HackerBoxes 0013: AutoSport: 12 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

استيراد السيارات: هذا الشهر ، يستكشف HackerBox Hackers إلكترونيات السيارات. يحتوي هذا Instructable على معلومات للعمل مع HackerBoxes # 0013. إذا كنت ترغب في تلقي صندوق مثل هذا في صندوق البريد الخاص بك كل شهر ، فقد حان الوقت للاشتراك في HackerBoxes.com والانضمام إلى الثورة!

الموضوعات وأهداف التعلم لهذا HackerBox:

• تكييف NodeMCU لاردوينو
• تجميع عدة السيارة ذات الدفع الثنائي
• توصيل NodeMCU للتحكم في عدة السيارة ذات الدفع الرباعي
• التحكم في NodeMCU عبر WiFi باستخدام Blynk
• استخدام مجسات للتنقل الذاتي
• العمل مع تشخيصات السيارات على متن السيارة (OBD)

HackerBoxes هي خدمة صندوق الاشتراك الشهري للإلكترونيات اليدوية وتقنية الكمبيوتر. نحن هواة ، صناع ، ومجربون. هاك الكوكب!

الخطوة 1: HackerBoxes 0013: محتويات الصندوق

• HackerBoxes # 0013 بطاقة مرجعية قابلة للتحصيل
• طقم هيكل السيارة 2WD
• وحدة المعالج NodeMCU WiFi
• درع المحرك لـ NodeMCU
• بلوك الطائر لدرع المحرك
• صندوق البطارية (4 × AA)
• HC-SR04 مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية
• حساسات انعكاس الأشعة تحت الحمراء TCRT5000
• DuPont صداري 10 سم
• وحدتا ليزر أحمر
• التشخيصات على اللوحة Mini-ELM327 (OBD)
• ملصق حصري لسباق HackerBoxes

بعض الأشياء الأخرى التي ستكون مفيدة:

• أربع بطاريات مقاس AA
• شريط فوم على الوجهين أو شرائط فيلكرو
• كابل microUSB
• الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي
• كمبيوتر مع Arduino IDE

الأهم من ذلك أنك ستحتاج إلى حس المغامرة وروح DIY وفضول الهاكرز. ليس من السهل دائمًا استخدام الإلكترونيات الهاوية القوية ، ولكن عندما تستمر في ذلك وتستمتع بالمغامرة ، فقد ينبع قدر كبير من الرضا من المثابرة وإنجاح مشروعاتك. فقط اتخذ كل خطوة ببطء ، واهتم بالتفاصيل ، ولا تتردد في طلب المساعدة.

الخطوة الثانية: إلكترونيات السيارات والسيارات ذاتية القيادة

إلكترونيات السيارات هي أي أنظمة إلكترونية تستخدم في مركبات الطرق. وتشمل هذه أجهزة الكمبيوتر ، وتقنيات المعلومات ، وأنظمة الترفيه داخل السيارة ، وما إلى ذلك. نشأت إلكترونيات السيارات من الحاجة إلى التحكم في المحركات. تم استخدام الأولى للتحكم في وظائف المحرك وتمت الإشارة إليها بوحدات التحكم في المحرك (ECU). عندما بدأ استخدام أدوات التحكم الإلكترونية في المزيد من تطبيقات السيارات ، اتخذ اختصار ECU المعنى الأكثر عمومية لـ "وحدة التحكم الإلكترونية" ، ثم تم تطوير وحدات تحكم إلكترونية محددة. الآن ، وحدات التحكم الإلكترونية هي وحدات. هناك نوعان يشتملان على وحدات التحكم في المحرك (ECM) أو وحدات التحكم في ناقل الحركة (TCM). قد تحتوي السيارة الحديثة على ما يصل إلى 100 وحدة نقدية أوروبية.

السيارات التي يتم التحكم فيها عن بُعد (سيارات R / C) هي سيارات أو شاحنات يمكن التحكم فيها من مسافة باستخدام جهاز إرسال متخصص أو جهاز تحكم عن بعد. تم استخدام المصطلح "R / C" ليعني كلاً من "التحكم عن بعد" و "التحكم اللاسلكي" ، ولكن الاستخدام الشائع لـ "R / C" اليوم يشير عادةً إلى المركبات التي يتم التحكم فيها بواسطة ارتباط تردد لاسلكي.

