RC bốn bánh trên mặt đất: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Đây là "Đá khối trên bánh xe" (cảm ơn Stanley Kubrick: D)

Đó là một trong những giấc mơ của tôi là chế tạo một chiếc máy dò mặt đất được điều khiển từ xa kể từ khi tôi bắt đầu mày mò với thiết bị điện tử, những thứ không dây becasue luôn khiến tôi mê mẩn. Tôi đã không có đủ thời gian và tiền bạc để xây dựng một cái cho đến khi cho dự án đại học của tôi. Vì vậy, tôi đã chế tạo một chiếc xe leo núi cho dự án năm cuối của mình. Trong phần hướng dẫn này, tôi sẽ giải thích cách tôi sử dụng vỏ của bộ khuếch đại cũ để xây dựng bộ định tuyến từ đầu và cách tạo bộ điều khiển vô tuyến.

Đây là một chiếc xe du lịch trên mặt đất bốn bánh, với bốn động cơ dẫn động riêng biệt. Mạch điều khiển động cơ dựa trên L298N và điều khiển RF dựa trên cặp HT12E và HT12D từ chất bán dẫn Holtek. Nó không sử dụng Arduino hoặc bất kỳ bộ vi điều khiển nào khác. Phiên bản tôi thực hiện sử dụng bộ phát và nhận ASK băng tần 433 MHz ISM giá rẻ cho hoạt động không dây. Xe được điều khiển bởi bốn nút nhấn và phương pháp lái xe được sử dụng là truyền động vi sai. Bộ điều khiển có phạm vi khoảng 100 m trong không gian mở. Hãy bắt đầu xây dựng ngay bây giờ.

(Tất cả hình ảnh đều có độ phân giải cao. Mở chúng trong tab mới để có độ phân giải cao.)

Bước 1: Các bộ phận và công cụ cần thiết

• Bánh xe 4 x 10 cm x 4 cm có lỗ 6 mm (hoặc những bánh xe tương thích với động cơ bạn có)
• Động cơ giảm tốc 4 x 12V, 300 hoặc 500 RPM với trục 6 mm
• 1 x Vỏ kim loại có kích thước phù hợp (Tôi đã sử dụng lại vỏ kim loại cũ)
• 4 x kẹp động cơ hình chữ L
• 2 x 6V 5Ah, ắc quy axit-chì
• 1 x 9V Pin
• 1 x Bảng điều khiển động cơ L298N hoặc IC trần
• Máy phát 1 x 433MHz
• Bộ thu 2 x 433MHz (tương thích)
• Nút đẩy 4 x 12 mm
• 1 x Giắc cắm thùng DC
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• Tụ điện điện phân 4 x 100uF
• Tụ gốm 7 x 100nF
• Điện trở 4 x 470R
• Điện trở 1 x 51K (quan trọng)
• Điện trở 1 x 680R
• 1 x 1M Resisitor (quan trọng)
• 1 x 7805 hoặc LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• Đầu nối trục vít 3 x 2pin
• 1 x SPDT Rocker Switch
• 1 x Sơn đen mờ
• Đèn LED, dây điện, PCB thông thường, ổ cắm IC, công tắc, máy khoan, Dremel, giấy cát và các công cụ khác

Các bộ phận như động cơ, bánh xe, kẹp, vv có thể được lựa chọn theo yêu cầu của bạn.

Bước 2: Sơ đồ trình điều khiển động cơ

HT12D là bộ giải mã 12 bit là bộ giải mã đầu ra song song đầu vào nối tiếp. Chân đầu vào của HT12D sẽ được kết nối với bộ thu có đầu ra nối tiếp. Trong số 12 bit, 8 bit là bit địa chỉ và HT12D sẽ giải mã đầu vào nếu chỉ khi dữ liệu đến khớp với địa chỉ hiện tại của nó. Điều này rất hữu ích nếu bạn muốn vận hành nhiều thiết bị trong cùng một tần số. Bạn có thể sử dụng một DIPswitch 8 chân để thiết lập giá trị địa chỉ. Nhưng tôi đã hàn chúng trực tiếp với GND tạo ra địa chỉ 00000000. HT12D ở đây hoạt động ở 5V và giá trị Rosc là 51 KΩ. Giá trị của điện trở rất quan trọng vì việc thay đổi nó có thể gây ra vấn đề với việc giải mã.

