RC Four Wheel Ground Rover: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

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

Det var en af mine drømme at bygge en fjernbetjent ground rover lige siden jeg begyndte at pille med elektronik, fordi trådløse ting altid har fascineret mig. Jeg havde ikke fået nok tid og penge til at bygge en før til mit college -projekt. Så jeg byggede en firehjulet rover til mit sidste års projekt. I denne instruktive forklarer jeg, hvordan jeg brugte en gammel forstærkerkabinet til at bygge roveren fra bunden, og hvordan man lavede radiocontrolleren.

Dette er en firehjulet rover med fire separate drivmotorer. Motordriverkredsløbet er baseret omkring L298N, og RF -styringen er baseret på HT12E og HT12D -par fra Holtek halvleder. Det bruger ikke Arduino eller andre mikrokontrollere. Den version, jeg lavede, bruger billige 433 MHz ISM -bånd ASK -sender og modtagerpar til trådløs drift. Roveren styres af fire trykknapper, og den anvendte køremetode er differentialdrev. Controlleren har en rækkevidde på ca. 100 m i åbent rum. Lad os begynde at bygge nu.

(Alle billeder er i høje opløsninger. Åbn dem i ny fane for høj opløsning.)

Trin 1: Påkrævede dele og værktøjer

• 4 x 10 cm x 4 cm hjul med 6 mm huller (eller dem der er kompatible med de motorer du har)
• 4 x 12V, 300 eller 500 o / min gearmotorer med 6 mm aksel
• 1 x Metalhus af passende størrelse (jeg genbrugte en gammel metalkasse)
• 4 x L -formede motorklemmer
• 2 x 6V 5Ah, blybatterier
• 1 x 9V batteri
• 1 x L298N Motor Driver Board eller bar IC
• 1 x 433MHz sender
• 2 x 433MHz modtager (kompatibel)
• 4 x 12 mm trykknapper
• 1 x DC tønde jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gate IC
• 4 x 100uF elektrolytkondensatorer
• 7 x 100nF keramiske kondensatorer
• 4 x 470R modstande
• 1 x 51K modstand (vigtig)
• 1 x 680R modstand
• 1 x 1M Resisitor (vigtigt)
• 1 x 7805 eller LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2 -pins skrueterminaler
• 1 x SPDT vippekontakt
• 1 x mat sort maling
• Lysdioder, ledninger, almindeligt printkort, IC -stik, kontakter, boremaskiner, Dremel, sandpapir og andre værktøjer

Dele som motorer, hjul, klemmer osv. Kan vælges efter dine krav.

Trin 2: Motordriver skematisk

HT12D er en 12-bit dekoder, som er en seriel input-parallel output-dekoder. Indgangsstiften på HT12D forbindes til en modtager, der har en seriel udgang. Blandt de 12-bits er 8 bits adressebit, og HT12D vil afkode input, hvis kun de indgående data matcher den aktuelle adresse. Dette er nyttigt, hvis du vil betjene mange enheder på samme frekvens. Du kan bruge en 8 -pin DIPswitch til at indstille adresseværdien. Men jeg lodde dem direkte til GND, som giver adressen 00000000. HT12D drives her ved 5V, og Rosc -værdien er 51 KΩ. Modstandens værdi er vigtig, da ændring af den kan forårsage problemer med afkodning.

Outputtet fra 433MHz-modtageren er forbundet til indgangen på HT12D, og de fire udgange er forbundet til L298 2A dual H-bridge-driveren. Chaufføren har brug for en kølelegeme for korrekt varmeafledning, da den kan blive meget varm.

Når jeg trykker på den venstre knap på fjernbetjeningen, vil jeg have M1 og M2 til at køre i en retning modsat den for M3 og M4 og omvendt for højre betjening. Ved fremadgående drift skal alle motorer køre i samme retning. Dette kaldes differentialdrev og er det, der bruges i kamptanke. Derfor har vi bare brug for ikke kun en pin til at styre, men fire på samme tid. Dette kan ikke opnås med SPST -trykknapper, som jeg har, medmindre du har nogle SPDT -switches eller et joystick. Du forstår dette ved at se på logiktabellen vist ovenfor. Den nødvendige logik opnås ved senderenden i det næste trin.

Hele opsætningen drives af to 6V, 5Ah bly-syrebatterier i seriekonfiguration. På denne måde har vi masser af plads til at placere batterierne inde i chassiset. Men det vil være bedre, hvis du kan finde Li-Po batterier i området 12V. Et DC tønde stik bruges til at forbinde Pb-syre batterierne til ekstern oplader. 5V til HT12D genereres ved hjælp af en 7805 -regulator.

Trin 3: Opbygning af motorføreren

Jeg brugte et perfboard til lodning af alle komponenterne. Placer først komponenterne på en måde, så det er lettere at lodde dem uden at bruge mange jumpere. Det er et spørgsmål om erfaring. Når placeringen er tilfredsstillende, loddes benene og skæres de overskydende dele væk. Nu er det tid til routing. Du har muligvis brugt auto-router-funktionen på mange PCB-designprogrammer. Du er routeren her. Brug din logik til den bedste routing med minimal brug af jumpere.

Jeg brugte en IC -stik til RF -modtageren i stedet for at lodde den direkte, fordi jeg kan genbruge den senere. Hele kortet er modulopbygget, så jeg let kan skille dem ad, hvis det kræves senere. At være modulær er en af mine penchanter.

Trin 4: RF -fjernbetjening skematisk

Dette er en 4 -kanals RF -fjernbetjening til roveren. Fjernbetjeningen er baseret på HT12E og HT12D, 2^12-serien encoder-decoder-par fra Holtek halvleder. RF-kommunikationen er muliggjort af 433MHz ASK sender-modtagerpar.

HT12E er en 12-bit encoder og dybest set en parallel input-seriel output encoder. Ud af 12 bits er 8-bit adressebit, der kan bruges til styring af flere modtagere. Benene A0-A7 er adresseindgangsstifterne. Oscillatorfrekvensen skal være 3 KHz ved 5V drift. Derefter vil Rosc -værdien være 1,1 MΩ for 5V. Vi sagsøger 9V batteri, og derfor er Rosc -værdien 1 MΩ. Se databladet for at bestemme den nøjagtige oscillatorfrekvens og modstand, der skal bruges til et specifikt spændingsområde. AD0-AD3 er kontrolbitindgange. Disse indgange styrer D0-D3-udgange fra HT12D-dekoderen. Du kan slutte output fra HT12E til ethvert transmittermodul, der accepterer serielle data. I dette tilfælde forbinder vi udgangen til input -pin på 433MHz senderen.

Vi har fire motorer til fjernstyring, hvoraf hver to er forbundet parallelt til differentialdrev som set i det foregående blokdiagram. Jeg ønskede at styre motorerne til differentialdrev med fire SPST-knapper, som er almindeligt tilgængelige. Men der er et problem. Vi kan ikke styre (eller aktivere) flere kanaler i HT12E-encoderen med kun SPST-trykknapper. Det er her de logiske porte spiller ind. En 4069 CMOS NOR og en 4077 NAND danner logikdriveren. For hvert tryk på trykknapperne genererer den logiske kombination nødvendige signaler på flere inputpinde på encoderen (dette var en intuitiv løsning, snarere end noget, der blev eksperimenteret, som en "lyspære!"). Outputtet fra disse logiske porte er forbundet til inputene på HT12E og sendes serielt gennem senderen. Ved modtagelse af signalet vil HT12D afkode signalet og trække udgangsstifterne i overensstemmelse hermed, som derefter driver L298N og motorerne.

Trin 5: Opbygning af RF Remote Cotroller

Jeg brugte to separate perfboardstykker til fjernbetjeningen; en til knapperne og en til det logiske kredsløb. Alle brædder er fuldt modulopbyggede og kan derfor skilles ad uden aflodning. Sendermodulets antennestift er forbundet til en ekstern teleskopisk antenne, der er bjærget fra en gammel radio. Men du kan bruge et enkelt stykke ledning til det. Fjernbetjeningen bruger 9V batteri direkte.

Alt blev proppet sammen i en lille plastikæske, jeg fandt i skraldespanden. Ikke den bedste måde at lave en fjernbetjening på, men det tjener formålet.

Trin 6: Maling af fjernbetjeningen

Alt var pakket inde med trykknapper, DPDT-switch, tændingsindikator-LED og antennen udsat. Jeg borede et par huller i nærheden af senderen, da jeg fandt ud af, at den blev opvarmet lidt efter længere tids drift. Så hullerne giver lidt luftstrøm.