السيارة المستقلة (سيارة بدون سائق ، سيارة ذاتية القيادة ، سيارة آلية) هي مركبة قادرة على استشعار بيئتها والتنقل دون تدخل بشري. يمكن للسيارات ذاتية القيادة اكتشاف المناطق المحيطة باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات مثل الرادار والليدار ونظام تحديد المواقع العالمي وقياس المسافات ورؤية الكمبيوتر. تفسر أنظمة التحكم المتقدمة المعلومات الحسية لتحديد مسارات الملاحة المناسبة ، بالإضافة إلى العوائق واللافتات ذات الصلة. تمتلك السيارات ذاتية القيادة أنظمة تحكم قادرة على تحليل البيانات الحسية للتمييز بين السيارات المختلفة على الطريق ، وهو أمر مفيد جدًا في تخطيط المسار إلى الوجهة المطلوبة.

الخطوة 3: Arduino for NodeMCU

NodeMCU هي منصة إنترنت الأشياء مفتوحة المصدر. يتضمن البرنامج الثابت الذي يعمل على ESP8266 Wi-Fi SoC من أنظمة Espressif والأجهزة القائمة على وحدة ESP-12.

يمكن الآن توسيع Arduino IDE بسهولة لدعم وحدات البرمجة NodeMCU كما لو كانت أي منصة تطوير Arduino أخرى.

للبدء ، تأكد من تثبيت Arduino IDE (www.arduino.cc) بالإضافة إلى برامج تشغيل لشريحة Serial-USB المناسبة على وحدة NodeMCU التي تستخدمها. تتضمن معظم وحدات NodeMCU حاليًا شريحة CH340 Serial-USB. الشركة المصنعة لشرائح CH340 (WCH.cn) لديها برامج تشغيل متاحة لجميع أنظمة التشغيل الشائعة. تحقق من صفحة ترجمة جوجل لموقعهم.

قم بتشغيل Ardino IDE ، وانتقل إلى التفضيلات ، وحدد موقع الحقل لإدخال "عناوين URL إضافية لمدير اللوحة"

الصق عنوان URL هذا:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

لتثبيت مدير مجلس الإدارة لـ ESP8266.

بعد التثبيت ، أغلق IDE ثم ابدأ تشغيله احتياطيًا.

قم الآن بتوصيل وحدة NodeMCU بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل microUSB (كما تستخدمه معظم الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية).

حدد نوع اللوحة داخل Arduino IDE كـ NodeMCU 1.0

نحب دائمًا تحميل واختبار العرض التوضيحي الوامض على لوحة Arduino جديدة فقط للحصول على بعض الثقة في أن كل شيء يعمل بشكل صحيح. NodeMCU ليس استثناءً ، ولكن عليك تغيير دبوس LED من pin13 إلى pin16 قبل التجميع والتحميل. تأكد من أن هذا الاختبار السريع يعمل بشكل صحيح قبل الانتقال إلى أي شيء أكثر تعقيدًا باستخدام Arduino NodeMCU.

فيما يلي إرشادات تتخطى عملية الإعداد لـ Arduino NodeMCU مع بعض أمثلة التطبيقات المختلفة. إنه منحرف قليلاً عن الهدف هنا ، ولكن قد يكون من المفيد البحث عن وجهة نظر أخرى إذا واجهتك مشكلة.

الخطوة 4: طقم هيكل السيارة بالدفع الثنائي

محتويات طقم هيكل السيارة 2WD:

• هيكل من الألومنيوم (تختلف الألوان)
• اثنين من محركات FM90 DC
• عجلتان بإطارات مطاطية
• عجلة حرة
• أجهزة التجميع
• تصاعد الأجهزة

تبدو محركات FM90 DC مثل الماكينات الصغيرة لأنها مبنية في نفس الغلاف البلاستيكي مثل الماكينات الصغيرة الشائعة ، مثل FS90 أو FS90R أو SG92R. ومع ذلك ، فإن FM90 ليس مؤازرة. FM90 هو محرك DC مع مجموعة تروس بلاستيكية.

يتم التحكم في سرعة محرك FM90 عن طريق تعديل عرض النبضة (PWM) أسلاك التوصيل. يتم التحكم في الاتجاه عن طريق تبديل قطبية الطاقة كما هو الحال مع أي محرك DC مصقول. يمكن تشغيل FM90 على 4-6 فولت تيار مستمر. على الرغم من صغر حجمه ، إلا أنه يسحب تيارًا كافيًا بحيث لا ينبغي دفعه مباشرة من دبوس متحكم دقيق. يجب استخدام سائق محرك أو جسر H.

