HackerBoxes 0013: Autosport: 12 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

AUTOSPORT: Ngayong buwan, ang HackerBox Hackers ay nagsisiyasat ng mga automotive electronics. Ang Instructable na ito ay naglalaman ng impormasyon para sa pagtatrabaho sa HackerBoxes # 0013. Kung nais mong makatanggap ng isang kahong tulad ng karapatang ito sa iyong mailbox bawat buwan, ngayon ang oras upang mag-subscribe sa HackerBoxes.com at sumali sa rebolusyon!

Mga Paksa at Mga Layunin sa Pag-aaral para sa HackerBox na ito:

• Pag-aangkop sa NodeMCU para sa Arduino
• Pag-iipon ng isang 2WD Car Kit
• Pag-kable ng isang NodeMCU upang makontrol ang isang 2WD Car Kit
• Pagkontrol sa isang NodeMCU sa paglipas ng WiFi gamit ang Blynk
• Paggamit ng Mga Sensor para sa Autonomous Navigation
• Paggawa gamit ang Automotive On-board Diagnostics (OBD)

Ang HackerBoxes ay ang buwanang serbisyo sa kahon ng subscription para sa DIY electronics at computer technology. Kami ay mga libangan, gumagawa, at eksperimento. Hack ang Planet!

Hakbang 1: HackerBoxes 0013: Mga Nilalaman sa Kahon

• HackerBoxes # 0013 Nakokolektang Sanggunian Card
• 2WD Car Chassis Kit
• Module ng NodeMCU WiFi Processor
• Motor Shield para sa NodeMCU
• Jumper Block para sa Motor Shield
• Box ng baterya (4 x AA)
• HC-SR04 Ultrasonic Ranging Sensor
• Mga Sensor ng Reflectivity ng TCRT5000 IR
• DuPont mga babaeng-babaeng jumper 10cm
• Dalawang Red Laser Module
• Mini-ELM327 on-board diagnostic (OBD)
• Eksklusibong HackerBoxes Racing Decal

Ilang iba pang mga bagay na makakatulong:

• Apat na Baterya ng AA
• Double-Sided Foam Tape o Velcro Strips
• microUSB Cable
• Smart Phone o Tablet
• Computer na may Arduino IDE

Pinakamahalaga, kakailanganin mo ang isang pakiramdam ng pakikipagsapalaran, diwa ng DIY, at pag-usisa ng hacker. Ang Hardcore na hobbyist electronics ay hindi laging madali, ngunit kapag nagpumilit ka at nasisiyahan sa pakikipagsapalaran, isang malaking kasiyahan ang maaaring makuha mula sa pagtitiyaga at pag-andar ng iyong mga proyekto. Dahan-dahan lamang ang bawat hakbang, isipin ang mga detalye, at huwag mag-atubiling humingi ng tulong.

Hakbang 2: Automotive Electronics at Mga Kotse sa Pagmamaneho ng Sarili

Ang mga automotive electronics ay anumang mga elektronikong sistema na ginagamit sa mga sasakyan sa kalsada. Kasama rito ang mga carputer, telematics, in-car entertainment system, at iba pa. Ang mga automotive electronics ay nagmula sa pangangailangan upang makontrol ang mga engine. Ang una ay ginamit upang makontrol ang mga pagpapaandar ng makina at tinukoy bilang mga control unit ng engine (ECU). Tulad ng mga elektronikong kontrol ay nagsimulang magamit para sa higit pang mga aplikasyon ng awto, ang akronim na ECU ay kinuha sa mas pangkalahatang kahulugan ng "electronic control unit", at pagkatapos ay nabuo ang mga partikular na ECU. Ngayon, ang mga ECU ay modular. Dalawang uri ang kasama ang mga module ng pagkontrol ng engine (ECM) o mga module ng control control (TCM). Ang isang modernong kotse ay maaaring may hanggang sa 100 ECUs.

Ang mga kotseng kinokontrol ng radyo (mga R / C na kotse) ay mga kotse o trak na maaaring makontrol mula sa isang distansya gamit ang isang dalubhasang transmiter o remote. Ang terminong "R / C" ay ginamit upang mangahulugan ng parehong "remote control" at "radio control", ngunit ang karaniwang paggamit ng "R / C" ngayon ay karaniwang tumutukoy sa mga sasakyang kinokontrol ng isang link ng dalas ng dalas ng radyo.

