Радиоуправление на Arduino

Радиоуправление на Arduino Машинки

Шаг 2: что такое робот?

Робот – это электромеханическое устройство, способное определенным образом реагировать на окружающую среду и принимать решения или выполнять самостоятельные действия для достижения определенных целей.

Робот состоит из следующих деталей:

  1. Конструкция / шасси
  2. Привод / двигатель
  3. Контроллер
  4. Входные устройства / датчики
  5. Источник питания

Я опишу каждый из этих компонентов в следующих шагах, и вы легко все поймете.

Что такое н-мост?

Эту схему часто называют Н-мостом из-за ее типичного графического представления. Эта схема может вращать двигатель в обоих направлениях.

Просмотрите прилагаемый рисунок, чтобы лучше понять принцип работы Н-моста. Мост состоит из четырех электронных переключателей. К ним относятся транзисторы, МОП-транзисторы и IGBTS.

Положительное напряжение будет подано на двигатель, когда переключатели S1 и S4 замкнуты, а два других разомкнуты. Двигатель будет вращаться в прямом направлении. Также, если переключатели S1 и S4 разомкнуты, а S2 и S3 замкнуты, на двигатель будет подано обратное напряжение, и он будет вращаться в противоположном направлении.

Как правило, выключатели на одном плече (т.е. S1 и S2 (или S3 и S4) никогда не должны быть замкнуты одновременно – это приведет к короткому замыканию.

В виде интегральных схем, или вы можете построить свой собственный мост, используя четыре транзистора или МОП-транзистора, доступны Н-мосты. Интегральные схемы Н-мостов LM298 управляют скоростью и направлением вращения моих двигателей.

Описание схемы расположения контактов:

Выход 1: двигатель постоянного тока 1 ” ” или шаговый двигатель A Выход 2: двигатель постоянного тока 1 “-” или шаговый двигатель A Выход 3: двигатель постоянного тока 2 ” ” или шаговый двигатель B Выход 4: выход двигателя B12v: вход 12 В, но можно использовать от 7 до 35 ВGND: земля5v: выход 5 В, если перемычка 12 В стоит на месте, идеально подходит для питания Arduino (и т.д.) В схеме, EnA назначается ШИМ сигналы для двигателя A (Пожалуйста, прочитайте раздел “Arduino Sketch Considerations”). В коде, AIN1 назначен двигатель AIN2 назначен двигатель AIN3 назначен двигатель BBEnB назначены ШИМ сигналы для двигателя B (Пожалуйста, прочитайте раздел “Arduino Sketch Considerations”).

1 модель

Сначала я определился с типом корпуса: катамаран. В качестве основы я использовал эту фотографию:

На основе этого изображения была нарисована 3D-модель для создания узора в замечательной программе под названием pepakura designer:

К сожалению, программа не могла сделать нормальную деталь из моих криволинейных поверхностей. Изучая, какими должны быть 3D-модели, я смог обойтись без эскизов “на глаз”:

А также сам Arduino (самодельный) с использованием драйвера для SI9986:

2 модель

Поначалу я был доволен, но стало очевидно, что моторы следует поменять на один мощный, вместе с направлением движения.

3 модель

Несмотря на то, что я не собрал эту модель полностью, я узнал, как сделать 3D-модель для получения шаблона, а также узнал о сгибах и их назначении.

На основе этой модели была изготовлена выкройка:

Узнал, как заменить потолочные плитки на ламинат.

По сравнению с потолком, подшивка имеет ряд преимуществ:

  1. Размер листа: 1000 x 500 мм.
  2. Различная толщина, я купил толщину 3 и 5 мм, но в настоящее время я использую только 5 мм.
  3. Отсутствие различных профилей и моделей.
  4. Хорошая долговечность благодаря большей толщине (для 5 мм).


А в остальном очень похожи:

  1. Малый вес.
  2. Не боится воды.
  3. Низкая цена и доступность.

Сначала я использовал титановый клей, но позже перешел на термоклей, который значительно ускорил сборку.

