سيارة RC المعاد تدويرها: 23 خطوة (مع صور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-13 06:56

لطالما كانت سيارات RC مصدرًا للإثارة بالنسبة لي. إنها سريعة وممتعة ، ولا داعي للقلق إذا قمت بتحطيمها. ومع ذلك ، بصفتي متحمسًا أكبر سناً وأكثر نضجًا للـ RC ، لا يمكن رؤيتي وأنا ألعب بسيارات RC الصغيرة للأطفال. يجب أن يكون لدي حجم رجل كبير وكبير. وهنا تبرز المشكلة: سيارات RC البالغة غالية الثمن. أثناء التصفح عبر الإنترنت ، فإن أرخص تكلفة يمكن أن أجدها تبلغ 320 دولارًا ، ومتوسطها حوالي 800 دولار. جهاز الكمبيوتر الخاص بي أرخص من هذه الألعاب!

مع العلم أنني لا أستطيع شراء هذه الألعاب ، قال الصانع بداخلي أنه يمكنني صنع سيارة مقابل عُشر السعر. وهكذا بدأت رحلتي لتحويل القمامة إلى ذهب

اللوازم

الأجزاء اللازمة لسيارة RC كالتالي:

• مستعملة RC سيارة
• سائق المحرك L293D (نموذج DIP)
• اردوينو نانو
• NRF24L01 + وحدة الراديو
• بطارية RC Drone (أو أي بطارية أخرى عالية التيار)
• محولات LM2596 باك (2)
• الأسلاك
• بيرفبورد
• مكونات صغيرة متنوعة (دبابيس رأس ، أطراف لولبية ، مكثفات ، إلخ)

الأجزاء المطلوبة لجهاز التحكم RC هي كما يلي:

• وحدة تحكم مستعملة (يجب أن تحتوي على عصا تحكم تمثيلية)
• اردوينو نانو
• NRF24L01 + وحدة الراديو
• أسلاك كهربائية

الخطوة 1: الكنز المعاد تدويره

بدأ هذا المشروع في الأصل منذ حوالي عام عندما خططت أنا وأصدقائي لصنع سيارة تعمل بالكمبيوتر لمشروع هاكاثون (مسابقة ترميز). كانت خطتي هي الذهاب إلى متجر التوفير ، وشراء أكبر سيارة RC يمكنني العثور عليها ، واستبدالها بـ ESP32.

في أوقات الأزمات ، هرعت إلى Savers واشتريت سيارة RC وأعدت نفسي للهاكاثون. للأسف ، العديد من الأجزاء التي أحتاجها لم تأت في الوقت المحدد لذلك اضطررت إلى إلغاء المشروع بالكامل.

منذ ذلك الحين ، كانت سيارة RC تجمع الغبار تحت سريري ، حتى الآن …

لمحة سريعة:

في هذا المشروع ، سأعيد استخدام سيارة لعبة مستعملة وجهاز تحكم بالأشعة تحت الحمراء لإنشاء سيارة RC Upcycled. سوف أحصل على الدواخل ، وأزرع Arduino Nano's ، واستخدم وحدة الراديو NRF24L01 + للتواصل بين الاثنين.

الخطوة الثانية: النظرية

فهم كيفية عمل شيء ما أكثر أهمية من معرفة كيفية إنجاحه

- كيفين يانغ 17/5/2020 (لقد اختلقت هذا للتو)

مع ذلك ، لنبدأ الحديث عن النظرية والإلكترونيات وراء سيارة Upcycled RC Car.

على جانب السيارة ، سنستخدم NRF24L01 + ، و Arduino Nano ، وسائق محرك L293D ، والمحركات في سيارة RC ، ومحولين باك. سيوفر محول باك واحد جهد القيادة للمحرك بينما سيوفر الآخر 5 فولت لـ Arduino Nano.

على جانب وحدة التحكم ، سنستخدم NRF24L01 + و Arduino Nano وعصا التحكم التناظرية في وحدة التحكم المعاد توجيهها.