Ang isang autonomous na kotse (kotse na walang drayber, kotse na nagmamaneho ng sarili, robotic car) ay isang sasakyan na may kakayahang ma-sense ang kapaligiran nito at mag-navigate nang walang input ng tao. Ang mga autonomous na kotse ay maaaring makakita ng paligid gamit ang iba't ibang mga diskarte tulad ng radar, lidar, GPS, odometry, at computer vision. Binibigyang kahulugan ng mga advanced na system ng kontrol ang impormasyong pandama upang makilala ang naaangkop na mga path ng nabigasyon, pati na rin ang mga hadlang at nauugnay na signage. Ang mga autonomous na kotse ay may mga system ng kontrol na may kakayahang pag-aralan ang data ng pandama upang makilala sa pagitan ng iba't ibang mga kotse sa kalsada, na kung saan ay napaka kapaki-pakinabang sa pagpaplano ng isang landas sa nais na patutunguhan.

Hakbang 3: Arduino para sa NodeMCU

Ang NodeMCU ay isang bukas na mapagkukunan ng IoT platform. May kasama itong firmware na tumatakbo sa ESP8266 Wi-Fi SoC mula sa Espressif Systems at hardware batay sa module na ESP-12.

Ang Arduino IDE ay maaari na ngayong madaling mapalawak upang suportahan ang pag-program ng mga module ng NodeMCU na parang sila ay anumang iba pang platform ng pag-unlad ng Arduino.

Upang magsimula, tiyaking mayroon kang naka-install na Arduino IDE (www.arduino.cc) pati na rin mga driver para sa naaangkop na Serial-USB chip sa module na NodeMCU na iyong ginagamit. Sa kasalukuyan ang karamihan sa mga modyul na NodeMCU ay nagsasama ng CH340 Serial-USB chip. Ang tagagawa ng CH340 chips (WCH.cn) ay may mga driver na magagamit para sa lahat ng mga tanyag na operating system. Suriin ang pahina ng pagsasalin ng Google para sa kanilang site.

Patakbuhin ang Ardino IDE, pumunta sa mga kagustuhan, at hanapin ang patlang para sa pagpasok ng "Mga Karagdagang Mga URL ng Manager ng Board"

I-paste sa URL na ito:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Upang mai-install ang Board Manager para sa ESP8266.

Pagkatapos i-install, isara ang IDE at pagkatapos ay simulan itong i-back up.

Ikonekta ngayon ang module na NodeMCU sa iyong computer gamit ang isang microUSB cable (tulad ng paggamit ng karamihan sa mga mobile phone at tablet).

Piliin ang uri ng board sa loob ng Arduino IDE bilang NodeMCU 1.0

Palagi naming nais na mai-load at subukan ang blink demo sa isang bagong Arduino board upang makakuha lamang ng kumpiyansa na ang lahat ay gumagana nang tama. Ang NodeMCU ay walang pagbubukod, ngunit kailangan mong baguhin ang LED pin mula pin13 hanggang pin16 bago i-compile at i-upload. Tiyaking gumagana nang mabilis ang mabilis na pagsubok na ito bago lumipat sa anumang mas kumplikado sa Arduino NodeMCU.

Narito ang isang itinuturo na napupunta sa proseso ng pag-set up para sa Arduino NodeMCU na may ilang iba't ibang mga halimbawa ng application. Medyo naligaw ito mula sa layunin dito, ngunit maaaring kapaki-pakinabang na tumingin para sa isa pang pananaw kung ikaw ay makaalis.

Hakbang 4: 2WD Car Chassis Kit

Mga nilalaman ng 2WD Car Chassis Kit:

• Aluminium Chassis (magkakaiba ang mga kulay)
• Dalawang Motorsikong FM90 DC
• Dalawang Gulong may Gulong Goma
• Freewheel Caster
• Assembly Hardware
• Pag-mount ng Hardware

Ang FM90 DC Motors ay mukhang micro servos dahil ang mga ito ay itinayo sa parehong plastik na pabahay tulad ng mga karaniwang micro servos, tulad ng FS90, FS90R, o SG92R. Gayunpaman, ang FM90 ay hindi isang servo. Ang FM90 ay isang DC motor na may plastic gear-train.

Ang bilis ng FM90 motor ay kinokontrol ng pulse width modulate (PWM) na pinamunuan ng kuryente. Ang direksyon ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagpapalit ng power polarity tulad ng anumang brushing DC motor. Ang FM90 ay maaaring tumakbo sa 4-6 Volts DC. Habang maliit, nakakaguhit ito ng sapat na kasalukuyang hindi ito dapat direktang hinihimok mula sa isang pin ng microcontroller. Dapat gamitin ang isang motor driver o H-bridge.

