RC ติดตามหุ่นยนต์โดยใช้ Arduino – ทีละขั้นตอน: 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

เฮ้ พวก ฉันกลับมาพร้อมกับเคส Robot สุดเท่จาก BangGood หวังว่าคุณจะผ่านโครงการก่อนหน้านี้ของเรา - Spinel Crux V1 - หุ่นยนต์ควบคุมด้วยท่าทาง, Spinel Crux L2 - Arduino Pick and Place Robot with Robotic Arms และ The Badland Brawler ซึ่งเราเผยแพร่เมื่อเดือนที่แล้ว ดูเท่ภายใต้แสงไฟที่เรืองแสงใช่ไหม?

ครั้งนี้ฉันมีหุ่นยนต์ภูมิประเทศขรุขระพร้อมระบบขับเคลื่อน 4 ล้อและระบบกันสะเทือนเฉพาะเพื่อให้มันเคลื่อนที่ผ่านภูมิประเทศที่ขรุขระ ตรวจสอบออก ทำไมไม่สร้างให้ตัวเองล่ะ? ที่นี่ เราจะเรียนรู้วิธีสร้างหุ่นยนต์ติดตาม Arduino แบบขับเคลื่อน 4 ล้อแบบ Off Road Wireless เพื่อการขี่ที่ราบรื่นบนภูมิประเทศที่ขรุขระ - DIY Rough Terrain Wireless Crawler พร้อมระบบกันสะเทือน

เราจะจัดเตรียมการออกแบบ รหัส แผนภาพวงจร และลิงก์เพื่อซื้อชุดหุ่นยนต์ แชสซี และโมดูลเซ็นเซอร์ที่ใช้ในโครงการนี้

ผู้ผลิต PCB ออนไลน์ – JLCPCB

JLCPCB เป็นหนึ่งใน บริษัท ผู้ผลิต PCB ออนไลน์ที่ดีที่สุดซึ่งคุณสามารถสั่งซื้อ PCB ออนไลน์ได้โดยไม่ต้องยุ่งยาก บริษัททำงานตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ไม่มีหยุด ด้วยเครื่องจักรไฮเทคและกระแสการทำงานอัตโนมัติ พวกเขาสามารถผลิต PCB คุณภาพสูงจำนวนมากได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

JLCPCB สามารถพัฒนา PCB ที่มีความซับซ้อนได้หลากหลาย พวกเขาพัฒนา PCB ที่เรียบง่ายและราคาถูกด้วยบอร์ดชั้นเดียวสำหรับมือสมัครเล่นและผู้ที่ชื่นชอบรวมถึงบอร์ดหลายชั้นที่ซับซ้อนสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีมาตรฐานสูง JLC ทำงานร่วมกับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์รายใหญ่และอาจเป็น PCB ของอุปกรณ์ที่คุณใช้ เช่น แล็ปท็อปหรือโทรศัพท์มือถือที่ผลิตในโรงงานแห่งนี้

HC12

HC 12 เป็นโมดูลไร้สายระยะไกลราคาถูกจริงๆ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมแบบไร้สายในระยะทางไกลไม่เกิน 1.7 กม. โมดูลนี้มีน้ำหนักเบามาก และเป็นมิตรกับบอร์ดบอร์ด ซึ่งทำให้เป็นตัวควบคุมไร้สายที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของเรา

จอยสติ๊ก

นี่คือตัวควบคุมหุ่นยนต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมาพร้อมกับชุดหุ่นยนต์ DIY หุ่นยนต์/ชุดแขนหุ่นยนต์ที่สร้างขึ้นเพื่อทำงานร่วมกับ Arduino การออกแบบค่อนข้างเรียบง่ายและใช้งานง่ายมาก ใช้โพเทนชิโอมิเตอร์สองตัวในการคำนวณการเคลื่อนที่ในแกน x และแกน y และสวิตช์เพื่อตรวจจับการกดปุ่ม สามารถเชื่อมต่อกับพินอะนาล็อกของ Arduino ได้อย่างง่ายดายและอ่านค่าแอนะล็อกโดยตรง

