RC Four Wheel Ground Rover: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:09

นี่คือ "Monolith on wheel" (ขอบคุณ Stanley Kubrick:D)

มันเป็นหนึ่งในความฝันของฉันที่จะสร้างรถแลนด์โรเวอร์ที่มีการควบคุมระยะไกลตั้งแต่ฉันเริ่มซ่อมแซมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพราะอุปกรณ์ไร้สายทำให้ฉันหลงไหลอยู่เสมอ ฉันไม่มีเวลาและเงินมากพอที่จะสร้างมันขึ้นมาสำหรับโครงการวิทยาลัยของฉัน ดังนั้นฉันจึงสร้างรถโรเวอร์สี่ล้อสำหรับโครงการปีสุดท้ายของฉัน ในคำแนะนำนี้ ฉันจะอธิบายวิธีที่ฉันใช้กล่องหุ้มแอมพลิฟายเออร์เก่าเพื่อสร้างรถแลนด์โรเวอร์ตั้งแต่เริ่มต้นและวิธีสร้างตัวควบคุมวิทยุ

นี่คือรถแลนด์โรเวอร์แบบสี่ล้อที่มีมอเตอร์ขับเคลื่อนสี่ตัวแยกจากกัน วงจรขับมอเตอร์มีพื้นฐานอยู่ที่ L298N และการควบคุม RF นั้นใช้คู่ HT12E และ HT12D จากเซมิคอนดักเตอร์ของ Holtek ไม่ใช้ Arduino หรือไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ รุ่นที่ฉันสร้างใช้คู่ตัวส่งและตัวรับ ASK แบนด์ ISM 433 MHz ราคาถูกสำหรับการทำงานแบบไร้สาย รถแลนด์โรเวอร์ถูกควบคุมโดยปุ่มกดสี่ปุ่ม และวิธีการขับขี่ที่ใช้เป็นแบบเฟืองท้าย ตัวควบคุมมีช่วงประมาณ 100 เมตรในพื้นที่เปิดโล่ง มาเริ่มสร้างกันเลย

(รูปภาพทั้งหมดมีความละเอียดสูง เปิดในแท็บใหม่สำหรับความละเอียดสูง)

ขั้นตอนที่ 1: อะไหล่และเครื่องมือที่จำเป็น

• ล้อขนาด 4 x 10 ซม. x 4 ซม. มีรูขนาด 6 มม. (หรือล้อที่เข้ากันได้กับมอเตอร์ที่คุณมี)
• มอเตอร์เกียร์ 4 x 12V, 300 หรือ 500 RPM พร้อมเพลา 6 มม
• 1 x กล่องโลหะที่มีขนาดเหมาะสม (ฉันนำกล่องโลหะเก่ากลับมาใช้ใหม่)
• แคลมป์มอเตอร์รูปตัว L 4 x
• 2 x 6V 5Ah, แบตเตอรี่ตะกั่วกรด
• 1 x 9V แบตเตอรี่
• 1 x L298N เครื่องยนต์ บอร์ดควบคุมหรือ IC เปล่า
• เครื่องส่งสัญญาณ 1 x 433MHz
• 2 x 433MHz ตัวรับ (เข้ากันได้)
• ปุ่มกด 4 x 12 มม.
• 1 x DC Barrel Jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR ประตู IC
• 1 x CD4069 Quad ไม่ใช่ Gate IC
• ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ 4 x 100uF
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 7 x 100nF
• ตัวต้านทาน 4 x 470R
• ตัวต้านทาน 1 x 51K (สำคัญ)
• ตัวต้านทาน 1 x 680R
• ตัวต้านทาน 1 x 1M (สำคัญ)
• 1 x 7805 หรือ LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• ขั้วต่อสกรู 3 x 2 พิน
• 1 x SPDT สวิตช์โยก
• 1 x สีดำด้าน
• ไฟ LED, สายไฟ, PCB ทั่วไป, ซ็อกเก็ต IC, สวิตช์, สว่าน, Dremel, กระดาษทรายและเครื่องมืออื่น ๆ