Мотор, руль и вал из купленных в магазине радиоуправляемых лодок. Кроме того, я выяснил, как вплавить латунные гайки в пластик, так что проблема крепления была решена.

Смотрите про коптеры:  Cимулятор полетов универсальный SM600 USB 6CH

Двигатель очень прожорлив, и его пиковый пусковой ток составляет около 10 А, а то и больше. Тогда я решил упростить драйвер двигателя: Я удалил ограничитель, отказался от полевого транзистора и упростил конструкцию платы.

Она состоит из Arduino на Atmega328P, радиомодуля NRf24L01, драйвера FET и нескольких регуляторов напряжения. Также плата была протестирована:

Вам еще нужно проверить плату с “большим” мотором, и установить его в плату, установить сервопривод с корпусом, подумать о герметизации крышки лодки, а затем испытать на воде.

Помимо выкройки лодки с различными размерами, я также даю советы по их изготовлению:

Катер_v3.1_450х173х85

Катер_v3.1_590х227х112

Катер_v3.1_750х288х142

Продолжить

Снял короткое видео, показывающее все основные шаги по сборке лодки

Передатчик

// Библиотека передатчика
#include <VirtualWire.h>

void setup() 
{ 
    // Запуск передатчика
    vw_set_ptt_inverted(true);
    vw_setup(1000); // Bits per sec 
}

void loop() 
{
    // чтение показаний с переменного резистора
    int sensorValue = analogRead(A0);

    // отправляем значение
    send(sensorValue); 
}

void send(int param) 
{ 
    // конвертируем int в массив из 2 байт
    uint8_t msg[2];
    int len = 2;
    msg[0] = highByte(param);
    msg[1] = lowByte(param);

    // отправляем непосредственно в радиоканал
    vw_send(msg, len);
    // ждем пока сообщение не уйдет целиком
    vw_wait_tx(); 

}

Питание

Простая конструкция MX-05V делает его восприимчивым к помехам. Даже самый маленький двигатель в машине, например, в сервоприводе, может нарушить его работу. Для двигателя с коммутатором необходимо отделить источник питания от приемника, чтобы минимизировать влияние электродвигателя. Кроме того, они также должны иметь общий “минус”. Окончательная схема подключения приемника выглядит следующим образом.

Результат

Модуль слишком уязвим для помех, чтобы использовать его для управления летательным оборудованием. Но для игрушечной машинки или лодки он подойдет.

Риски использования литий-полимерных аккумуляторов

Батареи такого типа могут вздуться и стать бесполезными. Чтобы предотвратить вздутие, эти батареи необходимо заряжать каждые две недели. Несбалансированное зарядное устройство разрушит батареи.

Если вы хотите использовать внешний аккумулятор, вы можете подключить смартфон к Arduino с помощью USB-кабеля, который входит в комплект поставки.

Шаг 1: компоненты

Закажите что-либо из этого списка онлайн, если вы не можете найти это в магазинах.

Список комплектующих :

Инструменты:

Шаг 1: нужные части и инструмент

В итоге я приобрел все детали и инструменты в Интернете, чтобы использовать готовые решения.

Запчасти:

  1. Комплект шасси 4WD робота (GearBest)
  2. Arduino Nano (GearBest)
  3. Модуль LM298 H-моста (GearBest)
  4. Модуль HC-06 Bluetooth (Amazon)
  5. 2 x 18650 литий-ионных аккумулятора (GearBest)
  6. 2x 18650 батарейный отсек (GearBest)
  7. Маленькая макетная плата (GearBest)
  8. 0. 5 мм2
  9. Кабели с перемычками “мужчина-мужчина” (Amazon)
  10. Кабели с перемычками “мужчина-мужчина” (Amazon)
  11. Малярная лента, клейкая лента или аналогичные материалы (Amazon).

