HackerBoxes 0013: Autosport: 12 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

AUTOSPORT: I denne måned udforsker HackerBox Hackers bilelektronik. Denne instruktion indeholder oplysninger om arbejde med HackerBoxes #0013. Hvis du gerne vil modtage en kasse som denne lige til din postkasse hver måned, er det nu tid til at abonnere på HackerBoxes.com og deltage i revolutionen!

Emner og læringsmål for denne HackerBox:

• Tilpasning af NodeMCU til Arduino
• Montering af et 2WD bilsæt
• Tilslutning af en NodeMCU til styring af et 2WD -bilsæt
• Kontrol af en NodeMCU over WiFi ved hjælp af Blynk
• Brug af sensorer til autonom navigation
• Arbejde med Automotive On-board Diagnostics (OBD)

HackerBoxes er den månedlige abonnementskassetjeneste til DIY -elektronik og computerteknologi. Vi er hobbyfolk, producenter og eksperimenterende. Hack planeten!

Trin 1: HackerBoxes 0013: Kasseindhold

• HackerBoxes #0013 Samlbart referencekort
• 2WD bilchassis sæt
• NodeMCU WiFi -processormodul
• Motorskærm til NodeMCU
• Jumperblok til motorskærm
• Batterikasse (4 x AA)
• HC-SR04 ultralydssensor
• TCRT5000 IR -refleksivitetssensorer
• DuPont hun-hun-jumpere 10 cm
• To røde lasermoduler
• Mini-ELM327 indbygget diagnostik (OBD)
• Eksklusivt HackerBoxes Racing -mærkat

Nogle andre ting, der vil være nyttige:

• Fire AA -batterier
• Dobbeltsidet skumtape eller velcrobånd
• microUSB -kabel
• Smart telefon eller tablet
• Computer med Arduino IDE

Vigtigst af alt har du brug for en følelse af eventyr, DIY -ånd og hacker -nysgerrighed. Hardcore hobbyistelektronik er ikke altid let, men når du vedvarer og nyder eventyret, kan der være stor tilfredshed ved at holde ud og få dine projekter til at fungere. Bare tag hvert trin langsomt, vær opmærksom på detaljerne, og tøv ikke med at bede om hjælp.

Trin 2: Automotive elektronik og selvkørende biler

Automotive elektronik er alle elektroniske systemer, der bruges i vejkøretøjer. Disse omfatter carputere, telematik, underholdningssystemer i bilen og så videre. Bilelektronik stammer fra behovet for at styre motorer. De første blev brugt til at styre motorfunktioner og blev omtalt som motorstyringsenheder (ECU). Da elektroniske kontroller begyndte at blive brugt til flere bilapplikationer, fik akronymet ECU den mere generelle betydning af "elektronisk styreenhed", og derefter blev der udviklet specifikke ECU'er. Nu er ECU'er modulære. To typer omfatter motorstyringsmoduler (ECM) eller transmissionskontrolmoduler (TCM). En moderne bil kan have op til 100 ECU.

Radiostyrede biler (R/C-biler) er biler eller lastbiler, der kan styres på afstand ved hjælp af en specialiseret sender eller fjernbetjening. Udtrykket "R/C" er blevet brugt til at betyde både "fjernstyret" og "radiostyret", men almindelig brug af "R/C" i dag refererer normalt til køretøjer, der styres af et radiofrekvensforbindelse.

En autonom bil (førerløs bil, selvkørende bil, robotbil) er et køretøj, der er i stand til at mærke sit miljø og navigere uden menneskeligt input. Autonome biler kan registrere omgivelser ved hjælp af en række forskellige teknikker såsom radar, lidar, GPS, kilometertæller og computersyn. Avancerede kontrolsystemer fortolker sensoriske oplysninger for at identificere passende navigationsstier samt forhindringer og relevant skiltning. Autonome biler har kontrolsystemer, der er i stand til at analysere sensoriske data for at skelne mellem forskellige biler på vejen, hvilket er meget nyttigt i planlægningen af en vej til den ønskede destination.

Trin 3: Arduino til NodeMCU

NodeMCU er en open source IoT -platform. Det inkluderer firmware, der kører på ESP8266 Wi-Fi SoC fra Espressif Systems og hardware baseret på ESP-12-modulet.

Arduino IDE kan nu let udvides til at understøtte programmering af NodeMCU -moduler, som om de var enhver anden Arduino -udviklingsplatform.