الخطوة 3: NRF24L01 +

قبل أن نبدأ ، ربما ينبغي أن أشرح الفيل في الغرفة: NRF24L01 +. إذا لم تكن تعرف الاسم بالفعل ، فإن NRF24 عبارة عن شريحة تنتجها شركة Nordic Semiconductors. إنها تحظى بشعبية كبيرة في مجتمع المصنّعين للاتصالات اللاسلكية نظرًا لسعرها المنخفض وصغر حجمها ووثائقها المكتوبة جيدًا.

إذن كيف تعمل وحدة NRF بالفعل؟ حسنًا بالنسبة للمبتدئين ، يعمل NRF24L01 + بتردد 2.4 جيجا هرتز. هذا هو نفس التردد الذي تعمل عليه Bluetooth و Wifi (مع اختلافات طفيفة!). تتصل الشريحة بين Arduino باستخدام SPI ، وهو بروتوكول اتصال رباعي الأطراف. بالنسبة للطاقة ، يستخدم NRF24 3.3 فولت ولكن المسامير أيضًا تتحمل 5 فولت. هذا يسمح لنا باستخدام Arduino Nano ، الذي يستخدم منطق 5V ، مع NRF24 ، والذي يستخدم منطق 3.3V. بعض الميزات الأخرى على النحو التالي.

الميزات البارزة:

• يعمل على عرض النطاق الترددي 2.4 جيجا هرتز
• نطاق جهد العرض: 1.6 - 3.6 فولت
• 5V متسامح
• يستخدم اتصال SPI (MISO ، MOSI ، SCK)
• تستهلك 5 دبابيس (MISO ، MOSI ، SCK ، CE ، CS)
• هل يمكن تشغيل المقاطعات - IRQ (مهم جدًا في هذا المشروع!)
• وضع السكون
• يستهلك 900nA - 12mA
• نطاق الإرسال: ~ 100 متر (سيختلف حسب الموقع الجغرافي)
• التكلفة: 1.20 دولار لكل وحدة (أمازون)

إذا كنت تريد معرفة المزيد حول NRF24L01 + ، فراجع قسم القراءات الإضافية في النهاية

الخطوة 4: L293D - محرك مزدوج H-Bridge Motor

على الرغم من أن Arduino Nano يمكن أن يوفر تيارًا كافيًا لتشغيل مؤشر LED ، إلا أنه لا توجد طريقة يمكن لـ Nano من خلالها تشغيل محرك بمفرده. لذلك ، يجب أن نستخدم سائقًا خاصًا للتحكم في المحرك. إلى جانب القدرة على توفير التيار ، ستعمل شريحة المحرك أيضًا على حماية Arduino من أي ارتفاعات في الجهد تنشأ عن تشغيل وإيقاف تشغيل المحرك.

أدخل L293D ، محرك محرك رباعي نصف جسر H ، أو بعبارات عامة ، شريحة يمكنها دفع محركين للأمام وللخلف.

يعتمد الموديل L293D على H-Bridges للتحكم في كل من سرعة المحرك والاتجاه. ميزة أخرى هي عزل مزود الطاقة ، والذي يسمح لـ Arduino بالخروج من مصدر طاقة منفصل عن المحركات.

الخطوة الخامسة: قطع السيارة

كفى من الناحية النظرية ولنبدأ بالفعل فى البناء!

نظرًا لأن سيارة RC لا تأتي مع وحدة تحكم (تذكر أنها من متجر التوفير) ، فإن الإلكترونيات الداخلية عديمة الفائدة بشكل أساسي. وهكذا ، فتحت سيارة RC وألقيت بلوحة التحكم في صندوق الخردة.

من المهم الآن تدوين بعض الملاحظات قبل أن نبدأ. شيء واحد يجب ملاحظته هو جهد الإمداد لسيارة RC. السيارة التي اشتريتها قديمة جدًا ، قبل أن تصبح بطاريات الليثيوم هي السائدة. هذا يعني أن سيارة RC هذه تم إيقاف تشغيلها من بطارية Ni-Mh بجهد اسمي يبلغ 9.6 فولت. هذا مهم لأن هذا سيكون الجهد الذي سنقود المحركات به.