مواصفات محرك FM90 DC:

• الأبعاد: 32.3 ملم × 12.3 ملم × 29.9 ملم / 1.3 بوصة × 0.49 بوصة × 1.2 بوصة
• عدد المفاتيح: 21
• الوزن: 8.4 جرام
• لا توجد سرعة تحميل: 110 دورة في الدقيقة (4.8 فولت) / 130 دورة في الدقيقة (6 فولت)
• تيار التشغيل (بدون تحميل): 100 مللي أمبير (4.8 فولت) / 120 مللي أمبير (6 فولت)
• عزم دوران الذروة (4.8 فولت): 1.3 كجم / سم / 18.09 أوقية / بوصة
• أقصى عزم دوران للمماطلة (6 فولت): 1.5 كجم / سم / 20.86 أونصة / بوصة
• تيار المماطلة: 550mA (4.8 فولت) / 650 مللي أمبير (6 فولت)

الخطوة 5: هيكل السيارة: التجميع الميكانيكي

يمكن تجميع هيكل السيارة بسهولة وفقًا لهذا الرسم التخطيطي.

لاحظ أن هناك حقيبتان صغيرتان من الأجهزة. أحدهما يتضمن تركيب الأجهزة مع ستة مواجهات نحاسية 5 مم-M3 جنبًا إلى جنب مع البراغي والصواميل المطابقة. قد يكون جهاز التركيب هذا مفيدًا في الخطوات اللاحقة لتركيب وحدات التحكم وأجهزة الاستشعار والعناصر الأخرى بالهيكل.

في هذه الخطوة ، سوف نستخدم أجهزة التجميع التي تتضمن:

• أربعة مسامير M2x8 رفيعة وصواميل صغيرة ملائمة لتثبيت المحركات
• أربعة مسامير M3x10 أكثر سمكًا وصواميل مطابقة أكبر لتركيب عجلة العجلات
• اثنان من البراغي PB2.0x8 مع خيوط خشنة لتركيب العجلات على المحركات

لاحظ أن محركات FM90 موجهة بحيث تمتد أسلاك التوصيل من الجزء الخلفي من الهيكل المركب.

الخطوة 6: هيكل السيارة: أضف حزمة الطاقة وجهاز التحكم

تدعم لوحة درع المحرك ESP-12E توصيل وحدة NodeMCU مباشرة. يشتمل درع المحرك على شريحة محرك دفع وسحب L293DD (ورقة بيانات). يجب توصيل أسلاك أسلاك المحرك بأطراف المسمار A + / A- و B + / B على واقي المحرك (بعد إزالة الموصلات). يجب توصيل أسلاك توصيل البطارية بأطراف برغي إدخال البطارية.

إذا استدارت إحدى العجلات في الاتجاه الخاطئ ، فيمكن تبديل الأسلاك إلى المحرك المقابل عند أطراف المسمار ، أو يمكن قلب بت الاتجاه في الكود (الخطوة التالية).

يوجد زر طاقة بلاستيكي على درع المحرك لتنشيط مصدر دخل البطارية. يمكن استخدام كتلة العبور لتوجيه الطاقة إلى NodeMCU من درع المحرك. بدون تثبيت كتلة العبور ، يمكن لـ NodeMCU تشغيل نفسها من كبل USB. مع تثبيت كتلة العبور (كما هو موضح) ، تزود طاقة البطارية المحركات ويتم نقلها أيضًا إلى وحدة NodeMCU.

يمكن تركيب درع المحرك وحزمة البطارية على الهيكل المعدني عن طريق محاذاة فتحات المسامير بالفتحات المتاحة في الهيكل المصنوع من الألومنيوم. ومع ذلك ، نجد أنه من الأسهل إلصاقها بالهيكل المعدني باستخدام شريط فوم مزدوج الوجه أو شرائط الفيلكرو اللاصقة.

الخطوة السابعة: هيكل السيارة: البرمجة والتحكم بالواي فاي

Blynk عبارة عن نظام أساسي به تطبيقات iOS و Android للتحكم في Arduino و Raspberry Pi وأجهزة أخرى عبر الإنترنت. إنها لوحة معلومات رقمية حيث يمكنك إنشاء واجهة رسومية لمشروعك ببساطة عن طريق سحب وإسقاط الحاجيات. من السهل حقًا إعداد كل شيء وستبدأ في الإصلاح على الفور. سوف يجعلك Blynk على الإنترنت وجاهزًا لإنترنت الأشياء الخاصة بك.

يوضح البرنامج النصي HBcar.ino Arduino المضمن هنا كيفية ربط أربعة أزرار (للأمام ، والعكس ، واليمين ، واليسار) في مشروع Blynk للتحكم في المحركات على هيكل السيارة 2WD.

