RC četru riteņu zemes rovers: 11 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 15:00

Šis ir "Monolīts uz riteņiem" (paldies Stenlijam Kubrikam: D)

Kopš sāku ķerties pie elektronikas, tas bija viens no maniem sapņiem izveidot tālvadāmu zemes roveri, jo bezvadu lietas mani vienmēr ir fascinējušas. Man nebija pietiekami daudz laika un naudas, lai to izveidotu, līdz savam koledžas projektam. Tāpēc pēdējā gada projektam es uzbūvēju četru riteņu roveru. Šajā pamācībā es paskaidrošu, kā es izmantoju veco pastiprinātāja korpusu, lai no jauna izveidotu roveru un kā izveidot radio kontrolieri.

Šis ir četru riteņu zemes roveris ar četriem atsevišķiem piedziņas motoriem. Motora draivera ķēde ir balstīta ap L298N, un RF vadība ir balstīta uz HT12E un HT12D pāri no Holtek pusvadītāja. Tas neizmanto Arduino vai citus mikrokontrollerus. Manis izveidotā versija bezvadu darbībai izmanto lētu 433 MHz ISM joslas ASK raidītāja un uztvērēja pāri. Roveru kontrolē ar četrām spiedpogām, un izmantotā braukšanas metode ir diferenciālā piedziņa. Kontroliera darbības rādiuss atklātā telpā ir aptuveni 100 m. Sāksim būvēt tūlīt.

(Visi attēli ir augstas izšķirtspējas. Atveriet tos jaunā cilnē, lai iegūtu augstu izšķirtspēju.)

1. darbība. Nepieciešamās detaļas un rīki

• 4 x 10 cm x 4 cm riteņi ar 6 mm caurumiem (vai tādi, kas ir saderīgi ar jūsu motoriem)
• 4 x 12V, 300 vai 500 apgr./min pārnesumkārbas ar 6 mm vārpstu
• 1 x piemērota izmēra metāla korpuss (es atkārtoti izmantoju veco metāla korpusu)
• 4 x L formas motora skavas
• 2 x 6V 5Ah, svina-skābes akumulatori
• 1 x 9V akumulators
• 1 x L298N motora vadītāja plāksne vai tukša IC
• 1 x 433 MHz raidītājs
• 2 x 433 MHz uztvērējs (saderīgs)
• 4 x 12 mm spiedpogas
• 1 x DC mucas ligzda
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolītiskie kondensatori
• 7 x 100nF keramikas kondensatori
• 4 x 470R rezistori
• 1 x 51K rezistors (svarīgi)
• 1 x 680R rezistors
• 1 x 1 milj. Rezervuārs (svarīgi)
• 1 x 7805 vai LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 tapu skrūvju spailes
• 1 x SPDT svirslēdzis
• 1 x matēta melna krāsa
• Gaismas diodes, vadi, parasta PCB, IC ligzdas, slēdži, urbis, Dremel, smilšpapīrs un citi instrumenti

Daļas, piemēram, motorus, riteņus, skavas utt., Var izvēlēties atbilstoši jūsu prasībām.

2. darbība: motora vadītāja shēma

HT12D ir 12 bitu dekodētājs, kas ir sērijveida ieejas paralēlas izejas dekodētājs. HT12D ievades tapa tiks savienota ar uztvērēju, kuram ir sērijas izeja. Starp 12 bitiem 8 biti ir adreses biti, un HT12D dekodē ievadi, ja tikai tad, ja ienākošie dati atbilst tā pašreizējai adresei. Tas ir noderīgi, ja vēlaties darbināt daudzas ierīces vienā frekvencē. Adreses vērtības iestatīšanai varat izmantot 8 kontaktu DIP slēdzi. Bet es tos lodēju tieši uz GND, kas dod adresi 00000000. HT12D šeit darbojas pie 5 V, un Rosc vērtība ir 51 KΩ. Rezistora vērtība ir svarīga, jo tās maiņa var radīt problēmas ar dekodēšanu.