For at starte skal du sørge for at have Arduino IDE installeret (www.arduino.cc) samt drivere til den relevante Serial-USB-chip på det NodeMCU-modul, du bruger. I øjeblikket inkluderer de fleste NodeMCU-moduler CH340 Serial-USB-chippen. Producenten af CH340 -chips (WCH.cn) har drivere til rådighed for alle populære operativsystemer. Tjek Googles oversættelsesside for deres websted.

Kør Ardino IDE, gå ind i præferencer, og find feltet til indtastning af "Yderligere bestyrelsesmanager -webadresser"

Indsæt denne webadresse:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

For at installere Board Manager til ESP8266.

Efter installationen skal du lukke IDE'en og derefter starte den igen.

Tilslut nu NodeMCU -modulet til din computer ved hjælp af et microUSB -kabel (som det bruges af de fleste mobiltelefoner og tablets).

Vælg korttypen i Arduino IDE som NodeMCU 1.0

Vi kan altid lide at indlæse og teste blink -demoen på et nyt Arduino -kort, bare for at få en vis tillid til, at alt fungerer korrekt. NodeMCU er ingen undtagelse, men du skal ændre LED -stiften fra pin13 til pin16, før du kompilerer og uploader. Sørg for, at denne hurtige test fungerer korrekt, før du går videre til noget mere kompliceret med Arduino NodeMCU.

Her er en instruerbar, der går over installationsprocessen for Arduino NodeMCU med nogle forskellige applikationseksempler. Det er lidt på afveje fra målet her, men det kan være nyttigt at se på et andet synspunkt, hvis du sidder fast.

Trin 4: 2WD bilchassis

2WD bilchassis sæt indhold:

• Aluminium chassis (farverne varierer)
• To FM90 DC -motorer
• To hjul med gummidæk
• Freewheel Caster
• Monteringshardware
• Monteringshardware

FM90 DC -motorerne ligner mikroservoer, fordi de er bygget i samme plasthus som almindelige mikroservoer, f.eks. FS90, FS90R eller SG92R. FM90 er dog ikke en servo. FM90 er en DC-motor med et plastgear.

FM90 -motorens hastighed styres af pulsbreddemodulerende (PWM) strømledningerne. Retningen styres ved at skifte strømpolaritet som med enhver børstet DC -motor. FM90 kan køre på 4-6 Volt DC. Selv om den er lille, trækker den nok strøm til, at den ikke skal drives direkte fra en mikrokontrollerstift. En motorfører eller H-bro skal bruges.

FM90 DC Motorspecifikationer:

• Dimensioner: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 "x 0,49" x 1,2"
• Spline Count: 21
• Vægt: 8,4 g
• Ingen belastningshastighed: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Kørestrøm (uden belastning): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Peak Stall Torque (4.8v): 1,3 kg/cm/18,09 oz/in
• Peak Stall Torque (6v): 1,5 kg/cm/20,86 oz/in
• Staldstrøm: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Trin 5: Bilchassis: Mekanisk samling

Bilchassiset kan let samles i henhold til dette diagram.

Bemærk, at der er to små poser hardware. Den ene omfatter monteringshardware med seks messing 5 mm-M3 afstandsstykker sammen med matchende skruer og møtrikker. Denne monteringshardware kan være nyttig i senere trin med montering af controllere, sensorer og andre ting på chassiset.

Til dette trin vil vi bruge monteringshardwaren, som omfatter:

• Fire tynde M2x8 bolte og små matchende møtrikker til fastgørelse af motorerne
• Fire tykkere M3x10 bolte og større matchende møtrikker til fastgørelse af hjulet
• To PB2.0x8 skruer med grove gevind til fastgørelse af hjulene på motorerne

Bemærk, at FM90 -motorerne er orienteret således, at trådledningerne strækker sig fra bagsiden af det samlede chassis.

Trin 6: Bilchassis: Tilføj power pack og controller

ESP-12E motorafskærmningskortet understøtter direkte tilslutning af NodeMCU-modulet. Motorafskærmningen indeholder en L293DD-push-pull-motordriverchip (datablad). Motorkablets ledninger skal forbindes til A+/A- og B+/B- skrueterminalerne på motorafskærmningen (efter fjernelse af stik). Batterikablerne skal forbindes til batteriets indgangsskrueterminaler.