Đầu ra của bộ thu 433MHz được kết nối với đầu vào của HT12D và bốn đầu ra được kết nối với trình điều khiển cầu H kép L298 2A. Người lái xe cần một bộ tản nhiệt để tản nhiệt thích hợp vì nó có thể trở nên rất nóng.

Khi tôi nhấn nút Trái trên điều khiển từ xa, tôi muốn M1 và M2 chạy theo hướng ngược lại với hướng của M3 và M4 và ngược lại đối với thao tác Phải. Đối với hoạt động Chuyển tiếp, tất cả các động cơ sẽ phải chạy theo cùng một hướng. Đây được gọi là ổ đĩa vi sai và là thứ được sử dụng trong xe tăng chiến đấu. Do đó, chúng tôi không chỉ cần một pin để điều khiển mà còn bốn chân cùng một lúc. Điều này không thể đạt được bằng các nút nhấn SPST mà tôi đã có, trừ khi bạn có một số công tắc SPDT hoặc cần điều khiển. Bạn sẽ hiểu điều này bằng cách nhìn vào bảng logic được hiển thị ở trên. Logic yêu cầu đạt được ở đầu phát trong bước tiếp theo.

Toàn bộ thiết lập được cung cấp bởi hai pin Axit-chì 6V, 5Ah trong cấu hình nối tiếp. Bằng cách này, chúng ta sẽ có nhiều chỗ để đặt pin bên trong khung máy. Nhưng sẽ tốt hơn nếu bạn có thể tìm thấy pin Li-Po trong phạm vi 12V. Giắc cắm thùng DC được sử dụng để kết nối pin Pb-Acid với bộ sạc bên ngoài. 5V cho HT12D được tạo ra bằng bộ điều chỉnh 7805.

Bước 3: Xây dựng Trình điều khiển động cơ

Tôi đã sử dụng một tấm đục lỗ để hàn tất cả các thành phần. Đầu tiên, hãy đặt các thành phần theo cách dễ hàn hơn mà không cần sử dụng nhiều dây nối. Đây là một vấn đề kinh nghiệm. Khi vị trí đã đạt yêu cầu, hãy hàn các chân và cắt bỏ các phần thừa. Bây giờ là lúc để định tuyến. Bạn có thể đã sử dụng tính năng bộ định tuyến tự động trên nhiều phần mềm thiết kế PCB. Bạn là bộ định tuyến ở đây. Sử dụng logic của bạn để định tuyến tốt nhất với việc sử dụng tối thiểu jumper.

Tôi đã sử dụng một ổ cắm IC cho bộ thu RF thay vì hàn trực tiếp nó, vì vậy tôi có thể sử dụng lại nó sau này. Toàn bộ bảng là mô-đun để tôi có thể tháo rời chúng dễ dàng nếu cần thiết sau này. Mô-đun là một trong những thiên hướng của tôi.

Bước 4: Sơ đồ điều khiển từ xa RF

Đây là bộ điều khiển từ xa 4 kênh RF cho rover. Bộ điều khiển từ xa dựa trên HT12E và HT12D, cặp bộ mã hóa-giải mã sê-ri 2 ^ 12 từ chất bán dẫn Holtek. Giao tiếp RF được thực hiện nhờ cặp máy phát - nhận ASK 433MHz.

HT12E là bộ mã hóa 12 bit và về cơ bản là bộ mã hóa đầu ra nối tiếp đầu vào song song. Trong số 12 bit, 8 bit là các bit địa chỉ có thể được sử dụng để điều khiển nhiều máy thu. Các chân A0-A7 là các chân đầu vào địa chỉ. Tần số dao động phải là 3 KHz để hoạt động 5V. Khi đó giá trị Rosc sẽ là 1,1 MΩ cho 5V. Chúng tôi đang kiện pin 9V và do đó giá trị Rosc là 1 MΩ. Tham khảo biểu dữ liệu để xác định tần suất dao động chính xác và điện trở được sử dụng cho một dải điện áp cụ thể. AD0-AD3 là các đầu vào bit điều khiển. Các đầu vào này sẽ điều khiển các đầu ra D0-D3 của bộ giải mã HT12D. Bạn có thể kết nối đầu ra của HT12E với bất kỳ mô-đun máy phát nào chấp nhận dữ liệu nối tiếp. Trong trường hợp này, chúng tôi kết nối đầu ra với chân đầu vào của bộ phát 433MHz.