รหัสสำหรับทดสอบจอยสติ๊กอยู่ด้านล่าง ดาวน์โหลด/แก้ไขได้ตามต้องการ ดาวน์โหลด ก่อนอัปโหลดรหัสหลัก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจอยสติ๊กของคุณทำงานโดยใช้รหัสนี้

ดาวน์โหลดรหัสจากลิงค์ด้านบน

ในตัวอย่างนี้ สิ่งที่เราทำคือเพียงแค่รวบรวมข้อมูลเอาท์พุตแอนะล็อกจากจอยสติ๊กโดยใช้พินแอนะล็อก (A0, A1, A2) ของ Arduino ค่าเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในตัวแปรและพิมพ์บนจอภาพอนุกรมในภายหลัง

Arduino Pro Mini

บอร์ดขนาดเล็กจิ๋วนี้ได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานและโครงการต่างๆ ที่มีพื้นที่ระดับพรีเมียมและติดตั้งถาวร ขนาดเล็ก มีให้ในรุ่น 3.3 V และ 5 V ขับเคลื่อนโดย ATmega328 เนื่องจากมีขนาดเล็ก ในโครงการนี้ เราจะใช้บอร์ดนี้เพื่อควบคุมบอร์ดควบคุมมอเตอร์ที่ใช้ Arduino

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบวงจรและเค้าโครง PCB

บอร์ด Arduino Motor Shield อธิบาย

คุณสมบัติของ Pro Mini Motor Shield PCB ควบคุมมอเตอร์ 2 ตัวอย่างอิสระในแต่ละครั้ง การควบคุมความเร็วอิสระโดยใช้ PWMCompact Design5 V, 12 V และ Gnd Headers สำหรับส่วนประกอบเพิ่มเติม เพิ่มพลังด้วย Piggybacking รองรับโมดูลไร้สาย HC12 ตอนนี้ให้เราดูที่วงจรของบอร์ดควบคุมมอเตอร์ของเราดูยุ่งเล็กน้อยหรือไม่?

ไม่ต้องกังวลฉันจะอธิบายให้คุณ ตัวควบคุม กำลังไฟฟ้าเข้าเชื่อมต่อกับตัวควบคุม 7805 7805 เป็นตัวควบคุม 5V ซึ่งจะแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า 7- 32V เป็นแหล่งจ่ายไฟ 5V DC ที่สม่ำเสมอ แหล่งจ่ายไฟ 5 V เชื่อมต่อกับอินพุตแรงดันไฟฟ้าของ Arduino รวมถึงการทำงานแบบลอจิคัลของ L293D IC

มีไฟ LED แสดงสถานะที่ขั้ว 12V และ 5V เพื่อการแก้ไขปัญหาที่ง่ายดาย ดังนั้น คุณสามารถเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ใดก็ได้ระหว่าง 7V ถึง 32 กับวงจรนี้ สำหรับบอทของฉัน ฉันชอบแบตเตอรี่ Lipo 11.1V สร้าง Arduino Motor Shield PCB ของคุณเอง ตอนนี้ให้ฉันบอกคุณว่าฉันออกแบบวงจรและทำ PCB นี้จาก JLCPCB ได้อย่างไร

การสร้างต้นแบบ

ขั้นแรกให้เชื่อมต่อส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกันบนเขียงหั่นขนม เพื่อให้ฉันสามารถแก้ไขปัญหาได้อย่างง่ายดายหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น เมื่อฉันทำทุกอย่างถูกต้องแล้วฉันก็ลองใช้หุ่นยนต์และเล่นกับมันซักพัก ตอนนั้นฉันแน่ใจว่าวงจรทำงานอย่างถูกต้องและไม่ร้อนขึ้น

ขั้นตอนที่ 2 – แผนผัง ในการวาดวงจรและการออกแบบ PCB เรามีเครื่องมือออกแบบ PCB ออนไลน์จาก EasyEDA ให้ความสามารถที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการออกแบบ PCB ออนไลน์และการพิมพ์ PCB ของแผงวงจรที่มีส่วนประกอบหลายร้อยชิ้นและหลายชั้นพร้อมแทร็กนับพัน