Mga Detalye ng FM90 DC Motor:

• Mga Dimensyon: 32.3mm x 12.3mm x 29.9mm / 1.3 "x 0.49" x 1.2"
• Bilang ng Spline: 21
• Timbang: 8.4g
• Walang bilis ng pag-load: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Kasalukuyang Tumatakbo (nang walang pag-load): 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
• Kasalukuyang Stall: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Hakbang 5: Car Chassis: Assembly ng Mekanikal

Ang Car Chassis ay maaaring madaling tipunin alinsunod sa diagram na ito.

Tandaan na mayroong dalawang maliliit na bag ng hardware. Kasama sa isa ang Pag-mount ng Hardware na may anim na tanso na 5mm-M3 standoffs kasama ang pagtutugma ng mga turnilyo at mani. Ang mounting hardware na ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga susunod na hakbang ng mga mounting control, sensor, at iba pang mga item sa chassis.

Para sa hakbang na ito, gagamitin namin ang Assembly Hardware na kasama ang:

• Apat na manipis na M2x8 bolts at maliit na pagtutugma ng mga mani para sa pagkakabit ng mga motor
• Apat na makapal na M3x10 bolts at mas malaking pagtutugma ng mga mani para sa pagkakabit ng gulong ng caster
• Dalawang mga tornilyo ng PB2.0x8 na may magaspang na mga thread para sa pagkakabit ng mga gulong sa mga motor

Tandaan na ang mga motor na FM90 ay nakatuon sa gayong ang mga lead ng kawad ay umaabot mula sa likuran ng pinagsamang chassis.

Hakbang 6: Car Chassis: Magdagdag ng Power Pack at Controller

Sinusuportahan ng ESP-12E motor Shield board na direktang i-plug ang module ng NodeMCU. Kasama sa kalasag ng motor ang isang L293DD push-pull motor driver chip (datasheet). Ang mga lead ng wire ng motor ay dapat na naka-wire sa mga terminal ng A + / A- at B + / B- turnilyo sa kalasag ng motor (pagkatapos alisin ang mga konektor). Ang mga lead ng baterya ay dapat na naka-wire sa mga terminal ng turnilyo ng input ng baterya.

Kung ang isa sa mga gulong ay lumiliko sa maling direksyon, ang mga wire sa kaukulang motor ay maaaring mapalitan sa mga terminal ng tornilyo, o ang direksyon ng bit ay maaaring baligtarin sa code (susunod na hakbang).

Mayroong isang plastic power button sa kalasag ng motor upang buhayin ang supply ng pag-input ng baterya. Ang jumper block ay maaaring magamit upang mag-ruta ng kuryente sa NodeMCU mula sa kalasag sa motor. Nang walang naka-install na block ng jumper, maaaring mapagana ng NodeMCU mismo mula sa USB cable. Gamit ang naka-install na block ng jumper (tulad ng ipinakita), ang lakas ng baterya ay nagbibigay ng mga motor at hinihimok din sa module na NodeMCU.

Ang kalasag ng motor at ang pack ng baterya ay maaaring mai-mount sa chassis sa pamamagitan ng paglalagay ng mga butas ng tornilyo na may mga magagamit na bukana sa aluminyo chassis. Gayunpaman, mas madali naming madali lamang na ilakip ang mga ito sa chassis gamit ang double-sided foam tape o adhesive velcro strips.

Hakbang 7: Car Chassis: Programming at Wi-Fi Control

Ang Blynk ay isang Platform na may mga iOS at Android app upang makontrol ang Arduino, Raspberry Pi, at iba pang hardware sa Internet. Ito ay isang digital dashboard kung saan maaari kang bumuo ng isang graphic interface para sa iyong proyekto sa pamamagitan lamang ng pag-drag at pag-drop ng mga widget. Talagang simple upang i-set up ang lahat at magsisimula ka na agad. Blynk ay makakapagbigay sa iyo ng online at handa na para sa Internet Ng Iyong Mga Bagay.

Ang HBcar.ino Arduino script na kasama dito ay nagpapakita kung paano i-interface ang apat na mga pindutan (pasulong, baligtarin, kanan, at kaliwa) sa isang proyekto ng Blynk upang makontrol ang mga motor sa 2WD chassis ng kotse.