Hvis et af hjulene drejer i den forkerte retning, kan ledningerne til den tilsvarende motor byttes ved skrueterminalerne, eller retningsbitten kan vendes i koden (næste trin).

Der er en afbryderknap i plast på motorskærmen for at aktivere batteriindgangsforsyningen. Jumperblokken kan bruges til at lede strøm til NodeMCU fra motorskærmen. Uden jumperblokken installeret kan NodeMCU strømforsynes fra USB -kablet. Med jumperblokken installeret (som vist) forsyner batteriet motorerne og drives også til NodeMCU -modulet.

Motorafskærmningen og batteripakken kan monteres på kabinettet ved at stille skruehullerne op med tilgængelige åbninger i aluminiumchassiset. Vi finder det imidlertid lettere at bare sætte dem på chassiset ved hjælp af dobbeltsidet skumtape eller klæbende velcrobånd.

Trin 7: Bilchassis: Programmering og Wi-Fi-kontrol

Blynk er en platform med iOS- og Android -apps til styring af Arduino, Raspberry Pi og anden hardware over internettet. Det er et digitalt dashboard, hvor du kan opbygge en grafisk grænseflade til dit projekt ved blot at trække og slippe widgets. Det er virkelig simpelt at konfigurere alt, og du begynder at pille med det samme. Blynk får dig online og klar til Internet Of Your Things.

HBcar.ino Arduino -scriptet, der er inkluderet her, viser, hvordan du kobler fire knapper (frem, tilbage, højre og venstre) på et Blynk -projekt til at styre motorerne på 2WD -bilchassiset.

Inden kompilering skal tre strenge ændres i programmet:

• Wi-Fi SSID (til dit Wi-Fi-adgangspunkt)
• Wi-Fi-adgangskode (til dit Wi-Fi-adgangspunkt)
• Blynk Authorization Token (fra dit Blynk -projekt)

Bemærk fra eksempelkoden, at L293DD -chippen på motorafskærmningen er forbundet som følger:

• GPIO pin 5 til motor A hastighed
• GPIO pin 0 til motor A -retning
• GPIO pin 4 til motor B hastighed
• GPIO pin 2 til motor B -retning

Trin 8: Sensorer til autonom navigation: Ultrasonic Range Finder

HC-SR04 ultralydssøgeren (datablad) kan levere målinger fra ca. 2 cm til 400 cm med en nøjagtighed på op til 3 mm. HC-SR04-modulet indeholder en ultralydssender, en modtager og et styrekredsløb.

Efter at have fastgjort fire hun-hun-jumpere til stifterne på HC-SR04, kan indpakning af tape omkring konnektorerne hjælpe med til både at isolere forbindelserne fra kortslutning til aluminiums chassiset og også give en bøjelig masse til at kile ind i åbningen foran på forsiden chassiset som vist.

I dette eksempel kan de fire ben på HC-SR04 forbindes til motorskærmen:

• VCC (på HC-SR04) til VIN (på motorafskærmning)
• Trigger (på HC-SR04) til D6 (på motorskærm)
• Ekko (på HC-SR04) til D7 (på motorskærm)
• GND (på HC-SR04) til GND (på motorafskærmning)

VIN leverer ca. 6VDC til HC-SR04, som kun har brug for 5V. Det ser dog ud til at fungere fint. Den anden tilgængelige strømskinne (3.3V) er undertiden tilstrækkelig til at drive HC-SR04-modulet (prøv det bestemt), men nogle gange er det ikke nok spænding.

Når dette er forbundet, kan du prøve eksemplet NodeMCUping.ino for at teste driften af HC-SR04. Afstanden fra sensoren til ethvert objekt udskrives på den serielle skærm (9600 board) i centimeter. Få vores lineal og test nøjagtigheden. Imponerende er det ikke?

Nu hvor du har dette tip, kan du prøve sådan noget som et autonomt køretøj, der undgår kollision:

1. frem til afstand <10 cm
2. standse
3. bak en lille afstand (valgfrit)
4. drej en tilfældig vinkel (tid)
5. loop til trin 1

For nogle generelle baggrundsoplysninger er her en tutorialvideo fuld af detaljer til brug af HC-SR04-modulet.