الخطوة السادسة: كيف تعمل السيارة؟

أستطيع أن أقول بكل تأكيد بنسبة 99٪ أن سيارتي ليست مثل سيارتك ، مما يعني أن هذا القسم عديم الفائدة بشكل أساسي. ومع ذلك ، من المهم الإشارة إلى بعض الميزات التي تتمتع بها سيارتي لأنني سأقوم بتصميم تصميمي على أساس ذلك.

توجيه

على عكس سيارات RC الحديثة ، فإن السيارة التي أقوم بتعديلها لا تستخدم مؤازرة للانعطاف. بدلاً من ذلك ، تستخدم سيارتي محرك ونوابض مصقولة أساسية. هذا له العديد من العيوب خاصةً لأنني لا أملك القدرة على القيام بالمنعطفات الجيدة. ومع ذلك ، فإن إحدى الفوائد الفورية هي أنني لست بحاجة إلى أي واجهة تحكم معقدة لتشغيلها. كل ما علي فعله هو تنشيط المحرك بقطبية معينة (حسب الطريقة التي أريد أن أدور بها).

المحور التفاضلي

بشكل مثير للدهشة ، تحتوي سيارتي RC أيضًا على محور تفاضلي ووضعين مختلفين للتروس. هذا ممتع للغاية حيث توجد الفروق عادة في السيارات الواقعية ، وليس في سيارات RC الصغيرة. أعتقد أنه قبل أن تكون هذه السيارة على أرفف متجر التوفير ، كانت طراز RC متطورًا.

الخطوة السابعة: قضية السلطة

مع اختفاء الميزات ، علينا الآن التحدث عن الجزء الأكثر أهمية في هذا التصميم: كيف سنقوم بتشغيل سيارة RC؟ ولكي نكون أكثر تحديدًا: ما مقدار التيار المطلوب لتشغيل المحركات؟

للإجابة على هذا ، قمت بتوصيل بطارية طائرة بدون طيار بمحول باك ، حيث أسقطت 11 فولت من البطارية إلى 9.6 فولت للمحركات. من هناك ، قمت بضبط جهاز القياس المتعدد على الوضع الحالي 10A وأكملت الدائرة. قرأ العداد أن المحركات تحتاج إلى 300 مللي أمبير من التيار لتشغيل الهواء الحر.

في حين أن هذا قد لا يبدو كثيرًا ، فإن القياس الذي نهتم به حقًا هو تيار المماطلة للمحركات. لقياس هذا ، أضع يدي على العجلات لمنعها من الدوران. عندما نظرت إلى جهاز القياس الخاص بي ، أظهر 1A ثابتًا.

مع العلم أن محركات الدفع سوف ترسم أمبير تقريبًا ، شرعت بعد ذلك في اختبار محركات التوجيه التي تجتذب 500 مللي أمبير عند التوقف. بهذه المعرفة ، توصلت إلى استنتاج مفاده أنه يمكنني تشغيل النظام بالكامل من بطارية طائرة بدون طيار RC واثنين من محولات LM2596 باك *.

* لماذا تحكم اثنين باك؟ حسنًا ، كل LM2596 له حد أقصى للتيار 3A. إذا قمت بإيقاف تشغيل كل شيء من محول باك واحد ، كنت سأقوم بسحب الكثير من التيار ، وبالتالي ، سيكون لدي ارتفاعات كبيرة في الجهد. حسب التصميم ، تستقر قوة Arduino Nano في كل مرة يحدث فيها ارتفاع كبير في الجهد. لذلك ، استخدمت محولين لتخفيف الحمل والحفاظ على نانو معزولًا عن المحركات.

أحد المكونات المهمة الأخيرة التي نحتاجها هو اختبار جهد خلية Li-Po. الغرض من القيام بذلك هو حماية البطارية من الإفراط في التفريغ لمنع إتلاف عمر البطارية (احتفظ دائمًا بجهد الخلية للبطارية القائمة على الليثيوم أعلى من 3.5 فولت!)

الخطوة 8: حلبة RC للسيارة

مع خروج مشكلة الطاقة عن الطريق ، يمكننا الآن إنشاء الدائرة. أعلاه هو التخطيطي الذي صنعته لسيارة RC.