Bago ang pag-iipon, tatlong mga string ang kailangang baguhin sa programa:

• Wi-Fi SSID (para sa iyong access point ng Wi-Fi)
• Wi-Fi Password (para sa iyong access point ng Wi-Fi)
• Blynk Authorization Token (mula sa iyong proyekto sa Blynk)

Tandaan mula sa halimbawa ng code na ang L293DD chip sa kalasag ng motor ay naka-wire tulad ng sumusunod:

• GPIO pin 5 para sa motor Isang bilis
• GPIO pin 0 para sa motor Isang direksyon
• GPIO pin 4 para sa bilis ng motor B
• Ang GPIO pin 2 para sa direksyon ng motor B

Hakbang 8: Mga Sensor para sa Autonomous Navigation: Ultrasonic Range Finder

Ang HC-SR04 ultrasonic range finder (datasheet) ay maaaring magbigay ng mga sukat mula sa halos 2cm hanggang 400cm na may katumpakan na hanggang 3mm. Ang module na HC-SR04 ay may kasamang ultrasonic transmitter, isang receiver at isang control circuit.

Matapos ilakip ang apat na babaeng-babaeng jumper sa mga pin ng HC-SR04, ang pambalot ng ilang tape sa paligid ng mga konektor ay makakatulong sa parehong insulate ang mga koneksyon mula sa pag-ikli sa aluminyo chassis at magbigay din ng isang masunurin na masa upang makulong sa puwang sa harap ng ang chassis tulad ng ipinakita.

Sa halimbawang ito, ang apat na mga pin sa HC-SR04 ay maaaring mai-wire sa kalasag ng motor:

• VCC (sa HC-SR04) hanggang VIN (sa motor shield)
• Pag-trigger (sa HC-SR04) hanggang D6 (sa kalasag sa motor)
• Echo (sa HC-SR04) hanggang D7 (sa kalasag sa motor)
• GND (sa HC-SR04) hanggang GND (sa kalasag sa motor)

Magbibigay ang VIN ng halos 6VDC sa HC-SR04, na nangangailangan lamang ng 5V. Gayunpaman, mukhang maayos iyon. Ang iba pang magagamit na power rail (3.3V) ay kung minsan ay sapat upang mapagana ang module na HC-SR04 (tiyak na subukan ito), ngunit kung minsan ay hindi ito sapat na boltahe.

Kapag na-wire na ito, subukan ang halimbawa ng code na NodeMCUping.ino upang subukan ang pagpapatakbo ng HC-SR04. Ang distansya mula sa sensor sa anumang bagay ay naka-print sa serial monitor (9600 board) sa sentimetro. Kunin ang aming pinuno at subukan ang kawastuhan. Impressive di ba?

Ngayon na mayroon ka ng pahiwatig na ito, subukan ang isang bagay tulad nito para sa isang pag-iwas sa banggaan, autonomous na sasakyan:

1. pasulong hanggang distansya <10cm
2. huminto
3. baligtarin ang isang maliit na distansya (opsyonal)
4. i-on ang isang random na anggulo (oras)
5. loop sa hakbang 1

Para sa ilang pangkalahatang impormasyon sa background, narito ang isang tutorial na video na puno ng mga detalye para sa paggamit ng module na HC-SR04.

Hakbang 9: Mga Sensor para sa Autonomous Navigation: Infrared (IR) Reflectivity

Ang module ng IR Reflective Sensor ay gumagamit ng isang TCRT5000 (datasheet) upang makita ang kulay at distansya. Ang module ay nagpapalabas ng ilaw ng IR at saka nakita kung nakakatanggap ito ng isang repleksyon. Salamat sa kakayahang maunawaan kung ang isang ibabaw ay puti o itim, ang sensor na ito ay madalas na ginagamit sa linya na sumusunod sa mga robot at pag-log ng data ng auto sa mga metro ng utility.

Ang saklaw ng distansya ng pagsukat ay mula sa 1mm hanggang 8mm, at ang gitnang punto ay tungkol sa 2.5mm. Mayroon ding isang on-board potentiometer upang ayusin ang pagkasensitibo. Ang IR diode ay magpapalabas ng IR light na tuloy-tuloy kapag ang module ay konektado sa kapangyarihan. Kapag ang inilabas na ilaw na infrared ay hindi masasalamin, ang triode ay nasa off state na sanhi ng output ng digital (D0) upang ipahiwatig ang isang LOW na lohika.

Hakbang 10: Laser Beams

Ang mga karaniwang 5mW 5V laser module na ito ay maaaring magamit upang magdagdag ng mga pulang laser beam sa halos anumang bagay na mayroong 5V power na magagamit.

Tandaan na ang mga modyul na ito ay maaaring madaling masira, kaya ang HackerBox # 0013 ay nagsasama ng isang pares upang magbigay ng isang back-up. Mag-ingat sa iyong mga module ng laser!