Для робота, который обходит препятствия:

( GearBest) H C-SR04 Модуль ультразвукового измерения расстояния

Необходимый инструмент:

  1. Паяльник (Amazon)
  2. Кусачки (Amazon)
  3. Стриппер для провод (GearBest)
  4. Клеевой пистолет (GearBest)

Шаг 10: входы / датчики

У робота есть другие органы чувств, кроме зрения, звука, осязания, обоняния и вкуса. Роботы взаимодействуют с внешним миром с помощью различных датчиков.

С другой стороны, датчики – это устройства, которые обнаруживают и реагируют на информацию, полученную из окружающей среды. В зависимости от окружающей среды, информация может быть светом, теплом, движением, влажностью, давлением и так далее.

В зависимости от сигнала, он может поступать от датчиков, удаленных объектов или даже от смартфона. В рамках этого учебника я использую смартфон для управления роботом.

Шаг 11: источник питания

Роботу необходим источник энергии для управления исполнительными механизмами (двигателями) и подачи питания на контроллер. Большинство роботов питаются от батарей. Когда мы говорим об аккумуляторах, мы имеем в виду множество различных вариантов:

  1. Щелочные батареи типа AA (неперезаряжаемые)
  2. Никель-металлгидридные или никель-кадмиевые батареи типа AA (перезаряжаемые)
  3. Литий-ионные батареи
  4. Литий-полимерные батареи.

Ваши потребности определят лучший тип аккумулятора. Моя рекомендация – всегда покупать перезаряжаемые батареи достаточной емкости. Для питания устройства я использовал два литий-ионных аккумулятора 18650. Если вам нужна большая мощность для автономной работы, используйте большой аккумулятор, например, Turnigy 5A.

Чтобы придать батарейкам нужную форму, я использовал два неодимовых магнита для придания формы батарейному отсеку, которые заказал в Китае.

Зарядка аккумулятора: Вам понадобится хорошее зарядное устройство. В моем опыте хорошо зарекомендовали себя следующие зарядные устройства:

  1. PowerEx AA Charger-Analyzer (Amazon)
  2. XTAR LiIon Battery Charger (Amazon)
  3. Turnigy LiPo Battery Charger (Amazon)
Смотрите про коптеры:  Радиоуправляемый катер на Arduino и радио модуле NRF24L01 из потолочной плитки / Хабр

Шаг 12: установка компонентов

На крыше расположена цельная схема. Батарейный отсек, драйвер двигателя и маленькая макетная плата были закреплены горячим клеем, но их также можно прикрутить. Крепление осуществляется с помощью клейкой ленты. Затем Arduino nano следует подключить к макетной плате.

Шаг 13: электропроводка

Модули необходимо соединить перемычками и проводами. Чтобы подключить двигатели, соедините их красные провода (с каждой стороны), а затем черные провода. У вас будет по две клеммы с каждой стороны.

За два правых двигателя отвечает M OTORA; за два левых двигателя отвечает MOTORB. Подключите все компоненты в соответствии с инструкциями:

Подключение к мотору :

Левый мотор красный провод ( )левый мотор черный провод ( – )правый мотор красный провод ( )правый мотор черный провод ( – )LM298 – > ArduinoIN1 -> ArduinoIN1

D5IN2-> D6IN2 ->D9IN2-> D10Модуль Bluetooth -> ArduinoRx-> TxTx ->RxGND -> GNDVcc -> 3.3VПитание12V — > красный провод батарейGND -> черный провод батарей и пин GND на Arduino5V -> соедините с пином 5V Arduino

Шаг 14: логика управления

Используя эту логическую таблицу, я смог понять, как она работает. Это полезно при написании кода.

Шаг 15: софт

Изобразительная часть очень проста и не включает в себя никаких библиотек. После понимания логической таблицы из последнего шага, вы можете написать свой собственный код. Вместо того чтобы тратить много времени на код, я просто скопировал чужую готовую версию. Подключившись к роботу-машине через Bluetooth, я использую смартфон для управления им.

Шаг 16: тестирование

Чтобы протестировать робомобиль, я поставил его на небольшую картонную коробку. Таким образом, колеса будут вращаться, но машина останется на месте. Убедитесь, что он работает, нажав на все доступные кнопки. Если все работает, вы действительно можете добиться успеха.