قبل التجميع ، يجب تغيير ثلاث سلاسل في البرنامج:

• Wi-Fi SSID (لنقطة وصول Wi-Fi الخاصة بك)
• كلمة مرور Wi-Fi (لنقطة وصول Wi-Fi)
• رمز تفويض Blynk (من مشروع Blynk الخاص بك)

لاحظ من مثال الكود أن شريحة L293DD الموجودة على درع المحرك موصلة بأسلاك على النحو التالي:

• دبوس GPIO 5 للمحرك سرعة
• دبوس GPIO 0 لاتجاه المحرك
• دبوس GPIO 4 لسرعة المحرك B.
• دبوس GPIO 2 لاتجاه المحرك B.

الخطوة 8: أجهزة الاستشعار للملاحة الذاتية: مكتشف المدى بالموجات فوق الصوتية

يمكن أن يوفر مكتشف النطاق بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 (ورقة البيانات) قياسات من حوالي 2 سم إلى 400 سم بدقة تصل إلى 3 مم. تشتمل وحدة HC-SR04 على جهاز إرسال بالموجات فوق الصوتية وجهاز استقبال ودائرة تحكم.

بعد إرفاق أربع وصلات ربط من الإناث إلى دبابيس HC-SR04 ، يمكن أن يساعد لف بعض الأشرطة حول الموصلات في عزل الوصلات من القصور إلى الهيكل المصنوع من الألمنيوم ، كما يوفر كتلة مرنة للإسفين في الفتحة الموجودة في الجزء الأمامي من الهيكل كما هو موضح.

في هذا المثال ، يمكن توصيل الأسلاك الأربعة الموجودة في HC-SR04 بغطاء المحرك:

• VCC (في HC-SR04) إلى VIN (على درع المحرك)
• الزناد (في HC-SR04) إلى D6 (على درع المحرك)
• صدى (على HC-SR04) إلى D7 (على درع المحرك)
• GND (على HC-SR04) إلى GND (على درع المحرك)

ستقوم VIN بتزويد حوالي 6VDC إلى HC-SR04 ، والذي يحتاج فقط إلى 5V. ومع ذلك ، يبدو أن هذا يعمل بشكل جيد. تكون سكة الطاقة الأخرى المتاحة (3.3 فولت) مناسبة أحيانًا لتشغيل وحدة HC-SR04 (جربها بالتأكيد) ، ولكنها في بعض الأحيان لا تكون الجهد الكافي.

بمجرد أن يتم توصيل هذا ، جرب مثال الكود NodeMCUping.ino لاختبار تشغيل HC-SR04. تتم طباعة المسافة من المستشعر إلى أي شيء على الشاشة التسلسلية (لوحة 9600) بالسنتيمتر. احصل على المسطرة واختبر الدقة. مثير للإعجاب أليس كذلك؟

الآن بعد أن أصبح لديك هذا التلميح ، جرب شيئًا كهذا للحصول على مركبة ذاتية القيادة لتجنب الاصطدام:

1. إلى الأمام حتى مسافة <10 سم
2. وقف
3. عكس مسافة صغيرة (اختياري)
4. تحويل زاوية عشوائية (الوقت)
5. حلقة للخطوة 1

للحصول على بعض المعلومات الأساسية العامة ، إليك مقطع فيديو تعليمي مليء بالتفاصيل لاستخدام وحدة HC-SR04.

الخطوة 9: أجهزة الاستشعار للملاحة الذاتية: انعكاس الأشعة تحت الحمراء (IR)

تستخدم وحدة الاستشعار العاكس للأشعة تحت الحمراء TCRT5000 (ورقة بيانات) لاكتشاف اللون والمسافة. تنبعث الوحدة من ضوء الأشعة تحت الحمراء ثم تكتشف ما إذا كانت تستقبل انعكاسًا أم لا. بفضل قدرته على استشعار ما إذا كان السطح أبيض أو أسود ، غالبًا ما يستخدم هذا المستشعر في خط تتبع الروبوتات وتسجيل البيانات تلقائيًا على عدادات المرافق.

نطاق مسافة القياس من 1 مم إلى 8 مم ، والنقطة المركزية حوالي 2.5 مم. يوجد أيضًا مقياس جهد على متن الطائرة لضبط الحساسية. سيصدر الصمام الثنائي IR ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل مستمر عند توصيل الوحدة بالطاقة. عندما لا ينعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث ، سيكون الصمام الثلاثي في حالة إيقاف التشغيل مما يتسبب في أن يشير الإخراج الرقمي (D0) إلى المنطق المنخفض.

