RC Four Wheel Ground Rover: 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-13 06:58

Ito ay isang "Monolith on gulong" (salamat kay Stanley Kubrick: D)

Ito ay isa sa aking pangarap na bumuo ng isang malayuang kinokontrol na ground rover mula nang magsimula akong mag-tinkering sa electronics, dahil sa mga wireless na bagay ay palaging nabighani sa akin. Wala akong sapat na oras at pera upang makabuo ng isa hanggang sa aking proyekto sa kolehiyo. Kaya't nagtayo ako ng isang four wheel rover para sa aking proyekto sa panghuling taon. Sa itinuturo na ito ipaliwanag ko kung paano ako gumamit ng isang enclosure ng isang amplifier upang maitayo ang rover mula sa simula at kung paano gawin ang radio controller.

Ito ay isang four wheel ground rover, na may apat na magkakahiwalay na motor sa pagmamaneho. Ang circuit ng driver ng motor ay batay sa paligid ng L298N, at ang control ng RF ay batay sa HT12E at HT12D na pares mula sa Holtek semiconductor. Hindi ito gumagamit ng Arduino o anumang iba pang mga microcontroller. Ang bersyon na ginawa ko ay gumagamit ng murang 433 MHz ISM band ASK transmitter at pares ng tatanggap para sa wireless na operasyon. Ang rover ay kinokontrol ng apat na mga pindutan ng push at ang ginamit na paraan ng pagmamaneho ay kaugalian na drive. Ang tagakontrol ay may isang saklaw na tungkol sa 100 m sa bukas na espasyo. Magsimula na tayong magtayo ngayon.

(Lahat ng mga imahe ay nasa mataas na mga resolusyon. Buksan ang mga ito sa bagong tab para sa mataas na res.)

Hakbang 1: Kinakailangan ang Mga Bahagi at Mga Tool

• 4 x 10 cm x 4 cm na gulong na may 6 mm na butas (o mga katugma sa mga motor na mayroon ka)
• 4 x 12V, 300 o 500 RPM na nakatuon sa mga motor na may 6 mm shaft
• 1 x Metal enclosure ng angkop na sukat (Gumamit ulit ako ng isang lumang metal case)
• 4 x L hugis na motor clamp
• 2 x 6V 5Ah, Mga baterya ng Lead-Acid
• 1 x 9V Baterya
• 1 x L298N Motor Driver Board o hubad na IC
• 1 x 433MHz Transmitter
• 2 x 433MHz Receiver (katugma)
• 4 x 12 mm Mga Push Button
• 1 x DC Barrel Jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gate IC
• 1 x CD4069 Quad HINDI Gate IC
• 4 x 100uF Electrolytic Capacitors
• 7 x 100nF Ceramic Capacitors
• 4 x 470R Mga Resistor
• 1 x 51K Resistor (mahalaga)
• 1 x 680R Resistor
• 1 x 1M Resisitor (mahalaga)
• 1 x 7805 o LM2940 (5V)
• 1 x 7809
• 3 x 2pin Mga Screw Terminal
• 1 x SPDT Rocker Switch
• 1 x Matte Black Paint
• Mga LED, wire, karaniwang PCB, mga socket ng IC, switch, driller, Dremel, mga papel na buhangin, at iba pang mga tool

Ang mga bahagi tulad ng mga motor, gulong, clamp atbp ay maaaring mapili ayon sa iyong mga kinakailangan.

Hakbang 2: Skema ng Motor Driver

Ang HT12D ay isang 12-bit decoder na isang serial input-parallel output decoder. Ang input pin ng HT12D ay konektado sa isang tatanggap na may isang serial output. Kabilang sa 12-bit, 8 bits ang address bits at ang HT12D ay magde-decode ng input kung lamang kung ang papasok na data ay tumutugma sa kasalukuyang address. Kapaki-pakinabang ito kung nais mong mapatakbo ang maraming mga aparato sa parehong dalas. Maaari mong gamitin ang isang 8 pin na DIPswitch para sa pagtatakda ng halaga ng address. Ngunit solder ko sila direkta sa GND na magbubunga ng address na 00000000. Ang HT12D ay dito pinatatakbo sa 5V at ang halaga ng Rosc ay 51 KΩ. Ang halaga ng risistor ay mahalaga dahil ang pagbabago nito ay maaaring maging sanhi ng mga problema sa pag-decode.