Возможно, вам придется поменять местами провода, если двигатели вращаются в противоположных направлениях.

Шаг 17: планы на будущее

В этом учебнике я показал, как сконструировать простую машину. Следующим шагом будет его усовершенствование. К нему можно прикрепить различные датчики, вот некоторые идеи:

  1. Добавьте ультразвуковой датчик, чтобы избежать препятствий
  2. Используйте модуль WiFi, такой как ESP8266 или Node MCU вместо Bluetooth, чтобы увеличить расстояние управления.
  3. Добавьте солнечную батарею для зарядки аккумуляторов.

Шаг 2: собираем двухмоторный редуктор

Распакуйте коробку с набором. Ознакомьтесь с прилагаемой инструкцией или видеоуроком. В комплект входят два стандартных электродвигателя, тюбик смазки, шестигранный ключ, детали редуктора и корпус.

Пожалуйста, не забудьте использовать соотношение 58:1.

Смазку на шестерни следует наносить после сборки, а не до нее.

Рекомендуется использовать металлические проставки, иначе коробка передач будет визжать. Коробки передач с передаточным числом 58:1 вращаются быстрее, чем с 204:1.

Шаг 3: собираем шасси

Собрав шестеренки, распакуйте универсальную платформу и гусеничное шасси. В комплекте с шасси поставляются три типа роликов и одна шестеренка. Поскольку мы будем собирать собственную конфигурацию, инструкции вам не понадобятся.

Порядок сборки :

  • Прикрепите двухмоторный редуктор к платформе винтом в последнем отверстии
  • Установите шестерню на вал редуктора
  • Прикрутите первое отверстие Г-образного соединения к шестому отверстию платформы
  • Прикрепите самый большой ролик к первому отверстию Г-образного соединения
  • Прикрепите задний ролик к последнему отверстию Г-образного соединения
  • Установите средние ролики на заднюю часть платформы
  • Самые маленькие ролики не нужны

Шаг 3: структура / шасси

Компоненты образуют структуру. Робот состоит из одной или нескольких частей, которые двигаются для выполнения задачи. Шасси и колеса нашего робота – это его структура.

Шаг 4: монтируем микроконтроллер и драйвер электродвигателей

Установите плату Arduino над драйвером и закрепите ее винтами. Для размещения под микроконтроллером можно использовать макетную плату меньшего размера или лист акрила. Для этого можно использовать изолирующую прокладку.

Поскольку мой контроллер не Arduino, я подложил под него двустороннюю вспененную ленту, но это лишь временное решение. Используйте драйвер двигателя L293D. Распиновка драйвера двигателя Arduino не совместима с распиновкой моего контроллера. Мне пришлось внести много изменений в код, чтобы заставить его работать.

Шаг 4: приводы

Приводы преобразуют энергию (в робототехнике энергия – это электрическая энергия) в движение. Большинство приводов производят вращательное или линейное движение.

Давайте добавим передаточное число 1:48 к нашему двигателю постоянного тока, который работает со скоростью 3000 об/мин и приводится в движение крутящим моментом 0,002 Н-м. Уменьшая скорость в 48 раз (3000/44 = 68 об/мин), мы увеличиваем крутящий момент в 48 раз (получается 0,002 x 48 = 0,096 Н-м).

Смотрите про коптеры:  flysky i6 на АлиЭкспресс — купить онлайн по выгодной цене

Шаг 5: подготавливаем клеммы моторчиков

Из красной и черной проволоки отрежьте 4 куска длиной около 15-21 см. Я использовал провод сечением 0,5 мм2. Зачистите концы проводов. Провода должны быть припаяны к клеммам двигателя.

Проверьте, поляризованы ли двигатели, подключив их к батарейному отсеку. Подключение правильное, если он движется в направлении вперед (с красным проводом на положительной клемме аккумулятора и черным проводом на отрицательной клемме аккумулятора).