الخطوة 10: أشعة الليزر

يمكن استخدام وحدات الليزر 5mW 5V الشائعة هذه لإضافة أشعة الليزر الأحمر إلى أي شيء تتوفر به طاقة 5V.

لاحظ أن هذه الوحدات يمكن أن تتلف بسهولة ، لذلك يتضمن HackerBox # 0013 زوجين لتوفير نسخة احتياطية. اعتني بوحدات الليزر الخاصة بك!

الخطوة 11: تشخيصات السيارات على متن السيارة (OBD)

التشخيص على متن السيارة (OBD) هو مصطلح متعلق بالسيارات يشير إلى قدرة السيارة على التشخيص الذاتي والإبلاغ. تمنح أنظمة OBD مالك السيارة أو فني الإصلاح إمكانية الوصول إلى حالة الأنظمة الفرعية للمركبة المختلفة. تباينت كمية المعلومات التشخيصية المتاحة عبر OBD على نطاق واسع منذ تقديمها في إصدارات أوائل الثمانينيات من أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن السيارة. ستضيء الإصدارات المبكرة من OBD ببساطة ضوء مؤشر عطل إذا تم اكتشاف مشكلة ولكنها لن تقدم أي معلومات عن طبيعة المشكلة. تستخدم تطبيقات OBD الحديثة منفذ اتصالات رقمية قياسيًا لتوفير بيانات في الوقت الفعلي بالإضافة إلى سلسلة موحدة من رموز مشاكل التشخيص ، أو DTCs ، والتي تتيح للفرد تحديد الأعطال داخل السيارة وعلاجها بسرعة.

OBD-II هو تحسين في كل من القدرة والتوحيد. يحدد معيار OBD-II نوع موصل التشخيص و pinout الخاص به وبروتوكولات الإشارات الكهربائية المتاحة وتنسيق الرسائل. كما يوفر قائمة مرشحة لمعلمات السيارة التي يجب مراقبتها جنبًا إلى جنب مع كيفية تشفير البيانات لكل منها. يوجد دبوس في الموصل يوفر الطاقة لأداة المسح من بطارية السيارة ، مما يلغي الحاجة إلى توصيل أداة المسح بمصدر طاقة بشكل منفصل. تتكون أكواد تشخيص OBD-II من 4 أرقام ، مسبوقة بحرف: P للمحرك وناقل الحركة (مجموعة نقل الحركة) ، B للجسم ، C للهيكل ، و U للشبكة. يمكن للمصنعين أيضًا إضافة معلمات بيانات مخصصة إلى تنفيذ OBD-II المحدد ، بما في ذلك طلبات البيانات في الوقت الفعلي بالإضافة إلى رموز المشاكل.

ELM327 عبارة عن متحكم دقيق مبرمج للتفاعل مع واجهة التشخيص على متن السيارة (OBD) الموجودة في معظم السيارات الحديثة. يعد بروتوكول الأمر ELM327 أحد أكثر معايير واجهة PC-to-OBD شيوعًا ويتم تنفيذه أيضًا بواسطة بائعين آخرين. تم تنفيذ ELM327 الأصلي على متحكم PIC18F2480 من Microchip Technology. يستخلص ELM327 بروتوكول المستوى المنخفض ويقدم واجهة بسيطة يمكن استدعاؤها عبر UART ، عادةً بواسطة أداة تشخيص محمولة أو برنامج كمبيوتر متصل بواسطة USB أو RS-232 أو Bluetooth أو Wi-Fi. قد تتضمن وظيفة هذا البرنامج أجهزة إضافية للمركبة ، والإبلاغ عن أكواد الخطأ ، ومسح رموز الأخطاء.

في حين أن Torque هو الأكثر شهرة على الأرجح ، إلا أن هناك العديد من التطبيقات التي يمكن استخدامها مع ELM327.

الخطوة 12: هاك الكوكب

شكرًا لك على مشاركة مغامرتنا في إلكترونيات السيارات. إذا كنت قد استمتعت بهذا Instrucable وترغب في الحصول على صندوق من مشاريع الإلكترونيات مثل هذا يتم تسليمه مباشرة إلى صندوق البريد الخاص بك كل شهر ، فيرجى الانضمام إلينا عن طريق الاشتراك هنا.

تواصل وشارك نجاحك في التعليقات أدناه و / أو على صفحة HackerBoxes Facebook. أخبرنا بالتأكيد إذا كان لديك أي أسئلة أو تحتاج إلى بعض المساعدة في أي شيء. شكرا لكونك جزء من HackerBoxes. يرجى إبقاء اقتراحاتك وملاحظاتك قادمة. HackerBoxes هي صناديقك. لنصنع شيئًا رائعًا!