ضع في اعتبارك أنني لم أقم بتضمين اتصال بطارية الفولتميتر. لاستخدام الفولتميتر ، كل ما عليك فعله هو توصيل موصل التوازن بالدبابيس الخاصة بجهاز الفولتميتر. إذا لم تكن قد فعلت ذلك من قبل ، فانقر فوق الفيديو المرتبط في قسم القراءات الإضافية لمعرفة المزيد.

ملاحظات على الحلبة

تتطلب دبابيس التمكين (1 ، 9) الموجودة على L293D إشارة PWM ذات سرعة متغيرة. هذا يعني أنه لا يمكن توصيل سوى عدد قليل من المسامير الموجودة على Arduino Nano. بالنسبة للمسامير الأخرى الموجودة على L293D ، كل شيء مباح.

نظرًا لأن NRF24L01 + يتصل عبر SPI ، يجب علينا توصيل دبابيس SPI الخاصة به بمسامير SPI على Arduino Nano (لذا قم بتوصيل MOSI -> MOSI و MISO -> MISO و SCK -> SCK). من المهم أيضًا ملاحظة أنني قمت بتوصيل دبوس IRQ الخاص بـ NRF24 بالدبوس 2 على Arduino Nano. وذلك لأن رقم التعريف الشخصي IRQ ينتقل إلى مستوى منخفض في كل مرة يتلقى فيها NR24 رسالة. بمعرفة هذا ، يمكنني تشغيل مقاطعة لإخبار نانو بقراءة الراديو. هذا يسمح لـ Nano بالقيام بأشياء أخرى أثناء انتظار بيانات جديدة.

الخطوة 9: ثنائي الفينيل متعدد الكلور

نظرًا لأنني أريد أن أجعل هذا تصميمًا معياريًا ، فقد قمت بإنشاء PCB باستخدام لوحة الأداء والكثير من دبابيس الرأس.

الخطوة 10: الاتصالات النهائية

مع الانتهاء من PCB وتلف سيارة RC ، استخدمت أسلاك التمساح لاختبار ما إذا كان كل شيء يعمل.

بعد اختبار صحة جميع التوصيلات ، قمت باستبدال أسلاك التمساح بكابلات حقيقية وربطت جميع المكونات بالهيكل.

في هذه المرحلة ، ربما تكون قد أدركت أن هذه المقالة ليست دليلاً خطوة بخطوة. هذا لأنه من المستحيل ببساطة كتابة كل خطوة ، لذا بدلاً من ذلك ، فإن الخطوات القليلة التالية من Instructables ستكون لي مشاركة بعض النصائح التي تعلمتها أثناء صنع السيارة.

الخطوة 11: نصيحة 1: وضع وحدة الراديو

لزيادة نطاق سيارة RC ، وضعت وحدة الراديو NRF بعيدًا عن الجانب قدر الإمكان. وذلك لأن موجات الراديو تنعكس عن معادن مثل ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأسلاك ، وبالتالي تقلل النطاق. لحل هذه المشكلة ، وضعت الوحدة على الجانب ذاته من PCB وقمت بقطع شق في مبيت السيارة للسماح لها بالتمسك.

الخطوة 12: النصيحة 2: احتفظ بها معيارية

شيء آخر قمت به أنقذني عدة مرات هو توصيل كل شيء من خلال دبابيس الرأس والكتل الطرفية. وهذا يسمح بتبديل الأجزاء بسهولة إذا تم قلي أحد المكونات (لأي سبب كان …).

الخطوة 13: النصيحة 3: استخدم المشتتات الحرارية

تعمل المحركات في سيارتي RC على دفع L293D إلى أقصى حدودها. بينما يمكن لسائق المحرك التعامل مع ما يصل إلى 600 مللي أمبير بشكل مستمر ، فهذا يعني أيضًا أنه يصبح ساخنًا وسريعًا جدًا! هذا هو السبب في أنه من الجيد إضافة بعض المعجون الحراري ومبددات الحرارة لمنع L293D من الطهي بنفسه. ومع ذلك ، حتى مع المشتتات الحرارية ، لا يزال من الممكن أن تصبح الشريحة ساخنة للغاية بحيث لا يمكن لمسها. هذا هو السبب في أنها فكرة جيدة أن تترك السيارة تبرد بعد 2-3 دقائق من اللعب.