Шаг 5: подключаем модуль bluetooth

Этот модуль может быть установлен между платой контроллера и коробкой передач. В качестве альтернативы можно установить универсальную платформу на коробку передач и прикрепить контроллер и модуль к ней с помощью винтов M3. Как работает модуль?

Плата Arduino получает цифровые сигналы от приложения через Bluetooth (последовательная передача). Для их декодирования используются условные предложения.

Соединения проводов:

  • ТХ модуля ВТ – RX платы Arduino
  • RX модуля ВТ – TX платы Arduino
  • VCC модуля – 5В платы Arduino
  • GND модуля — GND платы Arduino

Вы можете использовать RF, xBee или WiFi трансивер для большей дальности связи, но если вы планируете использовать приложение на смартфоне, выбирайте BT модуль, хотя дальность его сигнала составляет всего 20 м.

Шаг 6: подключаем fpv-камеру

Насколько я знаю, у меня в машине нет FPV-камеры, но если вы хотите, вы можете установить ее, используя эти инструкции. Видеопилотирование, или вид от первого лица (FPV), – это метод вождения или пилотирования радиоуправляемых моделей с точки зрения водителя.

Эти камеры хороши для дистанционного управления, но сегодня я упомянул о них для общей информации.Чтобы использовать FPV-камеру, вам понадобится передатчик и приемник. Вы можете заказать их на Amazon по отдельности или вместе. Для работы камеры вам понадобится аккумулятор.

Шаг 6: устанавливаем мотор

Установите две акриловые проставки на каждый двигатель с помощью двух длинных болтов и двух гаек. Для наглядности можно посмотреть видео.

Обратите внимание, что провода от каждого двигателя ведут к внутренней части корпуса. Подключите два красных и два черных провода от двигателей с каждой стороны корпуса. После подключения у вас будет две клеммы на левой стороне и две на правой.

Шаг 7: подключаем питание

Литий-полимерная батарея – одна из самых прочных батарей на сегодняшний день. Они имеют небольшие размеры, большую емкость и высокий C-рейтинг. Батареи, использующие никель-кадмий/никель-металлгидрид, в 5-10 раз мощнее.

Шаг 7: устанавливаем крышу

Крышу необходимо устанавливать после установки 4 двигателей. Проведите клеммы проводов через отверстие в крыше и закрепите 6 медных полюсов гайками.

Шаг 8: контроллер

Контроллер отсутствует, а шасси и диски мы установили. Работа шасси без контроллера невозможна. Несмотря на безжизненность, робот останется на месте. Робот может двигаться, только если у него есть мозг (контроллер).

По сути, контроллер – это программируемое устройство, которое может быть запрограммировано на выполнение программы и выполняет все вычисления, принятие решений и связь. Здесь в качестве контроллера мы используем микроконтроллер Arduino Nano.

( Датчики, удаленный доступ и т.д.) обеспечивают входные данные для контроллера. Используя их, исполнительные механизмы (двигатели) получают команду на выполнение заданной задачи.

Если подключить положительный провод от батарей к одному концу двигателя, а затем подключить отрицательный провод к другому концу двигателя, он будет вращаться вперед. Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, поменяйте местами провода.

Вы можете использовать микроконтроллер для вращения двигателя в одном направлении, но для того, чтобы вращать его как вперед, так и назад, необходимо использовать схему H-моста. Далее я опишу, что это такое.

Шаг 9: законченная самоходная установка

Теперь, когда у вас есть все необходимое для сборки собственного радиоуправляемого автомобиля с Bluetooth, пришло время собрать все вместе. Просто и весело.

Вот несколько идей, как улучшить радиоуправление на Arduino:

  • Ультразвуковые датчики для обхода препятствий
  • Модули Xbee для увеличения дальности сигнала
  • FPV-камера для съемки в реальном времени
  • Подвеска для улучшения шасси
  • Более мощные моторы для более быстрого движения
  • Детский мотор Pololu Dual VNH5019 для установки мощных моторов.
Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector