المسبار الأرضي ذو الأربع عجلات RC: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

هذا هو "مونوليث على عجلات" (بفضل ستانلي كوبريك: د)

لقد كان حلمي أن أبني عربة جوالة أرضية يتم التحكم فيها عن بعد منذ أن بدأت في إصلاح الأجهزة الإلكترونية ، لأن الأشياء اللاسلكية لطالما سحرتني. لم يكن لدي ما يكفي من الوقت والمال لبناء واحدة حتى مشروع كليتي. لذلك قمت ببناء عربة جوالة بأربع عجلات لمشروع العام الأخير. سأشرح في هذه التعليمات كيف استخدمت حاوية مضخم الصوت القديمة لبناء العربة الجوالة من نقطة الصفر وكيفية صنع جهاز التحكم في الراديو.

هذه عربة جوالة ذات أربع عجلات ، مع أربعة محركات قيادة منفصلة. تعتمد دائرة محرك المحرك حول L298N ، ويستند التحكم في الترددات اللاسلكية على زوج HT12E و HT12D من أشباه الموصلات Holtek. لا يستخدم Arduino أو أي متحكمات أخرى. يستخدم الإصدار الذي صنعته زوجًا من أجهزة الإرسال والاستقبال ASK ذات النطاق ISM الرخيص 433 ميجا هرتز للتشغيل اللاسلكي. يتم التحكم في العربة الجوالة بأربعة أزرار دفع وطريقة القيادة المستخدمة هي القيادة التفاضلية. يبلغ مدى وحدة التحكم حوالي 100 متر في المساحات المفتوحة. لنبدأ بالبناء الآن.

(جميع الصور بدقة عالية. افتحها في علامة تبويب جديدة للحصول على دقة عالية.)

الخطوة 1: الأجزاء والأدوات المطلوبة

• عجلات مقاس 4 × 10 سم × 4 سم بفتحات 6 مم (أو تلك المتوافقة مع المحركات التي لديك)
• 4 محركات موجهة بجهد 12 فولت أو 300 أو 500 لفة في الدقيقة بعمود 6 مم
• 1 × حاوية معدنية بحجم مناسب (أعدت استخدام علبة معدنية قديمة)
• 4 × L المشابك المحرك
• 2 × 6 فولت 5 أمبير ، بطاريات الرصاص الحمضية
• بطارية 1 × 9 فولت
• 1 x L298N Motor Driver Board أو العارية IC
• 1 × 433 ميجا هرتز الارسال
• جهاز استقبال 2 × 433 ميجا هرتز (متوافق)
• أزرار دفع 4 × 12 مم
• 1 × DC برميل جاك
• 1 × HT12E
• 1 × HT12D
• 1 × CD4077 رباعي XNOR بوابة IC
• 1 × CD4069 رباعي لا بوابة IC
• 4 × 100 فائق التوهج المكثفات الالكتروليتية
• مكثفات سيراميك 7 × 100nF
• 4 × 470R مقاومات
• 1 × 51 كيلو المقاوم (مهم)
• 1 × 680R المقاوم
• 1 × 1 م Resisitor (مهم)
• 1 × 7805 أو LM2940 (5 فولت)
• 1 × 7809
• 3 × 2 محطات المسمار
• 1 × SPDT الروك التبديل
• 1 × طلاء أسود غير لامع
• مصابيح LED ، وأسلاك ، وثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ومآخذ توصيل ، ومفاتيح ، وحفار ، و Dremel ، وأوراق رمال ، وأدوات أخرى

يمكن اختيار أجزاء مثل المحركات والعجلات والمشابك وما إلى ذلك حسب متطلباتك.

الخطوة 2: تخطيطي سائق المحرك

HT12D عبارة عن وحدة فك ترميز 12 بت وهي عبارة عن مفكك تشفير إخراج تسلسلي-موازي. سيتم توصيل دبوس الإدخال الخاص بـ HT12D بجهاز استقبال يحتوي على إخراج تسلسلي. من بين 12 بت ، 8 بتات هي بتات العنوان وسيفك HT12D الإدخال إذا كانت البيانات الواردة تطابق عنوانها الحالي فقط. هذا مفيد إذا كنت تريد تشغيل العديد من الأجهزة في نفس التردد. يمكنك استخدام مفتاح DIP ذو 8 أسنان لتعيين قيمة العنوان. لكنني قمت بلحامهم مباشرة إلى GND الذي ينتج العنوان 00000000. يتم تشغيل HT12D هنا عند 5V وقيمة Rosc هي 51 KΩ. قيمة المقاوم مهمة لأن تغييرها قد يسبب مشاكل في فك التشفير.