สามารถเลือกชิ้นส่วนต่างๆ เช่น มอเตอร์ ล้อ แคลมป์ ฯลฯ ได้ตามความต้องการของคุณ

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังไดรเวอร์มอเตอร์

HT12D เป็นตัวถอดรหัส 12 บิตซึ่งเป็นตัวถอดรหัสเอาต์พุตแบบขนานอินพุตแบบอนุกรม พินอินพุตของ HT12D จะเชื่อมต่อกับเครื่องรับซึ่งมีเอาต์พุตแบบอนุกรม ในบรรดา 12 บิตนั้น 8 บิตเป็นบิตที่อยู่และ HT12D จะถอดรหัสอินพุตหากเฉพาะเมื่อข้อมูลขาเข้าตรงกับที่อยู่ปัจจุบัน สิ่งนี้มีประโยชน์หากคุณต้องการใช้งานอุปกรณ์จำนวนมากในความถี่เดียวกัน คุณสามารถใช้ DIPswitch 8 พินเพื่อตั้งค่าที่อยู่ แต่ฉันบัดกรีพวกมันโดยตรงกับ GND ซึ่งให้ที่อยู่ 00000000 HT12D ที่นี่ทำงานที่ 5V และค่า Rosc คือ 51 KΩ ค่าของตัวต้านทานมีความสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอาจทำให้เกิดปัญหาในการถอดรหัส

เอาต์พุตของเครื่องรับ 433MHz เชื่อมต่อกับอินพุตของ HT12D และเอาต์พุตสี่ตัวเชื่อมต่อกับไดรเวอร์ L298 2A dual H-bridge คนขับต้องการฮีตซิงก์เพื่อระบายความร้อนอย่างเหมาะสม เนื่องจากอาจร้อนจัด

เมื่อฉันกดปุ่มซ้ายบนรีโมท ฉันต้องการให้ M1 และ M2 วิ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับปุ่ม M3 และ M4 และในทางกลับกันสำหรับการทำงานทางขวา สำหรับการเดินหน้า มอเตอร์ทั้งหมดจะต้องวิ่งไปในทิศทางเดียวกัน สิ่งนี้เรียกว่าการขับเคลื่อนที่แตกต่างกันและเป็นสิ่งที่ใช้ในรถถังต่อสู้ ดังนั้นเราจึงไม่ต้องการเพียงพินเดียวในการควบคุม แต่ต้องใช้สี่พินพร้อมกัน ไม่สามารถทำได้ด้วยปุ่มกด SPST ที่ฉันมี เว้นแต่ว่าคุณมีสวิตช์ SPDT หรือจอยสติ๊ก คุณจะเข้าใจสิ่งนี้โดยดูที่ตารางตรรกะที่แสดงด้านบน ลอจิกที่ต้องการสำเร็จที่จุดสิ้นสุดของตัวส่งสัญญาณในขั้นตอนต่อไป

การตั้งค่าทั้งหมดใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรด 6V 5Ah สองก้อนในการกำหนดค่าแบบอนุกรม วิธีนี้จะทำให้มีพื้นที่เหลือเฟือสำหรับใส่แบตเตอรี่ลงในโครงเครื่อง แต่จะดีกว่าถ้าคุณสามารถหาแบตเตอรี่ Li-Po ในช่วง 12V แจ็คบาร์เรล DC ใช้สำหรับเชื่อมต่อแบตเตอรี่ Pb-Acid กับเครื่องชาร์จภายนอก 5V สำหรับ HT12D สร้างขึ้นโดยใช้ตัวควบคุม 7805

ขั้นตอนที่ 3: สร้างตัวขับมอเตอร์

ฉันใช้ perfboard ในการบัดกรีส่วนประกอบทั้งหมด อันดับแรก วางส่วนประกอบในลักษณะที่ง่ายต่อการประสานโดยไม่ต้องใช้จัมเปอร์จำนวนมาก นี่เป็นเรื่องของประสบการณ์ เมื่อวางตำแหน่งเป็นที่น่าพอใจแล้ว ให้ประสานขาและตัดส่วนที่เกินออก ตอนนี้ก็ถึงเวลาสำหรับการกำหนดเส้นทาง คุณอาจเคยใช้คุณลักษณะเราเตอร์อัตโนมัติในซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB หลายตัว คุณเป็นเราเตอร์ที่นี่ ใช้ตรรกะของคุณเพื่อกำหนดเส้นทางที่ดีที่สุดโดยใช้จัมเปอร์น้อยที่สุด

