RC Fire Wheel Ground Rover: 11 trinn (med bilder)

2025 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2025-01-13 06:58

Dette er en "Monolith on wheels" (takk til Stanley Kubrick: D)

Det var en av drømmene mine å bygge en fjernstyrt bakk Rover helt siden jeg begynte å tukle med elektronikk, siden trådløse ting alltid har fascinert meg. Jeg hadde ikke fått nok tid og penger til å bygge en før til høyskoleprosjektet. Så jeg bygde en firehjulsrover for mitt siste års prosjekt. I denne instruksen vil jeg forklare hvordan jeg brukte en gammel forsterker til å bygge roveren fra bunnen av og hvordan jeg lager radiokontrolleren.

Dette er en firehjuls bakke -rover, med fire separate drivmotorer. Motordriverkretsen er basert på L298N, og RF -kontrollen er basert på HT12E og HT12D -par fra Holtek halvleder. Den bruker ikke Arduino eller andre mikrokontrollere. Versjonen jeg lagde bruker billig 433 MHz ISM -bånd ASK sender og mottakerpar for trådløs drift. Roveren styres av fire trykknapper, og kjøremetoden som brukes er differensialdrift. Kontrolleren har en rekkevidde på omtrent 100 m i åpent rom. La oss begynne å bygge nå.

(Alle bildene er i høy oppløsning. Åpne dem i ny fane for høy oppløsning.)

Trinn 1: Deler og verktøy påkrevd

• 4 x 10 cm x 4 cm hjul med 6 mm hull (eller de som er kompatible med motorene du har)
• 4 x 12V, 300 eller 500 o / min girmotorer med 6 mm aksel
• 1 x metallskap av passende størrelse (jeg brukte en gammel metallkasse på nytt)
• 4 x L -formede motorklemmer
• 2 x 6V 5Ah, blybatterier
• 1 x 9V batteri
• 1 x L298N Motor Driver Board eller bare IC
• 1 x 433MHz sender
• 2 x 433MHz mottaker (kompatibel)
• 4 x 12 mm trykknapper
• 1 x DC fatkontakt
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolytiske kondensatorer
• 7 x 100nF keramiske kondensatorer
• 4 x 470R motstander
• 1 x 51K motstand (viktig)
• 1 x 680R motstand
• 1 x 1M resisitor (viktig)
• 1 x 7805 eller LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -pins skrueterminaler
• 1 x SPDT vippebryter
• 1 x matt svart maling
• Lysdioder, ledninger, vanlig PCB, IC -kontakter, brytere, borer, Dremel, sandpapir og andre verktøy

Deler som motorer, hjul, klemmer osv. Kan velges i henhold til dine krav.

Trinn 2: Motordriverskjema

HT12D er en 12-biters dekoder som er en seriell inngangsparallell utgangsdekoder. Inngangspinnen til HT12D kobles til en mottaker som har en seriell utgang. Blant de 12 bitene er 8 bits adressebiter, og HT12D vil dekode inngangen hvis bare de innkommende dataene samsvarer med den nåværende adressen. Dette er nyttig hvis du vil bruke mange enheter på samme frekvens. Du kan bruke en 8 -pins DIPswitch for å angi adresseverdien. Men jeg loddet dem direkte til GND som gir adressen 00000000. HT12D drives her på 5V og Rosc -verdien er 51 KΩ. Verdien på motstanden er viktig, ettersom endring av den kan forårsake problemer med dekoding.

Utgangen fra 433MHz-mottakeren er koblet til inngangen til HT12D, og de fire utgangene er koblet til L298 2A dual H-bridge driver. Sjåføren trenger en varmeavleder for riktig varmeavledning da den kan bli veldig varm.

Når jeg trykker på Venstre -knappen på fjernkontrollen, vil jeg at M1 og M2 skal kjøre i en retning motsatt den for M3 og M4 og omvendt for Høyre betjening. For fremoverdrift må alle motorene kjøre i samme retning. Dette kalles differensialdrift og er det som brukes i stridsvogner. Derfor trenger vi ikke bare en pin for å kontrollere, men fire samtidig. Dette kan ikke oppnås med SPST -trykknapper som jeg har, med mindre du har noen SPDT -brytere eller en joystick. Du vil forstå dette ved å se på logikkbordet vist ovenfor. Den nødvendige logikken oppnås ved senderenden i neste trinn.

