Upcycled RC Car: 23 Steps (Сүрөттөр менен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2025-01-23 14:51

RC унаалары мен үчүн дайыма толкундануу булагы болуп келген. Алар ылдам, көңүлдүү жана эгер сиз аларды бузсаңыз, кабатыр болбоңуз. Бирок, улгайган, жетилген, RC энтузиастары катары, кичинекей балдар RC машиналары менен ойноп жүргөнүмдү көрө албайм. Менде чоң, чоң кишилер болушу керек. Бул жерде көйгөй пайда болот: чоңдордун RC унаалары кымбат. Интернетте карап жатканда, эң арзанынын баасы 320 доллар, орточо баасы 800 доллардын тегерегинде. Менин компьютерим бул оюнчуктарга караганда арзан!

Бул оюнчуктарга менин мүмкүнчүлүгүм жок экенин билип, мендеги өндүрүүчү мен машинанын баасынын 10дон бир бөлүгүн жасайм деди. Ошентип таштандыларды алтынга айландыруу үчүн жолумду баштадым

Жабдуулар

RC машинасы үчүн керектүү тетиктер төмөнкүлөр:

• Колдонулган RC машинасы
• L293D мотор айдоочусу (DIP формасы)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Радио модулу
• RC учкучсуз батареясы (же башка жогорку ток батареясы)
• LM2596 Бак Конвертерлери (2)
• Зымдар
• Perfboard
• Чакан, ар түрдүү компоненттер (баш казыктары, бурамалуу терминалдар, конденсаторлор ж. Б.)

RC контроллери үчүн керектүү бөлүктөр төмөнкүлөр:

• Колдонулган контроллер (2 аналогдук джойстик болушу керек)
• Arduino Nano
• NRF24L01+ Радио модулу
• Электр зымдары

1 -кадам: Кайра иштетилген казына

Бул долбоор башында болжол менен бир жыл мурун досторум менен компьютердик машинаны хакатон долбоору үчүн жасоону пландап баштаганда башталган (коддоо конкурсу). Менин планым үнөмдөөчү дүкөнгө баруу, мен тапкан эң чоң RC машинасын сатып алуу, ичтерин тазалоо жана аны ESP32 менен алмаштыруу болчу.

Убакыттын тардыгында, мен Саверске чуркадым, RC машинасын сатып алдым жана хакатонго даярдандым. Тилекке каршы, мага керектүү бөлүктөрдүн көбү өз убагында келбегендиктен, долбоорду толугу менен бузууга туура келди.

Ошондон бери, RC машинасы менин төшөгүмдүн астына чаң чогултуп жатат, ушул убакка чейин…

Ыкчам сереп:

Бул долбоордо мен Upcycled RC Car түзүү үчүн колдонулган оюнчук машинаны жана IR контроллерин алмаштырам. Мен ичегилерди ичке киргизем, Arduino Nano -ны имплантациялайм жана экөөнүн ортосунда байланыш үчүн NRF24L01+ радио модулун колдоном.

2 -кадам: Теория

Бир нерсенин кантип иштээрин билүүдөн көрө, анын кантип иштээрин түшүнүү маанилүү

- Кевин Янг 17.05.2020 (мен муну жөн эле түздүм)

Ушуну менен, келгиле, Upcycled RC Car артындагы теория жана электроника жөнүндө сөз баштайлы.

Унаа тарабында биз NRF24L01+, Arduino Nano, L293D мотор айдоочусу, RC автоунаасынын моторлору жана эки Бак конверторун колдонобуз. Бир бак конвертер мотордун кыймылдаткыч чыңалуусун камсыздайт, экинчиси Arduino Nano үчүн 5V берет.

Контроллер тарапта биз NRF24L01+, Arduino Nano жана аналогдук джойстиктерди кайра иштетилген контроллерде колдонобуз.