ฉันใช้ซ็อกเก็ต IC สำหรับเครื่องรับ RF แทนการบัดกรีโดยตรง เพราะฉันสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในภายหลัง บอร์ดทั้งหมดเป็นแบบโมดูลาร์เพื่อให้ฉันสามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้อย่างง่ายดายหากต้องการในภายหลัง การเป็นโมดูลาร์เป็นหนึ่งในความชอบของฉัน

ขั้นตอนที่ 4: RF Remote Controller Schematic

นี่คือรีโมทคอนโทรล RF 4 ช่องสำหรับรถแลนด์โรเวอร์ รีโมตคอนโทรลใช้ HT12E และ HT12D, 2^12 series encoder-decoder pair จาก Holtek semiconductor การสื่อสาร RF เกิดขึ้นได้ด้วยคู่ตัวส่งและตัวรับ ASK 433MHz

HT12E เป็นเครื่องเข้ารหัสแบบ 12 บิตและโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเครื่องเข้ารหัสเอาต์พุตแบบอนุกรมอินพุตแบบขนาน จาก 12 บิต 8 บิตเป็นบิตที่อยู่ซึ่งสามารถใช้สำหรับควบคุมเครื่องรับหลายตัว พิน A0-A7 เป็นพินอินพุตที่อยู่ ความถี่ออสซิลเลเตอร์ควรเป็น 3 KHz สำหรับการทำงาน 5V จากนั้นค่า Rosc จะเป็น 1.1 MΩ สำหรับ 5V เรากำลังฟ้องแบตเตอรี่ 9V ดังนั้นค่า Rosc คือ 1 MΩ อ้างถึงแผ่นข้อมูลเพื่อกำหนดความถี่ออสซิลเลเตอร์ที่แน่นอนและตัวต้านทานที่จะใช้สำหรับช่วงแรงดันไฟฟ้าเฉพาะ AD0-AD3 เป็นอินพุตบิตควบคุม อินพุตเหล่านี้จะควบคุมเอาต์พุต D0-D3 ของตัวถอดรหัส HT12D คุณสามารถเชื่อมต่อเอาต์พุตของ HT12E กับโมดูลตัวส่งสัญญาณใดๆ ที่ยอมรับข้อมูลอนุกรม ในกรณีนี้ เราเชื่อมต่อเอาต์พุตกับพินอินพุตของตัวส่ง 433MHz

เรามีมอเตอร์สี่ตัวสำหรับควบคุมจากระยะไกล โดยที่แต่ละตัวเชื่อมต่อกันแบบขนานสำหรับไดรฟ์ส่วนต่างตามที่เห็นในแผนภาพบล็อกก่อนหน้า ฉันต้องการควบคุมมอเตอร์สำหรับไดรฟ์เฟืองท้ายด้วยปุ่มกด SPST สี่ปุ่มซึ่งมีให้ใช้งานทั่วไป แต่มีปัญหา เราไม่สามารถควบคุม (หรือเปิดใช้งาน) หลายช่องสัญญาณของตัวเข้ารหัส HT12E ได้ด้วยปุ่มกด SPST นี่คือที่มาของประตูตรรกะ 4069 CMOS NOR หนึ่งตัวและ NAND 4077 หนึ่งตัวสร้างไดรเวอร์ลอจิก สำหรับการกดปุ่มแต่ละครั้ง ชุดค่าผสมตรรกะจะสร้างสัญญาณที่จำเป็นบนพินอินพุตหลายตัวของตัวเข้ารหัส (นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่เข้าใจง่าย แทนที่จะเป็นอุปกรณ์ที่เกิดจากการทดลอง เช่น "หลอดไฟ!") เอาต์พุตของลอจิกเกตเหล่านี้เชื่อมต่อกับอินพุตของ HT12E และส่งเป็นลำดับผ่านเครื่องส่งสัญญาณ เมื่อรับสัญญาณ HT12D จะถอดรหัสสัญญาณและดึงพินเอาต์พุตตามลำดับซึ่งจะขับ L298N และมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 5: สร้าง RF Remote Cotroller