Ang output ng 433MHz receiver ay konektado sa input ng HT12D, at ang apat na output ay konektado sa driver ng L298 2A dual H-bridge. Ang drayber ay nangangailangan ng isang heat sink para sa tamang pagwawaldas ng init dahil maaari itong maging napakainit.

Kapag pinindot ko ang Kaliwang pindutan sa remote, nais kong tumakbo ang M1 at M2 sa isang direksyon na kabaligtaran ng M3 at M4 at kabaligtaran para sa Tamang operasyon. Para sa Pagpapatakbo ng pagpapatuloy, ang lahat ng mga motor ay kailangang tumakbo sa parehong direksyon. Tinatawag itong differential drive at ito ang ginamit sa battle tank. Samakatuwid kailangan lang namin hindi lamang ang isang pin upang makontrol ngunit apat sa parehong oras. Hindi ito makakamtan ng mga pindutan ng push SPST na nakuha ko, maliban kung mayroon kang ilang mga switch ng SPDT o isang joystick. Malalaman mo ito sa pamamagitan ng pagtingin sa talahanayan ng lohika na ipinakita sa itaas. Ang kinakailangang lohika ay nakamit sa transmitter end sa susunod na hakbang.

Ang buong pag-setup ay pinalakas ng dalawang 6V, 5Ah Lead-Acid na baterya sa pagsasaayos ng serye. Sa ganitong paraan magkakaroon tayo ng maraming silid upang mailagay ang mga baterya sa loob ng tsasis. Ngunit mas makakabuti kung makakahanap ka ng mga baterya ng Li-Po sa saklaw na 12V. Ginagamit ang isang DC barong jack upang ikonekta ang mga baterya ng Pb-Acid sa panlabas na charger. Ang 5V para sa HT12D ay nabuo gamit ang isang 7805 regulator.

Hakbang 3: Pagbuo ng Motor Driver

Gumamit ako ng isang perfboard para sa paghihinang sa lahat ng mga bahagi. Una ilagay ang mga bahagi sa isang paraan na mas madaling maghinang ang mga ito nang hindi gumagamit ng maraming mga jumper. Ito ay usapin ng karanasan. Kapag ang pagkakalagay ay kasiya-siya, maghinang ng mga binti at putulin ang labis na mga bahagi. Ngayon na para sa pagruruta. Maaaring ginamit mo ang tampok na auto-router sa maraming mga software ng disenyo ng PCB. Ikaw ang router dito. Gamitin ang iyong lohika para sa pinakamahusay na pagruruta na may kaunting paggamit ng mga jumper.

Gumamit ako ng isang IC socket para sa RF receiver sa halip na direktang paghihinang nito, dahil maaari ko itong magamit muli sa paglaon. Modular ang buong board upang madali kong ma-disassemble ang mga ito kung kinakailangan sa paglaon. Ang pagiging modular ay isa sa aking mga hilig.

Hakbang 4: RF Remote Controller Schematic

Ito ay isang 4 na channel ng RF remote control para sa rover. Ang remote controller ay batay sa HT12E at HT12D, 2 ^ 12 serye ng encoder-decoder na pares mula sa Holtek semiconductor. Ang komunikasyon sa RF ay ginawang posible ng 433MHz ASK transmitter-receiver na pares.

Ang HT12E ay isang 12-bit encoder at karaniwang isang parallel input-serial output encoder. Sa 12 bits, ang 8-bit ay mga address bit na maaaring magamit para sa pagkontrol sa maraming mga tatanggap. Ang mga pin na A0-A7 ay ang mga address input pin. Ang dalas ng oscillator ay dapat na 3 KHz para sa operasyon ng 5V. Pagkatapos ang halaga ng Rosc ay magiging 1.1 MΩ para sa 5V. Sinusuportahan namin ang baterya ng 9V, at samakatuwid ang halaga ng Rosc ay 1 MΩ. Sumangguni sa datasheet upang matukoy ang eksaktong oscillator frequency at risistor na gagamitin para sa isang tukoy na saklaw ng boltahe. Ang AD0-AD3 ay ang mga control bit input. Ang mga input na ito ay makokontrol ang mga output ng D0-D3 ng decoder na HT12D. Maaari mong ikonekta ang output ng HT12E sa anumang module ng transmitter na tumatanggap ng serial data. Sa kasong ito, ikonekta namin ang output sa input pin ng 433MHz transmitter.