3 -кадам: NRF24L01+

Баштоодон мурун, мен, балким, бөлмөдөгү пилди түшүндүрүп беришим керек: NRF24L01+. Эгер сиз буга чейин аты менен тааныш эмес болсоңуз, NRF24 - Nordic Semiconductors тарабынан чыгарылган чип. Бул арзан баада, кичине өлчөмдө жана жакшы жазылган документтерге байланыштуу радио байланыш үчүн жаратуучулар коомчулугунда абдан популярдуу.

Ошентип, NRF модулу кантип иштейт? Баштоо үчүн, NRF24L01+ 2.4 ГГц жыштыгында иштейт. Бул Bluetooth жана Wifi иштеген бирдей жыштык (кичине өзгөрүүлөр менен!). Чип Arduino ортосунда SPI, төрт пин байланыш протоколун колдонуп байланышат. Бийлик үчүн NRF24 3.3V колдонот, бирок казыктар дагы 5В чыдамдуу. Бул бизге 5V логикасын колдонгон Arduino Nano, 3.3V логикасын колдонгон NRF24 менен колдонууга мүмкүндүк берет. Дагы бир нече өзгөчөлүктөр төмөнкүдөй.

Белгилүү өзгөчөлүктөр:

• 2.4 ГГц өткөрүү жөндөмүндө иштейт
• Жеткирүү Voltage диапазону: 1.6 - 3.6V
• 5V чыдамдуу
• SPI байланышын колдонот (MISO, MOSI, SCK)
• 5 казыкты алат (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Үзгүлтүктөрдү козгой алабы - IRQ (Бул долбоордо абдан маанилүү!)
• Уйку режими
• 900nA - 12mA керектейт
• Өткөрүү диапазону: ~ 100 метр (географиялык жайгашууга жараша өзгөрөт)
• Баасы: модулга $ 1.20 (Amazon)

Эгерде сиз NRF24L01+жөнүндө көбүрөөк билгиңиз келсе, аягындагы Extra Readings бөлүмүн караңыз

4 -кадам: L293D - Double H -Bridge Motor Driver

Arduino Nano светодиодун иштетүү үчүн жетиштүү токту бере алса да, нано моторду өз алдынча иштете албайт. Ошондуктан, биз моторду башкаруу үчүн атайын айдоочуну колдонушубуз керек. Айдоочу чипи токту бере албагандан тышкары, моторду күйгүзүп жана өчүрүүдөн келип чыккан ар кандай чыңалуудан Ардуинону коргойт.

L293D, төрт H-көпүрө мотор айдоочусун, же жөнөкөй мааниде айтканда, эки моторду алдыга жана артка айдай ала турган чипти салыңыз.

L293D мотордун ылдамдыгын, ошондой эле багытын көзөмөлдөө үчүн H-Bridgesге таянат. Дагы бир өзгөчөлүк - бул Arduino кыймылдаткычтардан өзүнчө бир энергия булагынын иштөөсүнө мүмкүндүк берүүчү электр менен жабдуу.

5 -кадам: Унааны өчүрүү

Жетиштүү теория жана иш жүзүндө курууну баштайлы!

RC машинасы контроллер менен келбегендиктен (аны дүкөндөн эстеп көрүңүз), ички электроника негизинен жараксыз. Ошентип, мен RC машинасын ачып, контролердун тактасын сынык урнага ыргытып жибердим.

Эми баштаардан мурун бир нече жазууларды жазып алуу маанилүү. Белгилей кетчү нерсе, RC машинасынын камсыздоо чыңалуусу. Мен сатып алган унаа литий негизиндеги батареялар кеңири тараганга чейин абдан эски. Бул RC унаасы 9,6 вольттук номиналдуу чыңалуудагы Ni-Mh батареясынан өчүрүлгөнүн билдирет. Бул маанилүү, анткени бул моторлорду иштете турган чыңалуу болот.

6 -кадам: Машина кантип иштейт?