433MHz uztvērēja izeja ir pievienota HT12D ieejai, un četras izejas ir savienotas ar L298 2A dubultā H-tilta draiveri. Vadītājam nepieciešama siltuma izlietne pareizai siltuma izkliedēšanai, jo tā var kļūt ļoti karsta.

Nospiežot tālvadības pults kreiso pogu, es vēlos, lai M1 un M2 darbotos virzienā, kas ir pretējs M3 un M4 virzienam, un otrādi, lai darbotos pa labi. Darbībai uz priekšu visiem motoriem būs jādarbojas vienā virzienā. To sauc par diferenciālo piedziņu, un to izmanto kaujas tankos. Tāpēc mums ir nepieciešams ne tikai viens tapas, lai kontrolētu, bet četras vienlaikus. To nevar panākt ar manām SPST spiedpogām, ja vien jums nav SPDT slēdžu vai kursorsviru. Jūs to sapratīsit, apskatot iepriekš redzamo loģikas tabulu. Nepieciešamā loģika tiek sasniegta raidītāja galā nākamajā solī.

Visu iestatījumu darbina divas sērijas konfigurācijas 6V, 5Ah svina-skābes baterijas. Tādā veidā mums būs pietiekami daudz vietas, lai ievietotu baterijas šasijas iekšpusē. Bet būs labāk, ja atradīsit Li-Po baterijas 12V diapazonā. Līdzstrāvas cilindra ligzda tiek izmantota, lai savienotu Pb-Acid baterijas ar ārējo lādētāju. 5V HT12D tiek ģenerēts, izmantojot 7805 regulatoru.

3. darbība. Motora draivera izveide

Visu sastāvdaļu lodēšanai es izmantoju perfboard. Vispirms ievietojiet komponentus tā, lai tos būtu vieglāk pielodēt, neizmantojot daudzus džemperus. Tas ir pieredzes jautājums. Kad izvietojums ir apmierinošs, pielodējiet kājas un nogrieziet liekās daļas. Tagad ir pienācis laiks maršrutēšanai. Iespējams, daudzās PCB dizaina programmatūrās esat izmantojis automātiskā maršrutētāja funkciju. Šeit jūs esat maršrutētājs. Izmantojiet savu loģiku, lai vislabāk maršrutētu, minimāli izmantojot džemperus.

RF uztvērējam es izmantoju IC ligzdu, nevis tieši lodēju, jo vēlāk varu to izmantot atkārtoti. Visa tāfele ir modulāra, lai vēlāk tos varētu viegli izjaukt. Būt modulāram ir viens no maniem mīļākajiem.

4. solis: RF tālvadības pults shēma

Šis ir 4 kanālu RF tālvadības pults roverim. Tālvadības pults pamatā ir HT12E un HT12D, 2^12 sērijas kodētāja-dekodētāja pāris no Holtek pusvadītāja. RF komunikāciju nodrošina 433 MHz ASK raidītāja-uztvērēja pāris.

HT12E ir 12 bitu kodētājs un būtībā paralēlas ievades sērijas izejas kodētājs. No 12 bitiem 8 biti ir adreses biti, kurus var izmantot vairāku uztvērēju kontrolei. Tapas A0-A7 ir adrešu ievades tapas. Oscilatora frekvencei jābūt 3 KHz 5V darbībai. Tad Rosc vērtība būs 1,1 MΩ 5V. Mēs iesūdzam tiesā 9V akumulatoru, un tāpēc Rosc vērtība ir 1 MΩ. Skatiet datu lapu, lai noteiktu precīzu oscilatora frekvenci un rezistoru, kas jāizmanto noteiktam sprieguma diapazonam. AD0-AD3 ir vadības bitu ieejas. Šīs ieejas kontrolēs HT12D dekodētāja D0-D3 izejas. Jūs varat savienot HT12E izvadi ar jebkuru raidītāja moduli, kas pieņem sērijas datus. Šajā gadījumā mēs savienojam izvadi ar 433MHz raidītāja ieejas tapu.