ฉันใช้ชิ้นส่วน perfboard แยกกันสองชิ้นสำหรับรีโมตคอนโทรล อันหนึ่งสำหรับปุ่มและอีกอันสำหรับวงจรลอจิก บอร์ดทั้งหมดเป็นแบบโมดูลาร์อย่างสมบูรณ์ และสามารถถอดออกได้โดยไม่ต้องถอดบัดกรี หมุดเสาอากาศของโมดูลเครื่องส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับเสาอากาศแบบยืดไสลด์ภายนอกที่ได้รับการกู้คืนจากวิทยุเก่า แต่คุณสามารถใช้ลวดเส้นเดียวได้ รีโมทคอนโทรลใช้แบตเตอรี่ 9V โดยตรง

ทุกอย่างถูกยัดเข้าไปในกล่องพลาสติกขนาดเล็กที่ฉันพบในกล่องขยะ ไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างรีโมตคอนโทรล แต่มันมีจุดประสงค์

ขั้นตอนที่ 6: ทาสีรีโมทคอนโทรล

ทุกอย่างถูกอัดแน่นอยู่ภายในด้วยปุ่มกด สวิตช์ DPDT ไฟ LED แสดงสถานะเปิดเครื่อง และเสาอากาศเปิดอยู่ ฉันเจาะรูสองสามรูใกล้กับตัวส่งสัญญาณเพราะฉันพบว่าเครื่องร้อนขึ้นเล็กน้อยหลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ดังนั้นรูจะให้อากาศไหลเวียน

มันเป็นความผิดพลาดที่จะตัดรูสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่ที่ด้านบนแทนที่จะเป็นสี่รูเล็กๆ ฉันอาจจะคิดอย่างอื่น ฉันใช้สีเงินเมทัลลิกเพื่อการตกแต่ง

ขั้นตอนที่ 7: การสร้างแชสซี

ฉันใช้โครงโลหะเครื่องขยายเสียงแบบเก่าเป็นแชสซีของรถแลนด์โรเวอร์ มันมีรูอยู่ข้างใต้ และต้องขยายบางส่วนด้วยสว่าน ซึ่งทำให้การยึดแคลมป์มอเตอร์ทำได้ง่าย คุณต้องหาสิ่งที่คล้ายกันหรือสร้างโดยใช้แผ่นโลหะ แคลมป์มอเตอร์ทำมุมฉาก (หรือแคลมป์ L) มีรูสกรูหกรูแต่ละรู การติดตั้งทั้งหมดไม่แข็งแรงนักเนื่องจากความหนาของแผ่นมีขนาดเล็ก แต่เพียงพอสำหรับรองรับน้ำหนักของแบตเตอรี่และทั้งหมด สามารถติดมอเตอร์เข้ากับแคลมป์ได้โดยใช้น็อตที่ให้มากับมอเตอร์เกียร์ดีซี เพลามอเตอร์มีรูเกลียวสำหรับติดล้อ

ฉันใช้มอเตอร์เกียร์ DC 300 รอบต่อนาทีพร้อมกล่องเกียร์พลาสติก มอเตอร์กระปุกพลาสติก (เกียร์ยังคงเป็นโลหะ) มีราคาถูกกว่ามอเตอร์เกียร์ของจอห์นสัน แต่จะสึกเร็วกว่าและไม่มีแรงบิดมากนัก ฉันแนะนำให้คุณใช้มอเตอร์เกียร์ของ Johnson ที่มี RPM 500 หรือ 600 300 RPM ไม่เพียงพอสำหรับความเร็วที่ดี

มอเตอร์แต่ละตัวต้องบัดกรีด้วยตัวเก็บประจุเซรามิก 100 nF เพื่อลดการเกิดประกายไฟสัมผัสภายในมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของมอเตอร์ดีขึ้น

ขั้นตอนที่ 8: ทาสีแชสซี

ทาสีได้ง่ายด้วยกระป๋องสีสเปรย์ ฉันใช้สีดำด้านสำหรับแชสซีทั้งหมด คุณต้องทำความสะอาดตัวโลหะด้วยกระดาษทรายและเอาชั้นสีเก่า ๆ ออกเพื่อการตกแต่งที่ดีขึ้น ทาสองชั้นเพื่ออายุยืนยาว