Мен 99% ишеним менен айта алам, менин машинам сиздикине окшош эмес, башкача айтканда, бул бөлүм негизинен жараксыз. Бирок, менин машинамдын бир нече өзгөчөлүктөрүн белгилеп кетүү маанилүү, анткени мен дизайнымды ошого негиздейм.

Руль

Заманбап RC унааларынан айырмаланып, мен модинг жасап жаткан машине айлантуу үчүн сервону колдонбойт. Анын ордуна, менин машинам негизги щеткалуу моторду жана пружиналарды колдонот. Мунун көптөгөн кемчиликтери бар, анткени менде жакшы бурулуштар жок. Бирок, дароо бир пайдасы, мен буруш үчүн эч кандай татаал башкаруу интерфейсинин кереги жок. Мага эмне кылышым керек болсо, моторду белгилүү бир полярдуулук менен иштетүү (кайсы жакка бурулгум келгенине жараша).

Дифференциалдуу Окс

Таң калыштуусу, менин RC машинамда дифференциалдуу огу жана эки башка тиштүү режимдери бар. Бул абдан күлкүлүү, анткени дифференциалдар адатта кичинекей RC унааларында эмес, чыныгы жашоодогу унааларда кездешет. Мен ойлойм, бул машина дүкөндүн текчелеринде турганга чейин, бул жогорку деңгээлдеги RC модели болчу.

7 -кадам: Бийлик маселеси

Функциялары жок болгондуктан, биз бул курулуштун эң маанилүү бөлүгү жөнүндө сүйлөшүшүбүз керек: RC машинасын кантип кубаттайбыз? Тагыраак айтканда: моторлорду айдаш үчүн канча ток керектелет?

Буга жооп берүү үчүн, мен дрондун батарейкасын Бак конвертерине туташтырдым, ал жерден 11В батареяны 9,6В моторго түшүрдүм. Ал жерден мультиметрди 10А ток режимине коюп, схеманы бүтүрдүм. Менин эсептегичимде моторлорго эркин аба айлануу үчүн 300 мА ток керектүү деп жазылган.

Бул көп окшош болбосо да, биз чындап кызыккан өлчөө моторлордун токтоочу агымы. Муну өлчөө үчүн, бурулуп кетпеши үчүн колумду дөңгөлөктөрдүн үстүнө койдум. Мен метримди карасам, ал катуу 1Аны көрсөткөн.

Кыймылдаткычтын мотору болжол менен амп тартыларын билип, токтоп калганда 500 мА тарткан рулду кыймылдаткычтарды сынап көрдүм. Бул билим менен мен бүт системаны RC пилотсуз батареясынан жана эки LM2596 бак конвертеринен өчүрө алам деген жыйынтыкка келдим.

*Эмне үчүн эки тыйындык контроллер? Ооба, ар бир LM2596 3A максималдуу токко ээ. Эгерде мен баарын бир конверттен өчүрүп койсом, анда мен көп ток тартмакмын, демек, менде чоң чыңалуу чукулдары болмок. Дизайн боюнча, Arduino Nano күчү чоң чыңалуу болгондо эс алат. Ошондуктан, мен жүгүн жеңилдетүү жана нанодон мотордон обочолонуу үчүн эки конверторду колдондум.

Бизге керек болгон акыркы маанилүү компонент-бул Li-Po уячасынын чыңалуусун текшерүүчү. Мунун максаты-батарейканын иштөө мөөнөтүн бузбоо үчүн батареяны ашыкча заряддан коргоо (дайыма литий батареясынын уюлдук чыңалуусун 3,5Вдан жогору кармаңыз!)

8 -кадам: RC Car Circuit

Электр энергиясы маселеси чечилбесе, биз азыр схеманы кура алабыз. Жогоруда мен RC машинасы үчүн жасаган схема.