Mums ir četri motori, kurus var vadīt attālināti, no kuriem katrs ir savienots paralēli diferenciālajai piedziņai, kā redzams iepriekšējā blokshēmā. Es gribēju kontrolēt diferenciālās piedziņas motorus ar četrām parasti pieejamām SPST spiedpogām. Bet ir problēma. Mēs nevaram kontrolēt (vai iespējot) vairākus HT12E kodētāja kanālus, izmantojot tikai SPST spiedpogas. Šeit parādās loģikas vārti. Viens 4069 CMOS NOR un viens 4077 NAND veido loģikas draiveri. Katru spiedpogu nospiešanu loģiskā kombinācija ģenerē nepieciešamos signālus uz vairākām kodētāja ievades tapām (tas bija intuitīvs risinājums, nevis kaut kas eksperimentēts, piemēram, "spuldzīte!"). Šo loģisko vārtu izeja ir savienota ar HT12E ieejām un tiek sērijveidā nosūtīta caur raidītāju. Saņemot signālu, HT12D dekodē signālu un attiecīgi izvelk izejas tapas, kas pēc tam darbinās L298N un motorus.

5. solis: RF tālvadības pultiņa izveide

Es izmantoju divus atsevišķus perforatora gabalus tālvadības pultij; viens pogām un otrs loģiskajai shēmai. Visi dēļi ir pilnībā modulāri, tāpēc tos var atvienot bez atkausēšanas. Raidītāja moduļa antenas tapa ir savienota ar ārēju teleskopisko antenu, kas izglābta no veca radio. Bet tam varat izmantot vienu stieples gabalu. Tālvadības pults tieši izmanto 9V bateriju.

Viss bija saspiests nelielā plastmasas kastītē, kuru atradu miskastē. Nav labākais veids, kā izveidot tālvadības pulti, bet tas kalpo mērķim.

6. darbība: tālvadības pults krāsošana

Viss bija iepakots iekšpusē ar spiedpogām, DPDT slēdzi, ieslēgšanas indikatora LED un antenu. Es izurbju dažus caurumus netālu no raidītāja, jo es atklāju, ka pēc ilgstošas darbības tas nedaudz uzsilst. Tātad caurumi nodrošinās zināmu gaisa plūsmu.

Tā bija kļūda, izgriežot augšpusē lielo taisnstūrveida caurumu, nevis četrus. Varbūt es domāju kaut ko citu. Apdarei es izmantoju metāla sudraba krāsu.

7. darbība: šasijas izveide

Kā rovera šasiju es izmantoju veco pastiprinātāja metāla korpusu. Tam bija caurumi, un dažus no tiem vajadzēja paplašināt ar urbi, kas atviegloja motora skavu nostiprināšanu. Jums ir jāatrod kaut kas līdzīgs vai jāizgatavo, izmantojot lokšņu metālu. Taisnleņķa motora skavām (vai L skavām) ir seši skrūvju caurumi. Visa uzstādīšana nebija tik izturīga, jo loksnes biezums bija mazs, bet pietiekami, lai noturētu visu bateriju svaru. Motorus var piestiprināt pie skavām, izmantojot uzgriežņus, kas ir komplektā ar līdzstrāvas motoriem. Motora vārpstai ir vītņots caurums riteņu piestiprināšanai.

Es izmantoju 300 apgr./min līdzstrāvas motorus ar plastmasas pārnesumkārbu. Plastmasas pārnesumkārbas (pārnesumi joprojām ir metāls) motori ir lētāki nekā Džonsona reduktori. Bet tie ātrāk nolietojas un tiem nav tik daudz griezes momenta. Es iesaku jums izmantot Džonsona motorus ar pārnesumiem ar apgriezieniem 500 vai 600. Labam ātrumam nepietiek ar 300 apgriezieniem minūtē.