يتم توصيل خرج جهاز الاستقبال 433 ميجاهرتز بمدخل HT12D ، ويتم توصيل المخرجات الأربعة بمحرك جسر H مزدوج L298 2A. يحتاج السائق إلى المشتت الحراري لتبديد الحرارة بشكل مناسب حيث يمكن أن يصبح شديد السخونة.

عندما أضغط على الزر الأيسر في جهاز التحكم عن بُعد ، أريد تشغيل M1 و M2 في اتجاه معاكس لاتجاه M3 و M4 والعكس صحيح من أجل التشغيل الصحيح. للتشغيل الأمامي ، يجب أن تعمل جميع المحركات في نفس الاتجاه. يسمى هذا بالقيادة التفاضلية وهو ما يستخدم في دبابات القتال. لذلك لا نحتاج فقط إلى دبوس واحد للتحكم ولكن نحتاج إلى أربعة في نفس الوقت. لا يمكن تحقيق ذلك عن طريق أزرار الضغط SPST التي لدي ، إلا إذا كان لديك بعض مفاتيح SPDT أو عصا التحكم. ستفهم ذلك من خلال النظر إلى الجدول المنطقي الموضح أعلاه. يتم تحقيق المنطق المطلوب في نهاية المرسل في الخطوة التالية.

يتم تشغيل الإعداد بالكامل بواسطة بطاريتين من الرصاص الحمضية 6 فولت و 5 أمبير في تكوين السلسلة. بهذه الطريقة سيكون لدينا مساحة كبيرة لوضع البطاريات داخل الهيكل. ولكن سيكون من الأفضل أن تجد بطاريات Li-Po في نطاق 12 فولت. يتم استخدام مقبس أسطواني DC لتوصيل بطاريات Pb-Acid بالشاحن الخارجي. يتم إنشاء 5V لـ HT12D باستخدام منظم 7805.

الخطوة الثالثة: بناء سائق المحرك

لقد استخدمت لوحة مثالية لحام جميع المكونات. أولاً ، ضع المكونات بطريقة يسهل لحامها دون استخدام العديد من وصلات العبور. هذه مسألة خبرة. بمجرد أن يكون التنسيب مرضيًا ، قم بلحام الساقين وقطع الأجزاء الزائدة. حان الوقت الآن للتوجيه. ربما تكون قد استخدمت ميزة التوجيه التلقائي في العديد من برامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. أنت الموجه هنا. استخدم منطقك للحصول على أفضل توجيه مع الحد الأدنى من استخدام وصلات العبور.

لقد استخدمت مقبس IC لجهاز استقبال RF بدلاً من لحامه مباشرة ، لأنني أستطيع إعادة استخدامه لاحقًا. اللوحة بأكملها معيارية بحيث يمكنني تفكيكها بسهولة إذا لزم الأمر لاحقًا. أن أكون معياريًا هو أحد أفكاري.

الخطوة 4: تخطيطي للتحكم عن بعد بالترددات اللاسلكية

هذا جهاز تحكم عن بعد RF مكون من 4 قنوات للعربة الجوالة. تعتمد وحدة التحكم عن بُعد على زوج من وحدات فك التشفير من سلسلة 2 ^ 12 من HT12E و HT12D من أشباه الموصلات Holtek. أصبح الاتصال اللاسلكي ممكنًا من خلال زوج جهاز الإرسال والاستقبال ASK 433 ميجا هرتز.

HT12E عبارة عن مشفر 12 بت وهو في الأساس مشفر إخراج متوازي - تسلسلي. من بين 12 بت ، فإن 8 بتات هي بتات عنوان يمكن استخدامها للتحكم في أجهزة استقبال متعددة. المسامير A0-A7 هي دبابيس إدخال العنوان. يجب أن يكون تردد المذبذب 3 كيلو هرتز لتشغيل 5 فولت. ثم ستكون قيمة Rosc 1.1 MΩ لـ 5V. نحن نقاضي بطارية 9V ، وبالتالي فإن قيمة Rosc هي 1 MΩ. ارجع إلى ورقة البيانات لتحديد تردد المذبذب الدقيق والمقاوم لاستخدامهما في نطاق جهد معين. AD0-AD3 هي مدخلات بت التحكم. ستتحكم هذه المدخلات في مخرجات D0-D3 لوحدة فك التشفير HT12D. يمكنك توصيل إخراج HT12E بأي وحدة إرسال تقبل البيانات التسلسلية. في هذه الحالة ، نقوم بتوصيل الإخراج بدبوس الإدخال لجهاز الإرسال 433 ميجا هرتز.