Мен батареянын вольтметр байланышын кошпогондугумду эстен чыгарбаңыз. Вольтметрди колдонуу үчүн балансты туташтыргычты вольтметрдин тийиштүү казыктарына туташтыруу керек. Эгерде сиз буга чейин мындай кылган эмес болсоңуз, Көбүрөөк билүү үчүн Кошумча окуу бөлүмүндө шилтемеленген видеону басыңыз.

Райондогу эскертүүлөр

L293Dдеги иштетүүчү казыктар (1, 9) өзгөрүлмө ылдамдыкка ээ болуу үчүн PWM сигналын талап кылат. Бул аларга Arduino Nanoдогу бир нече казыктарды туташтырууга болот дегенди билдирет. L293Dдеги башка казыктар үчүн эч нерсе болбойт.

NRF24L01+ SPI аркылуу байланышкандыктан, биз анын SPI төөнөгүчтөрүн Arduino Nanoдогу SPI казыктарына туташтырышыбыз керек (андыктан MOSI -> MOSI, MISO -> MISO жана SCK -> SCK туташтырыңыз). NRF24 IRQ пинин Arduino Nano 2 пинге туташтырганымды да белгилей кетүү маанилүү. Бул IRR пини NR24 билдирүү алган сайын ТӨМӨН болуп кетет. Муну билгендиктен, мен үзгүлтүккө учурап, Наного радиону окууну айтам. Бул Nano жаңы маалыматтарды күтүп жатканда башка нерселерди кылууга мүмкүндүк берет.

9 -кадам: PCB

Мен муну модулдук дизайн кылгым келгендиктен, мен перфокартаны жана көптөгөн төөнөгүчтөрдү колдонуп ПХБ түздүм.

10 -кадам: Акыркы туташуулар

ПХБ бүтүп, RC машинасы куурап калганда, мен аллигатор зымдарын колдонуп, бардыгы иштей турганын текшерип көрдүм.

Бардык туташуулар туура экенин текшергенден кийин, мен аллигатор зымдарын чыныгы кабелдер менен алмаштырып, бардык тетиктерди шассиге бекиттим.

Бул жерде, сиз бул макала этап -этабы менен көрсөтмө эмес экенин түшүнгөн чыгарсыз. Бул анын ар бир кадамын жазуу мүмкүн эмес болгондуктан, кийинки инструкцияларга мен машинаны жасоодо үйрөнгөн бир нече кеңештерим менен бөлүшөм.

11 -кадам: Кеңеш 1: Радио модулду жайгаштыруу

RC машинасынын диапазонун жогорулатуу үчүн NRF радио модулун мүмкүн болушунча капталга койдум. Бул радио толкундар ПХБ жана зымдар сыяктуу металлдарды чагылдырат, ошондуктан диапазонду кыскартат. Муну чечүү үчүн мен модулду ПХБнын эң капталына коюп, машинанын корпусунун тешигин кесип, анын жабышып кетишине уруксат бердим.

12 -кадам: Кеңеш 2: Аны модулдук кылгыла

Мени бир нече жолу куткарган дагы бир нерсе, бардыгын баштыктар жана терминалдык блоктор аркылуу туташтыруу. Бул, эгерде компоненттердин бири куурулса, бөлүктөрдү оңой алмаштырууга мүмкүндүк берет (кандайдыр бир себептер менен …).

13 -кадам: Кеңеш 3: Жылыткычтарды колдонуңуз

Менин RC машинамдагы моторлор L293Dди эң чегине чейин түртүп жатышат. Мотор айдоочусу 600 мАга чейин үзгүлтүксүз иштей алат, бирок ал абдан ысык жана тез болот! L293D өзү бышып кетпеши үчүн, кээ бир термикалык паста жана жылыткычтарды кошуу жакшы идея. Бирок, ал тургай, жылыткычтар менен чип дагы эле тийип кетиши мүмкүн. Ошондуктан 2-3 мүнөттөн кийин машинаны муздатуу жакшы.