Hele oppsettet drives av to 6V, 5Ah bly-syrebatterier i seriekonfigurasjon. På denne måten har vi god plass til å plassere batteriene inne i chassiset. Men det blir bedre hvis du finner Li-Po-batterier i området 12V. En DC-fatkontakt brukes til å koble Pb-Acid-batteriene til en ekstern lader. 5V for HT12D genereres ved hjelp av en 7805 -regulator.

Trinn 3: Bygg motorføreren

Jeg brukte et perfboard til lodding av alle komponentene. Først plasser komponentene på en måte det er lettere å lodde dem uten å bruke mange hoppere. Dette er et spørsmål om erfaring. Når plasseringen er tilfredsstillende, loddes bena og kuttes bort overflødige deler. Nå er det tid for ruting. Du har kanskje brukt auto-router-funksjonen på mange PCB-designprogrammer. Du er ruteren her. Bruk logikken din for best ruting med minimal bruk av hoppere.

Jeg brukte en IC -kontakt for RF -mottakeren i stedet for å lodde den direkte, fordi jeg kan bruke den senere. Hele brettet er modulært slik at jeg enkelt kan demontere dem om nødvendig senere. Å være modulær er en av mine hangere.

Trinn 4: RF -fjernkontroll skjematisk

Dette er en 4 -kanals RF -fjernkontroll for roveren. Fjernkontrollen er basert på HT12E og HT12D, 2^12-serien encoder-decoder pair fra Holtek halvleder. RF-kommunikasjonen er muliggjort av 433MHz ASK sender-mottakerpar.

HT12E er en 12-bits encoder og i utgangspunktet en parallell input-seriell utgangskoder. Av 12 bits er 8-bits adressebiter som kan brukes til å kontrollere flere mottakere. Pinnene A0-A7 er adresseinngangspinnene. Oscillatorfrekvensen bør være 3 KHz for 5V drift. Da vil Rosc -verdien være 1,1 MΩ for 5V. Vi saksøker 9V batteri, og derfor er Rosc -verdien 1 MΩ. Se databladet for å bestemme eksakt oscillatorfrekvens og motstand som skal brukes for et bestemt spenningsområde. AD0-AD3 er kontrollbitinngangene. Disse inngangene vil kontrollere D0-D3-utgangene til HT12D-dekoderen. Du kan koble utgangen til HT12E til en hvilken som helst sendermodul som godtar serielle data. I dette tilfellet kobler vi utgangen til inngangspinnen til 433MHz senderen.

Vi har fire motorer til å fjernstyre, hvorav hver to er koblet parallelt for differensialdrift som sett i det forrige blokkdiagrammet. Jeg ønsket å kontrollere motorene for differensialdrift med fire SPST-knapper som er tilgjengelige. Men det er et problem. Vi kan ikke kontrollere (eller aktivere) flere kanaler i HT12E-koderen med bare SPST-knapper. Det er her de logiske portene spiller inn. En 4069 CMOS NOR og en 4077 NAND danner logikkdriveren. For hvert trykk på trykknappene genererer den logiske kombinasjonen nødvendige signaler på flere inngangspinner på koderen (dette var en intuitiv løsning, snarere enn noe som ble eksperimentert, som en "lyspære!"). Utgangen fra disse logiske portene er koblet til inngangene til HT12E og sendes serielt gjennom senderen. Ved mottak av signalet vil HT12D dekode signalet og trekke utgangspinnene tilsvarende som deretter driver L298N og motorene.

Trinn 5: Bygg RF Remote Cotroller

Jeg brukte to separate perfboardstykker til fjernkontrollen; en for knappene og en for logikkretsen. Alle brettene er fullt modulære og kan derfor tas av uten avlodding. Antennepinnen på sendermodulen er koblet til en ekstern teleskopisk antenne som er reddet fra en gammel radio. Men du kan bruke ett stykke tråd til det. Fjernkontrollen bruker 9V batteri direkte.

Alt ble stappet ned i en liten plastboks jeg fant i søppelboksen. Ikke den beste måten å lage en fjernkontroll på, men det tjener formålet.

Trinn 6: Maling av fjernkontrollen

Alt var pakket inne med trykknappene, DPDT-bryteren, indikatorlampen for på og antennen avslørt. Jeg boret noen hull i nærheten av senderen er plassert fordi jeg fant at den blir litt varm etter langvarig drift. Så hullene vil gi litt luftstrøm.