الخطوة 14: RC Controller Time

بعد الانتهاء من سيارة RC ، يمكننا البدء في صنع وحدة التحكم.

مثل سيارة RC ، اشتريت أيضًا جهاز التحكم لفترة من الوقت معتقدًا أنه يمكنني فعل شيء به. ومن المفارقات أن وحدة التحكم هي في الواقع وحدة تحكم بالأشعة تحت الحمراء لذا فهي تستخدم مصابيح LED للأشعة تحت الحمراء للتواصل بين الأجهزة.

الفكرة الأساسية في هذا التصميم هي الاحتفاظ باللوحة الأصلية داخل وحدة التحكم وبناء Arduino و NRF24L01 + حولها.

الخطوة 15: أساسيات عصا التحكم التناظرية

قد يكون الاتصال بعصا التحكم التناظرية أمرًا شاقًا خاصةً لأنه لا توجد لوحة فصل للمسامير. لا تقلق! تعمل جميع أذرع التحكم التناظرية على نفس المبدأ التوجيهي وعادة ما يكون لها نفس pinout.

في الأساس ، تعد أذرع التحكم التناظرية مجرد مقياسين للجهد يغيران المقاومة عند التحرك في اتجاهات مختلفة. على سبيل المثال ، عند تحريك عصا التحكم إلى اليمين ، يغير مقياس جهد المحور x القيمة. الآن عند تحريك عصا التحكم للأمام ، يغير مقياس جهد المحور ص قيمته.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، إذا نظرنا إلى الجانب السفلي من عصا التحكم التناظرية ، فسنرى 6 دبابيس ، و 3 لمقياس جهد المحور السيني ، و 3 لمقياس جهد المحور ص. كل ما عليك فعله هو توصيل 5 فولت والأرض بالمسامير الخارجية وتوصيل الدبوس الأوسط بمدخل تناظري على Arduino.

ضع في اعتبارك أنه سيتم تعيين قيم مقياس الجهد على 1024 وليس 512! هذا يعني أنه يتعين علينا استخدام وظيفة map () المضمنة في Arduino للتحكم في أي مخرجات رقمية (مثل إشارة PWM التي نستخدمها للتحكم في L293D). تم القيام بذلك بالفعل في الكود ولكن إذا كنت تخطط لكتابة برنامجك الخاص ، فيجب أن تضع ذلك في الاعتبار.

الخطوة 16: اتصالات وحدة التحكم

لا تزال الاتصالات بين NRF24 و Nano هي نفسها بالنسبة لوحدة التحكم ولكن بدون اتصال IRQ.

تم عرض دائرة وحدة التحكم أعلاه.

يعد تعديل وحدة التحكم بالتأكيد شكلاً من أشكال الفن. لقد أوضحت بالفعل هذه النقطة مرات لا حصر لها ، لكن من غير الممكن ببساطة كتابة كيفية القيام بذلك خطوة بخطوة. وبالتالي ، مثل ما فعلته سابقًا ، سأقدم بعض النصائح حول ما تعلمته أثناء صنع وحدة التحكم الخاصة بي.

الخطوة 17: نصيحة 1: استخدم الأجزاء الموجودة تحت تصرفك

المساحة ضيقة حقًا في وحدة التحكم ، لذلك ، إذا كنت تريد تضمين أي مدخلات أخرى للسيارة ، فاستخدم المفاتيح والمقابض الموجودة بالفعل. بالنسبة لوحدة التحكم الخاصة بي ، قمت أيضًا بتوصيل مقياس الجهد ومفتاح ثلاثي الاتجاهات بجهاز Nano.

شيء آخر يجب أن تضعه في الاعتبار أن هذه هي وحدة التحكم الخاصة بك. إذا كانت الدبابيس لا تناسب خيالك ، فيمكنك دائمًا إعادة ترتيبها!

الخطوة 18: نصيحة 2: إزالة الآثار غير الضرورية

نظرًا لأننا نستخدم اللوحة الأصلية ، يجب عليك التخلص من جميع الآثار التي تنتقل إلى أذرع التحكم التناظرية وإلى أي مستشعرات أخرى تستخدمها. من خلال القيام بذلك ، فإنك تمنع فرصة حدوث أي سلوك غير متوقع للحساس.