14 -кадам: RC Controller убактысы

RC машинасы бүткөндөн кийин, биз контроллерди жасай баштайбыз.

RC машинасы сыяктуу эле, мен дагы контроллерди сатып алдым, аны менен бир нерсе кылсам болот деп ойлоп. Таң калыштуусу, контроллер чындыгында IR болуп саналат, андыктан ал түзмөктөрдүн ортосунда байланыш үчүн IR LEDди колдонот.

Бул курулуштун негизги идеясы - баштапкы тактаны контроллердин ичинде сактоо жана анын айланасына Arduino жана NRF24L01+ куруу.

15 -кадам: аналогдук джойстиктин негиздери

Аналогдук джойстикке туташуу, айрыкча, казыктар үчүн эч кандай сынык тактасы жок болгондуктан, оор болушу мүмкүн. Коркпоңуз! Бардык аналогдук джойстиктер бир эле принцип боюнча иштейт жана адатта бир эле пинутага ээ.

Негизи, аналогдук джойстиктер ар кандай багытта жылганда каршылыкты өзгөрткөн эки потенциометр. Мисалы, джойстикти оңго жылдырганыңызда, х огунун потенциометри маанини өзгөртөт. Эми джойстикти алдыга жылдырсаңыз, y огунун потенциометри маанини өзгөртөт.

Муну эске алып, аналогдук джойстиктин астын карасак, 6 огу, х огунун потенциометринде 3, у огунда потенциометрде 3 болот. Болгону 5V менен жерди сырткы казыктарга туташтыруу жана орто пинди Arduinoдогу аналогдук кирүүгө туташтыруу керек.

Потенциометрдин баалуулуктары 512ге эмес, 1024кө картага алынарын унутпаңыз! Бул ар кандай санариптик чыгууларды көзөмөлдөө үчүн Arduinoдогу builtin map () функциясын колдонушубуз керек дегенди билдирет (L293D көзөмөлдөө үчүн колдонуп жаткан PWM сигналы сыяктуу). Бул коддо мурунтан эле жасалган, бирок эгер сиз өзүңүздүн программаңызды жазууну пландап жатсаңыз, муну эстен чыгарбоо керек.

16 -кадам: Controller Connections

NRF24 менен Нанонун ортосундагы байланыштар контроллер үчүн мурдагыдай эле, бирок минус IRQ туташуусу.

Контроллердин схемасы жогоруда көрсөтүлгөн.

Контроллерди өзгөртүү - бул сөзсүз түрдө искусствонун бир түрү. Мен бул ойду сансыз көп жолу айткам, бирок муну кантип жасоо керектигин этап-этабы менен жазуу мүмкүн эмес. Ошентип, мен мурунку кылгандай эле, мен контроллеримди жасап жатканда үйрөнгөндөрүм боюнча бир нече кеңеш берем.

17 -кадам: Кеңеш 1: Бөлүктөрдү колдонуңуз

Контроллерде боштук чындыгында тыгыз, андыктан, эгер сиз машинага башка кирүүлөрдү киргизгиңиз келсе, мурунтан эле бар болгон өчүргүчтөрдү жана баскычтарды колдонуңуз. Контроллерим үчүн мен потенциометрди жана Наного 3 тараптуу которууну коштум.

Дагы бир нерсени эске алуу керек, бул сиздин контролеруңуз. Эгерде pinouts сиздин фантазияңызга туура келбесе, анда сиз аларды дайыма иреттей аласыз!

18 -кадам: Кеңеш 2: Керексиз издерди алып салуу

Биз баштапкы тактаны колдонуп жаткандыктан, аналогдук джойстиктерге жана сиз колдонгон башка сенсорлорго кеткен издердин бардыгын кырып салышыңыз керек. Муну менен сиз күтүлбөгөн жерден сенсордун жүрүм -турумунун болушун алдын аласыз.

