם בקלות אם נדרש מאוחר יותר. להיות מודולרי הוא אחד החובבים שלי.

שלב 4: סכמטי של שלט רחוק RF

זהו שלט רחוק RF בן 4 ערוצים עבור הרובר. השלט הרחוק מבוסס על זוג מקודד-מפענח מסדרת HT12E ו- HT12D מסדרת 2^12 של מוליך למחצה Holtek. תקשורת ה- RF מתאפשרת על ידי זוג משדרים-מקלט ASK 433MHz.

HT12E הוא מקודד 12 סיביות ובעצם מקודד פלט סידורי כניסה מקביל. מתוך 12 סיביות, 8 סיביות הן סיביות כתובת שניתן להשתמש בהן לשליטה במספר מקלטים. הסיכות A0-A7 הן סיכות קלט הכתובת. תדר המתנד צריך להיות 3 קילוהרץ להפעלה של 5V. אז ערך Rosc יהיה 1.1 MΩ עבור 5V. אנו תובעים סוללת 9V, ולכן ערך Rosc הוא 1 MΩ. עיין בגיליון הנתונים כדי לקבוע את תדירות המתנד והנגד המדויקים לשימוש לטווח מתח ספציפי. AD0-AD3 הן כניסות סיבי הבקרה. כניסות אלה ישלטו על יציאות D0-D3 של מפענח HT12D. אתה יכול לחבר את הפלט של HT12E לכל מודול משדרים שמקבל נתונים סדרתיים. במקרה זה, אנו מחברים את הפלט לפין הקלט של משדר 433MHz.

יש לנו ארבעה מנועים לשליטה מרחוק, מתוכם כל אחד מחובר במקביל לכונן דיפרנציאלי כפי שניתן לראות בתרשים הבלוקים הקודם. רציתי לשלוט במנועים לכונן דיפרנציאלי עם ארבעה לחצני SPST הזמינים בדרך כלל. אבל יש בעיה. איננו יכולים לשלוט (או לאפשר) מספר ערוצים של מקודד HT12E בעזרת לחצני SPST בלבד. כאן נכנסים לשחק שערי ההיגיון. אחד 4069 CMOS NOR ואחד N7777 מהווים את מנהל ההתקן של ההיגיון. עבור כל לחיצה על כפתורי הלחיצה, שילוב הלוגיקה יוצר אותות נדרשים על מספר סיכות קלט של המקודד (זה היה פתרון אינטואיטיבי, ולא משהו שהופעל על ידי ניסויים, כמו "נורה!"). הפלט של שערי לוגיקה אלה מחובר לכניסות ה- HT12E ונשלח באופן סדרתי דרך המשדר. עם קבלת האות, HT12D יפענח את האות וימשוך את פיני הפלט בהתאם אשר יניע את ה- L298N והמנועים.

שלב 5: בניית ה- Cotroller RF מרחוק

השתמשתי בשתי חתיכות פרפבורד נפרדות לשלט הרחוק; אחד לכפתורים ואחד למעגל הלוגי. כל הלוחות מודולריים לחלוטין ולכן ניתן לנתק אותם ללא כל הלחמה. סיכת האנטנה של מודול המשדר מחוברת לאנטנה טלסקופית חיצונית שמצילה רדיו ישן. אבל אתה יכול להשתמש בחתיכת חוט אחת בשביל זה. השלט מרחוק משתמש ישירות בסוללת 9V.

הכל היה דחוס לתוך קופסת פלסטיק קטנה שמצאתי בקופסת הזבל. לא הדרך הטובה ביותר ליצור שלט רחוק, אך היא משרתת את המטרה.

שלב 6: צביעת השלט הרחוק

הכל היה ארוז בפנים עם כפתורי הלחיצה, מתג DPDT, נורית חיווי להפעלה והאנטנה חשופה. קידחתי כמה חורים ליד המשדר מונח מכיוון שמצאתי שהוא מתחמם מעט לאחר פעולה ממושכת. אז החורים יספקו קצת זרימת אוויר.

זו הייתה טעות לחתוך את החור המלבני הגדול בחלקו העליון במקום ארבעה קטנים. יכול להיות שחשבתי על משהו אחר. השתמשתי בצבע כסף מתכתי לסיום.