Chúng tôi có bốn động cơ để điều khiển từ xa, trong đó mỗi động cơ được kết nối song song để truyền động vi sai như đã thấy trong sơ đồ khối trước. Tôi muốn điều khiển động cơ cho bộ truyền động vi sai bằng bốn nút nhấn SPST thường có sẵn. Nhưng có một vấn đề. Chúng tôi không thể điều khiển (hoặc bật) nhiều kênh của bộ mã hóa HT12E chỉ bằng các nút nhấn SPST. Đây là nơi các cổng logic phát huy tác dụng. Một 4069 CMOS NOR và một 4077 NAND tạo thành trình điều khiển logic. Đối với mỗi lần nhấn các nút nhấn, tổ hợp logic tạo ra các tín hiệu cần thiết trên nhiều chân đầu vào của bộ mã hóa (đây là một giải pháp trực quan, thay vì một thứ gì đó được tạo ra bởi thử nghiệm, như "bóng đèn!"). Đầu ra của các cổng logic này được kết nối với đầu vào của HT12E và được gửi nối tiếp qua bộ phát. Khi nhận được tín hiệu, HT12D sẽ giải mã tín hiệu và kéo các chân đầu ra tương ứng, sau đó sẽ dẫn động L298N và động cơ.

Bước 5: Xây dựng Bộ điều khiển từ xa RF

Tôi đã sử dụng hai miếng ván đục lỗ riêng biệt cho bộ điều khiển từ xa; một cho các nút và một cho mạch logic. Tất cả các bảng đều được thiết kế theo mô-đun hoàn toàn và do đó có thể được tháo rời mà không có bất kỳ sự hư hỏng nào. Chân ăng-ten của mô-đun máy phát được kết nối với một ăng-ten kính thiên văn bên ngoài được tận dụng tạo thành một đài phát thanh cũ. Nhưng bạn có thể sử dụng một đoạn dây cho nó. Bộ điều khiển từ xa sử dụng pin 9V trực tiếp.

Tất cả mọi thứ đều được nhét vào một hộp nhựa nhỏ mà tôi tìm thấy trong hộp rác. Không phải là cách tốt nhất để tạo một bộ điều khiển từ xa, nhưng nó phục vụ cho mục đích.

Bước 6: Sơn Bộ điều khiển từ xa

Mọi thứ được gói gọn bên trong với các nút nhấn, công tắc DPDT, đèn LED báo nguồn và ăng-ten lộ ra ngoài. Tôi đã khoan một vài lỗ gần máy phát được đặt vì tôi thấy nó bị nóng lên một chút sau khi hoạt động kéo dài. Vì vậy, các lỗ sẽ cung cấp một số luồng không khí.

Đó là một sai lầm khi cắt lỗ hình chữ nhật lớn trên đỉnh thay vì bốn lỗ nhỏ. Tôi có thể đã suy nghĩ điều gì đó khác. Tôi đã sử dụng sơn màu bạc kim loại để hoàn thiện.

Bước 7: Xây dựng khung gầm

Tôi đã sử dụng một vỏ bọc kim loại bộ khuếch đại cũ làm khung của rover. Nó có các lỗ bên dưới và phải nới rộng một số lỗ bằng máy khoan, điều này giúp cho việc cố định các kẹp động cơ trở nên dễ dàng. Bạn phải tìm một cái gì đó tương tự hoặc để làm một cái bằng kim loại tấm. Kẹp động cơ góc phải (hoặc kẹp L) có sáu lỗ vít mỗi cái. Toàn bộ thiết lập không chắc chắn vì độ dày tấm nhỏ, nhưng đủ để chứa tất cả trọng lượng của pin và tất cả. Các động cơ có thể được gắn vào các kẹp bằng cách sử dụng các đai ốc đi kèm với động cơ giảm tốc DC. Trục động cơ có lỗ ren để gắn các bánh xe.