Бул кыскартууларды жасоо үчүн, мен жөн эле коробка кескичти колдонуп, чын эле издерди ажыратуу үчүн ПХБны бир нече жолу киргиздим.

19 -кадам: Кеңеш 3: Зымдарды мүмкүн болушунча кыска кармаңыз

Бул кеңеш атайын Arduino менен NRF24 модулунун ортосундагы SPI линиялары жөнүндө сөз болуп жатат, бирок бул башка байланыштарга да тиешелүү. NRF24L01+ интерференцияга өтө сезгич, ошондуктан зымдардан кандайдыр бир ызы -чуу чыкса, ал маалыматты бузат. Бул SPI байланышынын негизги кемчиликтеринин бири. Ошо сыяктуу эле, зымдарды мүмкүн болушунча кыска кармоо менен, сиз бүт контроллерди таза жана уюшкан кыласыз.

20 -кадам: Кеңеш 4: жайгаштыруу! Орнотуу! Орнотуу

Зымдарды мүмкүн болушунча кыска кармоодон тышкары, бул бөлүктөрдүн ортосундагы аралыкты мүмкүн болушунча кыска кармоо дегенди билдирет.

NRF24 жана Arduino орнотула турган жерлерди издеп жүргөндө, аларды бири -бирине жана джойстиктерге мүмкүн болушунча жакын сактоону унутпаңыз.

Дагы бир нерсени эстен чыгарбоо керек - NRF24 модулун кайда коюу керек. Жогоруда айтылгандай, радио толкундары металл аркылуу өтө албайт, андыктан модулду контроллердин жанына орнотуу керек. Бул үчүн, NRF24 капталынан чыгып кетиши үчүн, Dremel менен кичинекей тешикти кесип алдым.

21 -кадам: Код

Балким, бул курулуштун эң маанилүү бөлүгү - бул чыныгы код. Мен комментарийлерди жана бардыгын камтып койдум, андыктан ар бир программаны сап боюнча түшүндүрбөйм.

Муну менен, мен белгилегим келген бир нече маанилүү нерсе, программаларды иштетүү үчүн NRF24 китепканасын жүктөп алуу керек болот. Эгерде сизде китепканалар орнотула элек болсо, кантип билүү үчүн Кошумча окуу бөлүмүндө шилтемеленген окуу куралдарын карап чыгууну сунуштайм. Ошондой эле, L293Dге сигналдарды жөнөтүп жатканда, эч качан багытынын экөөнү тең күйгүзбөңүз. Бул мотордун айдоочусун кыскартып, күйүп кетишине алып келет.

Github-

22 -кадам: Акыркы продукт

Акыры, бир жыл чаң чогулткандан жана 3 жума кол эмгегинен кийин, мен Upcycled RC Car жасоону аяктадым. Мен моюнга алышым керек, бирок ал киришүүдөгү машиналар сыяктуу күчтүү эмес, ал мен ойлогондон алда канча жакшы чыкты. Унаа 40 мүнөттө жүрө алат, ал кубаты түгөнгөнгө чейин жана контроллерден 150 метрге чейин кете алат.

Машинаны жакшыртуу үчүн мен жасай турган бир нече нерсе - L293Dди L298ге, чоңураак, күчтүү мотор айдоочуга алмаштыруу. Мен кыла турган дагы бир нерсе - күчөтүлгөн антенна версиясы үчүн демейки NRF радио модулун алмаштыруу. Бул өзгөртүүлөр моментти жана машинанын диапазонун жогорулатат.

23 -кадам: Кошумча окуу:

NRF24L01+

• Скандинавдык жарым өткөргүчтөрдүн маалымат баракчасы
• SPI байланыш (макала)
• Негизги орнотуу (Видео)
• Терең окуу куралы (макала)
• Өркүндөтүлгөн кеңештер жана амалдар (Video Series)

L293D

• Texas Instruments маалымат жадыбалы
• Терең окуу куралы (макала)