שלב 7: בניית המארז

השתמשתי במארז מתכת מגבר ישן כמארז של הרובר. היו לו חורים מתחת, והיה עליו להרחיב חלקם בעזרת מקדח, מה שהקל על תיקון מלחציים המנוע. אתה צריך למצוא משהו דומה או לייצר אותו באמצעות מתכת. מלחציים המנוע בזווית הימנית (או מלחציים L) כוללים שישה חורי בורג כל אחד. כל ההתקנה לא הייתה כל כך יציבה מכיוון שעובי הסדין היה קטן, אבל מספיק כדי להחזיק את כל משקל הסוללות והכל. ניתן לחבר את המנועים לחבדים באמצעות האומים המצורפים למנועי הילוכים DC. לפיר המנוע יש חור מושחל לחיבור הגלגלים.

השתמשתי במנועי הילוכים של 300 סל"ד עם תיבת הילוכים מפלסטיק. מנועי פלסטיק (ההילוכים עדיין מתכת) מנועים זולים יותר ממנועי הילוכים של ג'ונסון. אבל הם יתבלו מהר יותר ואין להם כל כך הרבה מומנט. אני מציע לך להשתמש במנועי הילוכים של ג'ונסון עם סל"ד 500 או 600. סל"ד 300 לא מספיק למהירות טובה.

כל מנועים חייבים להיות מולחמים עם קבלים קרמיים של 100 nF כדי להפחית ניצוצות מגע בתוך המנועים. זה יבטיח חיים טובים יותר של המנועים.

שלב 8: צביעת המארז

הצביעה קלה בעזרת פחיות ספריי. השתמשתי בשחור מט לכל השלדה. עליך לנקות את גוף המתכת בנייר חול ולהסיר את כל שכבות הצבע הישנות לגימור טוב יותר. יש למרוח שתי שכבות לחיים ארוכים.

שלב 9: בדיקה וגימור

ממש התרגשתי לראות שהכל עבד ללא רבב בפעם הראשונה שבדקתי את זה. אני חושב שזו הייתה הפעם הראשונה שדבר כזה קרה.

השתמשתי בקופסת טיפין כדי להחזיק את לוח הנהג בפנים. מכיוון שהכל מודולרי, ההרכבה קלה. חוט האנטנה של מקלט ה- RF היה מחובר לאנטנת חוט פלדה מחוץ למארז.

הכל פשוט נראה נהדר כשהורכב, בדיוק כפי שציפיתי.

שלב 10: ראה את זה בפעולה

למעלה כאשר השתמשתי ברובר לשאת מודול GPS + מד תאוצה לפרויקט אחר. על הלוח העליון GPS, מד תאוצה, משדר RF וארדואינו תוצרת בית. מתחת לוח לוח הנהגים. אתה יכול לראות כיצד מיקמו את סוללות ה- Pb-Acid שם. יש להם מספיק מקום שם למרות שיש להם את תיבת הטיפין באמצע.

ראו את הרובר בפעולה בסרטון. הסרטון קצת רעוע כאשר צילמתי אותו עם הטלפון שלי.

שלב 11: שיפורים

כמו שאני תמיד אומר, תמיד יש מקום לשיפור. מה שהכנתי הוא רק רובר RC בסיסי. הוא לא חזק מספיק כדי לשאת משקלים, להתחמק ממכשולים וגם לא מהר. טווח בקר RF מוגבל לכ -100 מטרים בשטח פתוח. אתה צריך לנסות לפתור את כל החסרונות האלה כשאתה בונה אחד; אל תשכפל אותו רק אם אינך מוגבל בזמינות של חלקים וכלים. להלן כמה מהצעות השיפור שלי עבורך.

• השתמש במנועי תיבת הילוכים ממתכת ג'ונסון של 500 או 600 סל"ד לאיזון טוב יותר של מומנט מהירות. הם באמת עוצמתיים ויכולים להפיק מומנט של עד 12 ק"ג ב -12 וולט. אבל תצטרך נהג מנוע תואם וסוללות לזרמים גבוהים.
• השתמש במיקרו -בקר לבקרת PWM של המנוע. כך תוכלו לשלוט על מהירות הרובר. יצטרך מתג ייעודי לבקרת המהירות בקצה השלט הרחוק.
• השתמש במשדר רדיו ובמקלט רדיו טוב וחזק יותר להגדלת טווח הפעולה.
• מארז חזק עשוי כנראה מאלומיניום, יחד עם בולמי זעזועים קפיצים.
• פלטפורמה רובוטית מסתובבת לחיבור זרועות רובוטיות, מצלמות ודברים אחרים. ניתן להכין באמצעות סרוו בחלק העליון של המארז.

אני מתכנן לבנות רובר 6 גלגלים עם כל התכונה שהוזכרה לעיל, ולשמש כפלטפורמת רוברים למטרות כלליות. מקווה שאהבתם את הפרויקט הזה ולמדתם משהו. תודה שקראתם:)