Mayroon kaming apat na mga motor upang makontrol ang malayuan, kung saan ang bawat dalawa ay nakakonekta nang parallely para sa kaugalian drive tulad ng nakikita sa nakaraang diagram ng block. Nais kong makontrol ang mga motor para sa kaugalian na pagmamaneho na may apat na mga push-button ng SPST na karaniwang magagamit. Ngunit may problema. Hindi namin makontrol (o paganahin) ang maraming mga channel ng HT12E encoder na may mga push-button na SPST lamang. Dito naglalaro ang mga gate ng lohika. Isang 4069 CMOS NOR at isang 4077 NAND ang bumubuo sa driver ng lohika. Para sa bawat pagpindot sa mga push-button, ang kumbinasyon ng lohika ay bumubuo ng mga kinakailangang signal sa maraming mga input pin ng encoder (ito ay isang madaling maunawaan na solusyon, sa halip na isang bagay na hinala ng eksperimento, tulad ng isang "lightbulb!"). Ang output ng mga gate ng lohika ay konektado sa mga input ng HT12E at ipinadala nang serial sa pamamagitan ng transmiter. Sa pagtanggap ng signal, tatapusin ng HT12D ang signal at hilahin ang mga output pin nang naaayon na pagkatapos ay magdadala sa L298N at sa mga motor.

Hakbang 5: Pagbuo ng RF Remote Cotroller

Gumamit ako ng dalawang magkakahiwalay na piraso ng perfboard para sa remote control; isa para sa mga pindutan at isa para sa circuit ng lohika. Ang lahat ng mga board ay ganap na modular at sa gayon ay maaaring hiwalay nang walang nag-iisa. Ang pin ng antena ng module ng transmiter ay konektado sa isang panlabas na teleskopiko na antena na nakapagpagpalit ng isang lumang radyo. Ngunit maaari mong gamitin ang solong piraso ng kawad para dito. Ang remote control ay gumagamit ng direktang 9V na baterya.

Ang lahat ay nasiksik sa isang maliit na kahon ng plastik na nakita ko sa basurahan. Hindi ang pinakamahusay na paraan upang makagawa ng isang remote control, ngunit nagsisilbi ito sa layunin.

Hakbang 6: Pagpinta ng Remote Controller

Ang lahat ay naka-pack sa loob ng mga push-button, switch ng DPDT, lakas sa tagapagpahiwatig na LED at nakalantad ang antena. Nag-drill ako ng ilang mga butas malapit sa transmitter na nakalagay dahil sa nakita kong naiinit ito nang kaunti pagkatapos ng matagal na operasyon. Kaya't ang mga butas ay magbibigay ng ilang daloy ng hangin.

Ito ay isang pagkakamali na putulin ang malaking hugis-parihaba na butas sa itaas sa halip na maliit na apat. Baka may naiisip pa ako. Gumamit ako ng metal na pinturang pilak para matapos.

Hakbang 7: Pagbuo ng Chassis

Gumamit ako ng isang lumang enclosure ng metal na amplifier bilang chassis ng rover. Mayroon itong mga butas sa ilalim, at kailangang palawakin ang ilan sa mga ito gamit ang isang driller, na ginagawang madali ang pag-aayos ng mga clamp ng motor. Kailangan mong makahanap ng isang bagay na katulad o upang makagawa ng isa gamit ang sheet metal. Ang mga tamang anggulo ng motor clamp (o L clamp) ay mayroong anim na butas ng tornilyo bawat isa. Ang buong pag-set up ay hindi ganoon kalakas dahil ang kapal ng sheet ay maliit, ngunit sapat para sa paghawak ng lahat ng bigat ng mga baterya at lahat. Ang mga motor ay maaaring ikabit sa mga clamp sa pamamagitan ng paggamit ng mga nut na ibinigay sa mga motor na nakatuon sa DC. Ang poste ng motor ay may sinulid na butas para sa paglakip ng mga gulong.

Gumamit ako ng 300 RPM DC na nakatuon na motor na may kahon ng plastik na gear. Ang mga plastic gearbox (gears ay metal pa rin) ang mga motor ay mas mura kaysa sa mga motor na naka-gear sa Johnson. Ngunit mas mabilis silang masisira at walang gaanong metalikang kuwintas. Iminumungkahi ko sa iyo na gamitin ang mga motor na nakatuon sa Johnson na may RPMs 500 o 600. Hindi sapat ang 300 RPM para sa isang mahusay na bilis.