Tôi đã sử dụng động cơ giảm tốc DC 300 vòng / phút với hộp bánh răng bằng nhựa. Động cơ hộp số bằng nhựa (bánh răng vẫn là kim loại) rẻ hơn động cơ giảm tốc của Johnson. Nhưng chúng sẽ bị mòn nhanh hơn và không có nhiều mô-men xoắn như vậy. Tôi khuyên bạn nên sử dụng động cơ giảm tốc Johnson có RPM 500 hoặc 600. 300 RPM là không đủ để có tốc độ tốt.

Mỗi động cơ phải được hàn với tụ gốm 100 nF để giảm tia lửa điện tiếp xúc bên trong động cơ. Điều đó sẽ đảm bảo tuổi thọ của động cơ tốt hơn.

Bước 8: Sơn khung xe

Vẽ tranh dễ dàng với bình sơn xịt. Tôi đã sử dụng màu đen mờ cho toàn bộ khung xe. Bạn cần làm sạch phần thân kim loại bằng giấy nhám và loại bỏ các lớp sơn cũ để hoàn thiện tốt hơn. Áp dụng hai lớp để có tuổi thọ lâu dài.

Bước 9: Kiểm tra và hoàn thiện

Tôi thực sự vui mừng khi thấy mọi thứ hoạt động hoàn hảo ngay lần đầu tiên tôi thử nghiệm. Tôi nghĩ đó là lần đầu tiên chuyện như vậy xảy ra.

Tôi đã sử dụng một hộp tiffin để đựng bảng điều khiển bên trong. Vì mọi thứ đều là mô-đun, nên việc lắp ráp rất dễ dàng. Dây ăng ten của máy thu RF được kết nối với một ăng ten dây thép bên ngoài khung máy.

Mọi thứ chỉ trông tuyệt vời khi lắp ráp, đúng như tôi mong đợi.

Bước 10: Xem hoạt động

Trên đây là khi tôi sử dụng rover để mang mô-đun GPS + Gia tốc kế cho một dự án khác. Trên bảng trên cùng là GPS, gia tốc kế, bộ thu phát RF và một Arduino tự chế. Bên dưới là bảng điều khiển động cơ. Bạn có thể thấy cách đặt pin Pb-Acid ở đó. Có đủ không gian cho họ ở đó mặc dù có hộp tiffin ở giữa.

Xem rover đang hoạt động trong video. Video hơi rung khi tôi quay bằng điện thoại.

Bước 11: Cải tiến

Như tôi luôn nói, luôn có chỗ để cải thiện. Những gì tôi làm chỉ là một chiếc RC rover cơ bản. Nó không đủ mạnh để mang tạ, tránh chướng ngại vật và cũng không nhanh. Phạm vi bộ điều khiển RF được giới hạn trong khoảng 100 mét trong không gian mở. Bạn nên cố gắng giải quyết tất cả những nhược điểm này khi bạn xây dựng một; không chỉ sao chép nó, trừ khi bạn bị giới hạn bởi tính sẵn có của các bộ phận và công cụ. Đây là một số gợi ý cải tiến của tôi dành cho bạn.

• Sử dụng động cơ hộp số kim loại Johnson 500 hoặc 600 vòng / phút để cân bằng tốc độ-mô-men xoắn tốt hơn. Chúng thực sự mạnh mẽ và có thể tạo ra mô-men xoắn lên đến 12 Kg ở 12V. Nhưng bạn sẽ cần một trình điều khiển động cơ tương thích và pin cho dòng điện cao.
• Sử dụng bộ vi điều khiển để điều khiển PWM của động cơ. Bằng cách này, bạn có thể kiểm soát tốc độ của rover. Sẽ cần một công tắc chuyên dụng để điều khiển tốc độ ở đầu điều khiển từ xa.
• Sử dụng cặp máy thu và máy phát radio tốt hơn và mạnh mẽ hơn để tăng phạm vi hoạt động.
• Khung xe chắc chắn có lẽ được làm từ nhôm, cùng với giảm xóc lò xo.
• Một bệ rô-bốt xoay để gắn cánh tay rô-bốt, máy ảnh và những thứ khác. Có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một servo trên đỉnh của khung.

Tôi dự định chế tạo một chiếc xe lăn 6 bánh với tất cả các tính năng được đề cập ở trên và được sử dụng làm nền tảng cho người lái xe mục đích chung. Hy vọng bạn thích dự án này và học được điều gì đó. Cảm ơn vì đã đọc:)