ขั้นตอนที่ 9: การทดสอบและการตกแต่ง

ฉันตื่นเต้นมากที่เห็นว่าทุกอย่างทำงานได้อย่างไม่มีที่ติในครั้งแรกที่ฉันทดสอบ ฉันคิดว่านั่นเป็นครั้งแรกที่เกิดเรื่องแบบนั้นขึ้น

ฉันใช้กล่องทิฟฟินเพื่อยึดบอร์ดควบคุมไว้ด้านใน เนื่องจากทุกอย่างเป็นแบบโมดูลาร์ การประกอบจึงง่าย สายเสาอากาศของเครื่องรับ RF เชื่อมต่อกับเสาอากาศลวดเหล็กนอกตัวเครื่อง

ทุกอย่างดูดีเมื่อประกอบ อย่างที่ฉันคาดไว้

ขั้นตอนที่ 10: ดูในการดำเนินการ

ด้านบนคือตอนที่ฉันใช้รถแลนด์โรเวอร์เพื่อพกพาโมดูล GPS + Accelerometer สำหรับโครงการอื่น บนกระดานด้านบนมี GPS, มาตรความเร่ง, ตัวรับส่งสัญญาณ RF และ Arduino ทำเอง ด้านล่างเป็นบอร์ดควบคุมมอเตอร์ คุณสามารถดูวิธีการวางแบตเตอรี่ Pb-Acid ไว้ที่นั่น มีพื้นที่เพียงพอสำหรับพวกเขาแม้ว่าจะมีกล่องปิ่นโตอยู่ตรงกลาง

ดูการทำงานของรถแลนด์โรเวอร์ในวิดีโอ วิดีโอสั่นเล็กน้อยเมื่อฉันถ่ายด้วยโทรศัพท์

ขั้นตอนที่ 11: การปรับปรุง

อย่างที่ฉันพูดเสมอ มีช่องว่างสำหรับการปรับปรุงอยู่เสมอ สิ่งที่ฉันทำเป็นเพียง RC rover พื้นฐาน มันไม่ทรงพลังพอที่จะยกน้ำหนัก หลบสิ่งกีดขวาง และไม่เร็วด้วย ช่วงตัวควบคุม RF ถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 100 เมตรในพื้นที่เปิดโล่ง คุณควรพยายามแก้ไขข้อเสียทั้งหมดเหล่านี้เมื่อคุณสร้างมันขึ้นมา อย่าเพิ่งทำซ้ำ เว้นแต่คุณจะจำกัดความพร้อมของชิ้นส่วนและเครื่องมือ นี่คือคำแนะนำในการปรับปรุงบางส่วนของฉันสำหรับคุณ

• ใช้มอเตอร์เกียร์โลหะของ Johnson ที่ความเร็ว 500 หรือ 600 รอบต่อนาที เพื่อความสมดุลของความเร็วและแรงบิดที่ดีขึ้น พวกมันทรงพลังจริงๆ และสามารถให้แรงบิดสูงสุด 12 Kg ที่ 12V แต่คุณจะต้องใช้ตัวขับมอเตอร์ที่เข้ากันได้ และแบตเตอรี่สำหรับกระแสไฟสูง
• ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับควบคุม PWM ของมอเตอร์ ด้วยวิธีนี้คุณสามารถควบคุมความเร็วของรถแลนด์โรเวอร์ได้ จะต้องใช้สวิตช์เฉพาะสำหรับการควบคุมความเร็วที่ปลายรีโมทคอนโทรล
• ใช้คู่ตัวส่งและตัวรับวิทยุที่ดีกว่าและทรงพลังสำหรับช่วงการทำงานที่เพิ่มขึ้น
• แชสซีที่แข็งแรงอาจทำมาจากอะลูมิเนียม พร้อมด้วยโช้คอัพสปริง
• แท่นหมุนหุ่นยนต์สำหรับติดแขนกล กล้อง และอื่นๆ สามารถทำได้โดยใช้เซอร์โวที่ด้านบนของแชสซี

ฉันวางแผนที่จะสร้างรถแลนด์โรเวอร์ 6 ล้อที่มีคุณลักษณะทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น และเพื่อใช้เป็นแพลตฟอร์มโรเวอร์เอนกประสงค์ หวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้และได้เรียนรู้อะไรบางอย่าง ขอบคุณที่อ่าน:)