Hakbang 11: Automotive On-board Diagnostics (OBD)

Ang mga diagnostic na on-board (OBD) ay isang term na automotive na tumutukoy sa self-diagnostic at kakayahan sa pag-uulat ng sasakyan. Ang mga sistema ng OBD ay nagbibigay sa may-ari ng sasakyan o technician ng pag-aayos ng access sa katayuan ng iba't ibang mga subsystem ng sasakyan. Ang dami ng impormasyong diagnostic na magagamit sa pamamagitan ng OBD ay iba-iba ang pagkakaiba-iba mula nang ipakilala ito noong unang bahagi ng mga bersyon ng 1980 ng mga on-board na computer ng sasakyan. Ang mga maagang bersyon ng OBD ay magpapaliwanag lamang sa isang ilaw ng tagapagpahiwatig na hindi gumagana kung ang isang problema ay napansin ngunit hindi magbibigay ng anumang impormasyon tungkol sa likas na katangian ng problema. Ang mga pagpapatupad ng Modernong OBD ay gumagamit ng isang pamantayan na digital port ng komunikasyon upang magbigay ng real-time na data bilang karagdagan sa isang pamantayan na serye ng mga diagnostic problem code, o DTC, na nagpapahintulot sa isa na mabilis na makilala at malunasan ang mga malfunction sa loob ng sasakyan.

Ang OBD-II ay isang pagpapabuti sa parehong kakayahan at standardisasyon. Tinutukoy ng pamantayan ng OBD-II ang uri ng konektor ng diagnostic at ang pinout nito, magagamit ang mga de-koryenteng mga signal ng pagsenyas, at ang format ng pagmemensahe. Nagbibigay din ito ng listahan ng kandidato ng mga parameter ng sasakyan upang subaybayan kasama kung paano i-encode ang data para sa bawat isa. Mayroong isang pin sa konektor na nagbibigay ng lakas para sa tool sa pag-scan mula sa baterya ng sasakyan, na tinatanggal ang pangangailangan na ikonekta ang isang tool sa pag-scan sa isang pinagmulan ng kuryente nang magkahiwalay. Ang mga OBD-II Diagnostic Trouble Code ay 4-digit, na sinundan ng isang titik: P para sa engine at transmission (powertrain), B para sa katawan, C para sa chassis, at U para sa network. Maaari ring magdagdag ang mga tagagawa ng mga pasadyang parameter ng data sa kanilang tukoy na pagpapatupad ng OBD-II, kabilang ang mga kahilingan sa real-time na data pati na rin mga code ng kaguluhan.

Ang ELM327 ay isang naka-program na microcontroller para sa interfacing sa on-board diagnostic (OBD) interface na matatagpuan sa karamihan sa mga modernong kotse. Ang ELM327 command protocol ay isa sa pinakatanyag na pamantayan ng interface ng PC-to-OBD at ipinatupad din ng iba pang mga vendor. Ang orihinal na ELM327 ay ipinatupad sa PIC18F2480 microcontroller mula sa Microchip Technology. Inaalis ng ELM327 ang mababang antas ng protocol at nagpapakita ng isang simpleng interface na maaaring tawagan sa pamamagitan ng isang UART, karaniwang sa pamamagitan ng isang hand-hand diagnostic tool o isang computer program na konektado ng USB, RS-232, Bluetooth o Wi-Fi. Ang pag-andar ng naturang software ay maaaring magsama ng karagdagang kagamitan sa sasakyan, pag-uulat ng mga error code, at pag-clear ng mga error code.

Habang ang Torque ay marahil ang pinaka kilalang kilala, maraming mga application na maaaring magamit sa ELM327.

Hakbang 12: I-hack ang Planet

Salamat sa pagbabahagi ng aming pakikipagsapalaran sa mga automotive electronics. Kung nasiyahan ka sa Maituturo na ito at nais na magkaroon ng isang kahon ng mga proyektong elektroniko tulad nito na naihatid mismo sa iyong mailbox bawat buwan, mangyaring sumali sa amin sa pamamagitan ng PAGSUSURI DITO.

Abutin at ibahagi ang iyong tagumpay sa mga komento sa ibaba at / o sa pahina ng HackerBoxes Facebook. Tiyak na ipaalam sa amin kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng tulong sa anumang bagay. Salamat sa pagiging bahagi ng HackerBoxes. Mangyaring panatilihin ang iyong mga mungkahi at puna darating. Ang mga HackerBox ay IYONG mga kahon. Gumawa tayo ng isang bagay na mahusay!