لإجراء هذه التخفيضات ، استخدمت ببساطة قاطعة مربعة وسجلت PCB عدة مرات لفصل الآثار حقًا.

الخطوة 19: النصيحة 3: حافظ على الأسلاك قصيرة قدر الإمكان

تتحدث هذه النصيحة بشكل خاص عن خطوط SPI بين وحدة Arduino و NRF24 ، ولكن هذا ينطبق أيضًا على الاتصالات الأخرى أيضًا. إن NRF24L01 + حساس للغاية للتداخل ، لذا إذا تم التقاط أي ضوضاء بواسطة الأسلاك ، فسوف تفسد البيانات. هذا هو أحد العوائق الرئيسية لاتصال SPI. وبالمثل ، من خلال إبقاء الأسلاك قصيرة قدر الإمكان ، يمكنك أيضًا جعل وحدة التحكم بأكملها أكثر نظافة وتنظيمًا.

الخطوة 20: النصيحة 4: التنسيب! تحديد مستوى! تحديد مستوى

إلى جانب إبقاء الأسلاك قصيرة قدر الإمكان ، فإن هذا يعني أيضًا الحفاظ على المسافة بين الأجزاء قصيرة قدر الإمكان.

عند البحث عن أماكن لتركيب NRF24 و Arduino ، تذكر أن تجعلها قريبة قدر الإمكان من بعضها البعض وعصا التحكم.

شيء آخر يجب أخذه في الاعتبار هو مكان وضع وحدة NRF24. كما ذكرنا سابقًا ، لا تستطيع موجات الراديو المرور عبر المعدن ، لذلك يجب عليك تركيب الوحدة بالقرب من جانب وحدة التحكم. للقيام بذلك ، قمت بقطع شق صغير باستخدام Dremel للسماح لـ NRF24 بالخروج من الجانب.

الخطوة 21: الكود

ربما يكون الجزء الأكثر أهمية في هذا البناء هو الكود الفعلي. لقد قمت بتضمين التعليقات وكل شيء لذلك لن أشرح كل برنامج سطراً بسطر.

مع ذلك ، هناك بعض الأشياء المهمة التي أود الإشارة إليها وهي أنك ستحتاج إلى تنزيل مكتبة NRF24 لتشغيل البرامج. إذا لم تكن المكتبات مثبتة لديك بالفعل ، أقترح عليك مراجعة البرامج التعليمية المرتبطة في قسم القراءات الإضافية لمعرفة كيفية القيام بذلك. كذلك ، عند إرسال إشارات إلى L293D ، لا تقم أبدًا بتشغيل دبابيس الاتجاه. هذا سوف يقصر سائق المحرك ويتسبب في حرقه.

جيثب-

الخطوة 22: المنتج النهائي

أخيرًا ، بعد عام واحد من جمع الغبار و 3 أسابيع من العمل اليدوي ، انتهيت أخيرًا من صنع سيارة RC Upcycled. على الرغم من أنني يجب أن أعترف ، فهي ليست قوية مثل السيارات التي رأيناها في المقدمة ، فقد خرجت أفضل بكثير مما كنت أعتقد. يمكن للسيارة القيادة لمدة 40 دقيقة قبل نفاد الطاقة ويمكن أن تصل إلى 150 مترًا بعيدًا عن وحدة التحكم.

بعض الأشياء التي سأفعلها بالتأكيد لتحسين السيارة هي استبدال L293D بـ L298 ، سائق محرك أكبر وأكثر قوة. شيء آخر سأفعله هو تبديل وحدة الراديو الافتراضية NRF لإصدار الهوائي المضخم. ستزيد هذه التعديلات من عزم الدوران ونطاق السيارة على التوالي.

الخطوة 23: قراءات إضافية:

NRF24L01 +

• ورقة بيانات أشباه الموصلات الاسكندنافية
• اتصال SPI (مقالة)
• الإعداد الأساسي (فيديو)
• برنامج تعليمي متعمق (مقال)
• نصائح وحيل متقدمة (سلسلة فيديو)

L293D

• ورقة بيانات تكساس إنسترومنتس
• برنامج تعليمي متعمق (مقال)