ฉันวาดวงจรใน EasyEDA ซึ่งรวมส่วนประกอบทั้งหมดบนเขียงหั่นขนม - โมดูล IC, Arduino Nano และ HC12 ซึ่งเชื่อมต่อกับพินดิจิตอลของ Arduino

ฉันได้เพิ่มส่วนหัวที่เชื่อมต่อกับ Analog Pins และ Digital Pins ของปุ่มเหล่านี้จะมีประโยชน์ในอนาคต นอกจากนี้ยังมี 5V, 12V, Gnd, โมดูลไร้สาย, หัวเข็มแบบดิจิตอลและอนาล็อกในกรณีที่คุณต้องการเพิ่มเซ็นเซอร์และอ่านค่าในอนาคต

การแมปพินที่สมบูรณ์จะอธิบายไว้ในส่วนด้านล่าง

ตัวขับมอเตอร์ 1

เปิดใช้งาน 1 – A0

InM1A – 2

InM1B – 3

เปิดใช้งาน 2 – 8

InM2A – 7

InM2B – 4

HC12

วิน – 5V

Gnd – Gnd

Tx/Rx – D10

Tx/Rx – D11

รีเลย์

รีเลย์ 1 – 12

รีเลย์ 2 – 13

ฉันยังเพิ่มตัวควบคุม 7805 ซึ่งจะช่วยฉันในการจัดหาแรงดันไฟฟ้าอินพุตระหว่าง 7 โวลต์ถึง 35 โวลต์ในอินพุต เพื่อให้ฉันสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ 7 โวลต์, แบตเตอรี่ 9 โวลต์ หรือแม้แต่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ 12 โวลต์โดยไม่ต้อง ปัญหาใด ๆ ขั้นตอนที่ 3 – การสร้างเค้าโครง PCB ถัดไป ออกแบบ PCB PCB Layout เป็นส่วนสำคัญของการออกแบบ PCB เราใช้ PCB Layouts เพื่อสร้าง PCB จากแผนผัง

ฉันออกแบบ PCB ที่สามารถประสานส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกัน ก่อนอื่นให้บันทึกแผนผังและจากรายการเครื่องมือด้านบน คลิกที่ปุ่มแปลงและเลือก "แปลงเป็น PCB"

นี้จะเปิดหน้าต่าง ที่นี่ คุณสามารถวางส่วนประกอบภายในขอบเขตและจัดเรียงตามที่คุณต้องการ วิธีง่ายๆ กำหนดเส้นทางองค์ประกอบทั้งหมดคือกระบวนการ "เส้นทางอัตโนมัติ" ให้คลิกที่เครื่องมือ "เส้นทาง" และเลือก "เราเตอร์อัตโนมัติ"

ซึ่งจะเปิดหน้าการกำหนดค่าเราเตอร์อัตโนมัติซึ่งคุณสามารถให้รายละเอียด เช่น ระยะห่าง ความกว้างของแทร็ก ข้อมูลเลเยอร์ ฯลฯ เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว ให้คลิกที่ "เรียกใช้" นี่คือลิงค์ไปยัง EasyEDA Schematics และไฟล์ Gerber ของ L293D Arduino Motor Shield Board โปรดดาวน์โหลดหรือแก้ไขเค้าโครง schematics/PCB เท่านี้ก็เรียบร้อย เลย์เอาต์ของคุณก็เสร็จเรียบร้อย เป็น PCB สองชั้นซึ่งหมายความว่ามีการกำหนดเส้นทางทั้งสองด้านของ PCB ตอนนี้คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ Gerber และใช้มันเพื่อผลิต PCB ของคุณจาก JLCPCB

ขั้นตอนที่ 2: รับ PCB คุณภาพจาก JLCPCB

JLCPCB เป็นบริษัทผู้ผลิต PCB ที่มีวงจรการผลิตเต็มรูปแบบ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาเริ่มต้นจาก "A" และจบลงด้วย "Z" ของกระบวนการผลิต PCB ตั้งแต่วัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ทุกอย่างทำเสร็จใต้หลังคา

ไปที่เว็บไซต์ JLCPCBs และสร้างบัญชีฟรี เมื่อคุณสร้างบัญชีสำเร็จแล้ว ให้คลิกที่ “อ้างตอนนี้” และอัปโหลดไฟล์ Gerber ของคุณ

Gerber File มีข้อมูลเกี่ยวกับ PCB ของคุณ เช่น ข้อมูลเค้าโครง PCB ข้อมูลเลเยอร์ ข้อมูลระยะห่าง แทร็ก เป็นต้น

ด้านล่างตัวอย่าง PCB คุณจะเห็นตัวเลือกมากมาย เช่น ปริมาณ PCB พื้นผิว ความหนา สี ฯลฯ เลือกทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับคุณ เมื่อทำทุกอย่างเสร็จแล้ว ให้คลิกที่ "บันทึกลงรถเข็น"

ในหน้าถัดไป คุณสามารถเลือกตัวเลือกการจัดส่งและการชำระเงิน และชำระเงินได้อย่างปลอดภัย คุณสามารถใช้ Paypal หรือบัตรเครดิต/เดบิตในการชำระเงิน นั่นมันพวก มันจบแล้ว.

PCB จะถูกผลิตและจัดส่งภายในไม่กี่วันและจะถูกส่งไปยังหน้าประตูของคุณภายในระยะเวลาดังกล่าว

ขั้นตอนที่ 3: ทดลองขับ

เมื่อคุณได้ PCB ในมือแล้ว สิ่งที่คุณต้องทำก็คือบัดกรีหมุดส่วนหัวและส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด เมื่อเสร็จแล้ว ให้ต่ออะแดปเตอร์แปลงไฟแล้วคุณจะเห็น LED1 จะสว่างขึ้น

ซึ่งหมายความว่ามันทำงาน

รหัส

ที่นี่ ฉันจะแบ่งปันรหัสสำหรับ HC12 Remote Controller และ RC Robot เพียงอัปโหลดโค้ดนี้ไปยังรีโมทคอนโทรลและหุ่นยนต์ DIY RC ของคุณ

นี่คือรหัสสำหรับ DIY RC Off Road Robot

รีโมทคอนโทรล

ในโพสต์ที่แล้ว ฉันแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีการตั้งค่ารีโมตคอนโทรลระยะไกลสำหรับ RC Robot ของคุณ คุณสามารถใช้รีโมตคอนโทรลเดียวกันกับรหัสเดียวกันสำหรับโปรเจ็กต์นี้

Piggybacking L293D (เคล็ดลับโบนัส)

การกำหนดค่า piggyback L293D เป็นวิธีที่ง่ายในการดับเบิ้ล (หรือในกรณีของฉันสามเท่า) กระแสไฟและพลังของ L293D Motor Driver IC เพื่อขับเคลื่อนแรงบิดสูง / มอเตอร์กระแสสูง / โหลดความต้านทานสูง (กลยุทธ์นี้น่าจะใช้ได้กับชิป L293D ทุกรุ่น) L293D Piggyback เป็นเทคนิคที่รวดเร็วและง่ายดายในการเพิ่มเอาต์พุตปัจจุบันไปยังมอเตอร์เป็นสองเท่า

ดังนั้น ความคิดทั้งหมดคือการประสานชิป L293D อีกตัวหนึ่งเข้ากับชิปปัจจุบันโดยตรง ปักหมุดเพื่อปักหมุด สิ่งนี้ทำให้ชิปสองตัวอยู่ในโหมดขนาน ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจะยังคงเท่าเดิม แต่กระแสจะเพิ่มขึ้น ชิปเหล่านี้ได้รับการประเมินที่ค่าคงที่ประมาณ 600ma หรือสูงถึง 1.2A ในช่วงเวลาสั้นๆ หลังจากนำสองอันเข้าด้วยกันแล้ว พวกมันจะให้เอาต์พุตด้วยกระแสไฟคงที่ 1.2A และ 2.4A ในช่วงเวลาสั้นๆ