Ang bawat motor ay dapat na solder ng isang 100 nF ceramic capacitor upang mabawasan ang mga spark ng contact sa loob ng mga motor. Tiyakin nitong mas mahusay ang buhay ng mga motor.

Hakbang 8: Pagpinta ng Chassis

Madali ang pagpipinta gamit ang mga spray ng lata ng pintura. Gumamit ako ng matte black para sa buong chassis. Kailangan mong linisin ang metal na katawan gamit ang papel na buhangin at alisin ang anumang mga lumang layer ng pintura para sa mas mahusay na pagtapos. Mag-apply ng dalawang coats para sa mahabang buhay.

Hakbang 9: Pagsubok at Pagtatapos

Talagang nasasabik akong makita na ang lahat gumana nang walang kamali-mali sa unang pagkakataon na nasubukan ko ito. Sa palagay ko iyon ang unang pagkakataon na may nangyari na tulad nito.

Gumamit ako ng isang tiffin box upang hawakan ang driver board sa loob. Tulad ng lahat ng bagay ay modular, ang pagpupulong ay madali. Ang wire ng antena ng RF receiver ay nakakonekta sa isang steel wire antena sa labas ng chassis.

Ang lahat ay tumingin lamang mahusay kapag binuo, tulad ng inaasahan ko.

Hakbang 10: Tingnan Ito sa Pagkilos

Sa itaas ay noong ginamit ko ang rover upang magdala ng isang module ng GPS + Accelerometer para sa isa pang proyekto. Sa tuktok na board ay ang GPS, accelerometer, RF transceiver at isang lutong bahay na Arduino. Nasa ilalim ang board ng driver ng motor. Maaari mong makita kung paano inilagay ang mga baterya ng Pb-Acid doon. Mayroong sapat na puwang para sa kanila doon sa kabila ng pagkakaroon ng tiffin box sa gitna.

Tingnan ang rover sa pagkilos sa video. Medyo nanginginig ang video habang kinukunan ko ito gamit ang aking telepono.

Hakbang 11: Mga Pagpapabuti

Tulad ng lagi kong sinasabi, laging may puwang para sa pagpapabuti. Ang ginawa ko ay isang pangunahing RC rover lamang. Hindi ito sapat na makapangyarihan upang magdala ng mga timbang, umiwas sa mga hadlang, at hindi rin mabilis. Ang saklaw ng RF controller ay limitado sa halos 100 metro sa bukas na espasyo. Dapat mong subukang lutasin ang lahat ng mga hindi magandang ito kapag bumuo ka ng isa; huwag lamang pagtularan ito, maliban kung limitado ka sa pagkakaroon ng mga bahagi at tool. Narito ang ilan sa aking mungkahi sa pagpapabuti para sa iyo.

• Gumamit ng Johnson metal gearbox motors na 500 o 600 RPM para sa mas mahusay na balanse ng bilis ng metalikang kuwintas. Ang mga ito ay talagang malakas at maaaring maglabas ng hanggang sa 12 Kg ng metalikang kuwintas sa 12V. Ngunit kakailanganin mo ang isang katugmang driver ng motor, at mga baterya para sa mataas na alon.
• Gumamit ng isang microcontroller para sa kontrol ng PWM ng motor. Sa ganitong paraan makokontrol mo ang bilis ng rover. Kakailanganin ang isang nakalaang paglipat para sa kontrol ng bilis sa dulo ng remote controller.
• Gumamit ng isang mas mahusay at makapangyarihang radio transmitter at pares ng tatanggap para sa nadagdagan na saklaw ng operating.
• Ang isang malakas na chassis ay marahil na ginawa mula sa aluminyo, kasama ang mga spring shock absorber.
• Isang umiikot na robotic platform para sa paglakip ng mga robotic arm, camera at iba pang mga bagay. Maaaring gawin gamit ang isang servo sa tuktok ng tsasis.

Plano kong bumuo ng isang 6 wheel rover kasama ang lahat ng tampok na nabanggit sa itaas, at upang magamit bilang isang pangkalahatang layunin rover platform. Inaasahan kong nagustuhan mo ang proyektong ito at may natutunan. Salamat sa pagbabasa:)