Trin 9: Sensorer til autonom navigation: Infrarød (IR) refleksion

IR -reflekssensormodulet anvender et TCRT5000 (datablad) til at registrere farve og afstand. Modulet udsender IR -lys og registrerer derefter, om det modtager en refleksion. Takket være dens evne til at fornemme, om en overflade er hvid eller sort, bruges denne sensor ofte i linje efter robotter og automatisk datalogning på hjælpemålere.

Måleafstandsområdet er fra 1 mm til 8 mm, og det centrale punkt er omkring 2,5 mm. Der er også et indbygget potentiometer til justering af følsomheden. IR -dioden udsender IR -lys kontinuerligt, når modulet er tilsluttet strøm. Når det udsendte infrarøde lys ikke reflekteres, er trioden i slukket tilstand, hvilket får det digitale (D0) output til at angive en logisk LOW.

Trin 10: Laserstråler

Disse almindelige 5mW 5V lasermoduler kan bruges til at tilføje røde laserstråler til stort set alt, hvad der har 5V strøm til rådighed.

Bemærk, at disse moduler let kan blive beskadiget, så HackerBox #0013 inkluderer et par, der giver en backup. Pas på med dine lasermoduler!

Trin 11: Automotive On-board Diagnostics (OBD)

Indbygget diagnostik (OBD) er en bilbetegnelse, der henviser til et køretøjs selvdiagnosticering og rapporteringsevne. OBD -systemer giver køretøjsejeren eller reparationsteknikeren adgang til status for de forskellige køretøjsdelsystemer. Mængden af diagnostisk information, der er tilgængelig via OBD, har varieret meget siden introduktionen i begyndelsen af 1980'ernes versioner af computere til køretøjer. Tidlige versioner af OBD ville simpelthen oplyse et funktionsindikatorlys, hvis der blev opdaget et problem, men ikke ville give nogen oplysninger om problemets art. Moderne OBD-implementeringer bruger en standardiseret digital kommunikationsport til at levere data i realtid ud over en standardiseret række diagnostiske fejlkoder eller DTC'er, som gør det muligt hurtigt at identificere og afhjælpe funktionsfejl i køretøjet.

OBD-II er en forbedring i både kapacitet og standardisering. OBD-II-standarden angiver typen af diagnostisk stik og dets pinout, de tilgængelige elektriske signalprotokoller og meddelelsesformatet. Det indeholder også en kandidatliste over køretøjsparametre, der skal overvåges, samt hvordan man koder dataene for hver. Der er en stift i stikket, der giver strøm til scanningsværktøjet fra bilens batteri, hvilket eliminerer behovet for at tilslutte et scanningsværktøj til en strømkilde separat. OBD-II diagnostiske fejlkoder er firecifrede, efterfulgt af et bogstav: P for motor og transmission (drivlinje), B for karosseri, C for chassis og U for netværk. Producenter kan også tilføje brugerdefinerede dataparametre til deres specifikke OBD-II-implementering, herunder dataanmodninger i realtid samt fejlkoder.

ELM327 er en programmeret mikrokontroller til grænseflade til on-board diagnostics (OBD) interface, der findes i de fleste moderne biler. ELM327-kommandoprotokollen er en af de mest populære pc-til-OBD-grænsefladestandarder og implementeres også af andre leverandører. Den originale ELM327 er implementeret på PIC18F2480 mikrokontroller fra Microchip Technology. ELM327 abstraherer lavniveau-protokollen og præsenterer en enkel grænseflade, der kan kaldes via en UART, typisk ved hjælp af et håndholdt diagnostisk værktøj eller et computerprogram, der er forbundet med USB, RS-232, Bluetooth eller Wi-Fi. Funktionen af sådan software kan omfatte supplerende køretøjsinstrumentering, rapportering af fejlkoder og sletning af fejlkoder.

Selvom drejningsmoment sandsynligvis er det mest kendte, er der mange applikationer, der kan bruges med ELM327.

Trin 12: Hack the Planet

Tak fordi du delte vores eventyr med bilelektronik. Hvis du har nydt denne Instrucable og gerne vil have en æske med elektronikprojekter som denne leveret direkte til din postkasse hver måned, kan du slutte dig til os ved at ABONNERE HER.

Nå ud og del din succes i kommentarerne herunder og/eller på HackerBoxes Facebook -side. Lad os bestemt vide det, hvis du har spørgsmål eller har brug for hjælp til noget. Tak fordi du var en del af HackerBoxes. Fortsæt venligst med dine forslag og feedback. HackerBoxes er DINE kasser. Lad os lave noget godt!