Det var en feil å kutte det store rektangulære hullet på toppen i stedet for de små fire. Jeg har kanskje tenkt på noe annet. Jeg brukte metallisk sølvmaling til finish.

Trinn 7: Bygg chassiset

Jeg brukte en gammel forsterker -metallkapsling som chassiset til roveren. Den hadde hull under, og måtte utvide noen av dem med en borer, noe som gjorde det enkelt å feste motorklemmene. Du må finne noe lignende eller lage en ved hjelp av plater. De rettvinklede motorklemmene (eller L -klemmene) har seks skruehull hver. Hele oppsettet var ikke så solid ettersom platetykkelsen var liten, men nok til å holde hele vekten på batterier og alt. Motorene kan festes til klemmene ved å bruke mutrene som følger med DC -girmotorene. Motorakselen har et gjenget hull for å feste hjulene.

Jeg brukte 300 o / min likestrømsmotorer med girkasse i plast. Girkasser i plast (girene er fremdeles av metall) er billigere enn Johnson -girmotorer. Men de slites ut raskere og har ikke så mye dreiemoment. Jeg foreslår at du bruker Johnson -girmotorer med RPM 500 eller 600. 300 RPM er ikke nok for god hastighet.

Hver motor må loddes med 100 nF keramiske kondensatorer for å redusere kontaktgnister inne i motorene. Det vil sikre bedre levetid for motorene.

Trinn 8: Maling av chassiset

Maling er enkelt med sprayboks. Jeg brukte matt svart for hele chassiset. Du må rengjøre metallhuset med sandpapir og fjerne gamle malingslag for bedre finish. Påfør to strøk for lang levetid.

Trinn 9: Testing og etterbehandling

Jeg var veldig spent på å se at alt fungerte feilfritt første gang jeg testet det. Jeg tror det var første gang noe slikt skjedde.

Jeg brukte en tiffinkasse for å holde førerkortet inne. Siden alt er modulært, er montering enkel. Antennekabelen til RF -mottakeren var koblet til en ståltrådantenne utenfor chassiset.

Alt så bra ut når det ble satt sammen, akkurat som jeg forventet.

Trinn 10: Se det i bruk

Ovenfor er da jeg brukte roveren til å bære en GPS + akselerometer -modul for et annet prosjekt. På det øverste brettet er GPS, akselerometer, RF -mottaker og en hjemmelaget Arduino. Under er brettet til motorføreren. Du kan se hvordan du plasserte Pb-Acid-batteriene der. Det er nok plass til dem der til tross for at de har tiffinkassen i midten.

Se roveren i aksjon i videoen. Videoen er litt rystet da jeg skjøt den med telefonen min.

Trinn 11: Forbedringer

Som jeg alltid sier, er det alltid rom for forbedringer. Det jeg lagde er bare en grunnleggende RC -rover. Det er ikke kraftig nok til å bære vekter, unnslippe hindringer, og ikke fort heller. RF -kontrollerens rekkevidde er begrenset til rundt 100 meter i åpent rom. Du bør prøve å løse alle disse ulempene når du bygger en; ikke bare repliker det, med mindre du er begrenset av tilgjengeligheten av deler og verktøy. Her er noen av mine forbedringsforslag til deg.

• Bruk Johnson metallgirkassemotorer på 500 eller 600 o / min for bedre balanse mellom turtall og dreiemoment. De er virkelig kraftige og kan levere opptil 12 kg dreiemoment ved 12V. Men du trenger en kompatibel motordriver og batterier for høye strømmer.
• Bruk en mikrokontroller for PWM -kontroll av motoren. På denne måten kan du kontrollere hastigheten på roveren. Trenger en dedikert bryter for hastighetskontroll i enden av fjernkontrollen.
• Bruk en bedre og kraftig radiosender og mottakerpar for økt rekkevidde.
• Et sterkt chassis sannsynligvis laget av aluminium, sammen med fjærstøtdempere.
• En roterende robotplattform for å feste robotarmer, kameraer og andre ting. Kan lages med en servo på toppen av chassiset.

Jeg planlegger å bygge en 6 -hjuls rover med alle funksjonene nevnt ovenfor, og å bli brukt som en generell rover -plattform. Håper du likte dette prosjektet og lærte noe. Takk for at du leste:)