Det var en fejl at skære det store rektangulære hul på toppen i stedet for små fire. Jeg kunne have tænkt på noget andet. Jeg brugte metallisk sølvmaling til finish.

Trin 7: Opbygning af chassiset

Jeg brugte en gammel forstærker metal kabinet som chassis af rover. Den havde huller nedenunder og skulle udvide nogle af dem med en boremaskine, hvilket gjorde det let at fastgøre motorens klemmer. Du skal finde noget lignende eller lave en ved hjælp af metalplader. De retvinklede motorklemmer (eller L -klemmer) har hver seks skruehuller. Hele opsætningen var ikke så robust, da pladetykkelsen var lille, men nok til at rumme al vægten af batterier og det hele. Motorerne kan fastgøres til klemmerne ved hjælp af møtrikkerne, der følger med DC -gearmotorer. Motorakslen har gevindhul til fastgørelse af hjulene.

Jeg brugte 300 RPM DC gearmotorer med plastgear. Plastgearkasse (gear er stadig metal) motorer er billigere end Johnson gearmotorer. Men de slides hurtigere og har ikke så meget moment. Jeg foreslår, at du bruger Johnson gearmotorer med RPM 500 eller 600. 300 RPM er ikke nok til en god hastighed.

Hver motor skal loddes med 100 nF keramiske kondensatorer for at reducere kontaktgnister inde i motorerne. Det vil sikre motorernes bedre levetid.

Trin 8: Maling af chassiset

Maling er let med spraymaling dåser. Jeg brugte mat sort til hele chassiset. Du skal rense metallegemet med sandpapir og fjerne eventuelle gamle malingslag for bedre finish. Påfør to lag for lang levetid.

Trin 9: Test og efterbehandling

Jeg var virkelig begejstret for at se, at alt fungerede fejlfrit, da jeg testede det første gang. Jeg tror, det var første gang, at sådan noget skete.

Jeg brugte en tiffin -boks til at holde driverbrættet inde. Da alt er modulopbygget, er montering let. RF -modtagerens antennekabel var forbundet med en stålwireantenne uden for chassiset.

Alt så bare godt ud, når det var samlet, ligesom jeg havde forventet.

Trin 10: Se det i aktion

Ovenstående er, da jeg brugte roveren til at bære et GPS + Accelerometer -modul til et andet projekt. På det øverste bord er GPS, accelerometer, RF -transceiver og en hjemmelavet Arduino. Nedenfor er motorchaufførbrættet. Du kan se, hvordan du har placeret Pb-Acid-batterierne der. Der er plads nok til dem der på trods af at de har tiffinkassen i midten.

Se roveren i aktion i videoen. Videoen er lidt rystet, da jeg skød den med min telefon.

Trin 11: Forbedringer

Som jeg altid siger, er der altid plads til forbedringer. Det, jeg lavede, er bare en grundlæggende RC -rover. Det er ikke stærkt nok til at bære vægte, undvige forhindringer og heller ikke hurtigt. RF -controllerens rækkevidde er begrænset til omkring 100 meter i åbent rum. Du bør prøve at løse alle disse ulemper, når du bygger en; ikke bare replikere det, medmindre du er begrænset af tilgængeligheden af dele og værktøjer. Her er nogle af mine forbedringsforslag til dig.

• Brug Johnson-metalgearkassemotorer på 500 eller 600 o / min for bedre balance mellem hastighed og drejningsmoment. De er virkelig kraftfulde og kan levere op til 12 kg moment ved 12V. Men du skal bruge en kompatibel motordriver og batterier til høje strømme.
• Brug en mikrokontroller til PWM -styring af motoren. På denne måde kan du styre roverens hastighed. Skal bruge en dedikeret kontakt til hastighedskontrollen i fjernbetjeningens ende.
• Brug en bedre og kraftfuld radiosender og modtagerpar til øget driftsområde.
• Et stærkt chassis sandsynligvis lavet af aluminium sammen med fjederstøddæmpere.
• En roterende robotplatform til fastgørelse af robotarme, kameraer og andre ting. Kan laves ved hjælp af en servo øverst på chassiset.

Jeg planlægger at bygge en 6 -hjulet rover med alle de ovennævnte funktioner og bruges som en almindelig rover -platform. Håber du kunne lide dette projekt og lærte noget. Tak fordi du læste:)