Katram motoram jābūt pielodētam ar 100 nF keramikas kondensatoriem, lai samazinātu dzirksteles dzinēju iekšpusē. Tas nodrošinās labāku motoru kalpošanas laiku.

8. solis: Šasijas krāsošana

Krāsošana ir vienkārša ar aerosola krāsas kārbām. Visai šasijai izmantoju matētu melnu. Lai iegūtu labāku apdari, metāla korpuss jātīra ar smilšpapīru un jānoņem visi vecie krāsas slāņi. Ilgam mūžam uzklājiet divas kārtas.

9. darbība: pārbaude un apdare

Es biju patiesi satraukts, redzot, ka viss pirmo reizi, kad to pārbaudīju, darbojās nevainojami. Es domāju, ka tā bija pirmā reize, kad kaut kas tāds notika.

Es izmantoju tiffin kastīti, lai turētu vadītāja paneli iekšā. Tā kā viss ir modulārs, montāža ir vienkārša. RF uztvērēja antenas vads bija savienots ar tērauda stiepļu antenu ārpus šasijas.

Viss vienkārši izskatījās lieliski salikts, tieši tā, kā es gaidīju.

10. darbība. Skatiet to darbībā

Iepriekš ir tas, kad es izmantoju roveri, lai pārnēsātu GPS + akselerometra moduli citam projektam. Augšējā panelī ir GPS, akselerometrs, RF raiduztvērējs un mājās gatavots Arduino. Zemāk ir motora vadītāja dēlis. Jūs varat redzēt, kā tur ir ievietotas Pb-Acid baterijas. Viņiem tur ir pietiekami daudz vietas, neskatoties uz to, ka vidū ir tiffīna kastīte.

Skatiet roveru darbībā videoklipā. Video ir nedaudz nestabils, jo es to fotografēju ar tālruni.

11. solis: uzlabojumi

Kā es vienmēr saku, vienmēr ir ko uzlabot. Tas, ko es izveidoju, ir tikai vienkāršs RC roveris. Tas nav pietiekami spēcīgs, lai pārnēsātu svarus, izvairītos no šķēršļiem un arī nebūtu ātrs. RF kontroliera diapazons atklātā telpā ir ierobežots līdz aptuveni 100 metriem. Jums vajadzētu mēģināt atrisināt visus šos trūkumus, kad to veidojat; neatkārtojiet to tikai tad, ja neesat ierobežots, jo ir pieejamas daļas un rīki. Šeit ir daži no maniem uzlabojumu ieteikumiem.

• Izmantojiet Džonsona metāla pārnesumkārbas motorus ar ātrumu 500 vai 600 apgriezieni minūtē, lai panāktu labāku ātruma un griezes momenta līdzsvaru. Tie ir patiešām jaudīgi un var izvadīt līdz 12 kg griezes momentu pie 12 V sprieguma. Bet jums būs nepieciešams saderīgs motora draiveris un baterijas lielām strāvām.
• Motora PWM kontrolei izmantojiet mikrokontrolleru. Tādā veidā jūs varat kontrolēt braucēja ātrumu. Būs nepieciešams īpašs slēdzis ātruma kontrolei tālvadības pults galā.
• Izmantojiet labāku un jaudīgāku radio raidītāju un uztvērēju, lai palielinātu darbības diapazonu.
• Spēcīga šasija, iespējams, izgatavota no alumīnija kopā ar atsperu amortizatoriem.
• Rotējoša robotu platforma robotu roku, kameru un citu lietu piestiprināšanai. Var izgatavot, izmantojot servo šasijas augšpusē.

Es plānoju izveidot sešu riteņu roveri ar visām iepriekš minētajām funkcijām un izmantot kā vispārējas nozīmes roveru platformu. Ceru, ka jums patika šis projekts un kaut ko uzzinājāt. Paldies, ka izlasījāt:)