لدينا أربعة محركات للتحكم عن بعد ، كل منها متصل بشكل متوازي لمحرك تفاضلي كما هو موضح في مخطط الكتلة السابق. كنت أرغب في التحكم في محركات الدفع التفاضلي باستخدام أربعة أزرار ضغط SPST متوفرة بشكل شائع. لكن هناك مشكلة. لا يمكننا التحكم (أو تمكين) قنوات متعددة لمشفر HT12E باستخدام أزرار ضغط SPST فقط. هذا هو المكان الذي تلعب فيه البوابات المنطقية. تشكل واحدة 4069 CMOS NOR وواحدة 4077 NAND برنامج التشغيل المنطقي. لكل ضغطة على الأزرار الانضغاطية ، تولد تركيبة المنطق الإشارات المطلوبة على دبابيس إدخال متعددة في المشفر (كان هذا حلاً بديهيًا ، وليس شيئًا ابتكره التجريب ، مثل "المصباح!"). يتم توصيل خرج هذه البوابات المنطقية بمدخلات HT12E وترسل بشكل تسلسلي عبر جهاز الإرسال. عند استقبال الإشارة ، سيقوم HT12D بفك تشفير الإشارة وسحب دبابيس الإخراج وفقًا لذلك والتي ستقود L298N والمحركات.

الخطوة 5: بناء وحدة التحكم عن بعد RF

لقد استخدمت قطعتين منفصلتين لوحدة التحكم عن بُعد ؛ واحد للأزرار والآخر للدائرة المنطقية. جميع اللوحات معيارية بالكامل وبالتالي يمكن فصلها دون أي إزالة لحام. يتم توصيل دبوس الهوائي الخاص بوحدة الإرسال بهوائي تلسكوبي خارجي تم إنقاذه من راديو قديم. ولكن يمكنك استخدام قطعة واحدة من الأسلاك لذلك. يستخدم جهاز التحكم عن بعد بطارية 9 فولت مباشرة.

كان كل شيء محشورًا في صندوق بلاستيكي صغير وجدته في صندوق القمامة. ليست أفضل طريقة لصنع جهاز تحكم عن بعد ، لكنها تخدم الغرض.

الخطوة 6: طلاء جهاز التحكم عن بعد

كان كل شيء معبأ بالداخل بأزرار انضغاطية ومفتاح DPDT ومؤشر LED للطاقة والهوائي المكشوف. لقد قمت بحفر بعض الثقوب بالقرب من جهاز الإرسال حيث وجدت أنه يتم تسخينه قليلاً بعد عملية مطولة. لذلك ستوفر الثقوب بعض تدفق الهواء.

كان من الخطأ قطع ثقب مستطيل كبير في الأعلى بدلاً من أربعة ثقوب صغيرة. ربما كنت أفكر في شيء آخر. لقد استخدمت طلاء فضي معدني لإنهاء.

الخطوة 7: بناء الهيكل

لقد استخدمت غلافًا معدنيًا قديمًا لمكبر الصوت كهيكل للعربة الجوالة. كانت بها ثقوب تحتها ، وكان لا بد من توسيع بعضها باستخدام حفار ، مما جعل تثبيت مشابك المحرك أمرًا سهلاً. عليك أن تجد شيئًا مشابهًا أو تصنع واحدًا باستخدام الصفائح المعدنية. تحتوي مشابك المحرك الزاوية اليمنى (أو المشابك L) على ستة فتحات لولبية لكل منها. لم يكن الإعداد الكامل متينًا لأن سماكة الورقة كانت صغيرة ، ولكنها كانت كافية لتحمل كل وزن البطاريات وكلها. يمكن توصيل المحركات بالمشابك باستخدام الصواميل المتوفرة مع المحركات الموجهة بالتيار المستمر. يحتوي عمود المحرك على فتحة ملولبة لربط العجلات.

لقد استخدمت محركات موجهة 300 RPM DC مع صندوق تروس بلاستيكي. تعد محركات علبة التروس البلاستيكية (التروس معدنية) أرخص من محركات جونسون الموجهة. لكنها سوف تبلى بشكل أسرع وليس لديها الكثير من عزم الدوران. أقترح عليك استخدام محركات جونسون الموجهة مع 500 أو 600 دورة في الدقيقة. 300 دورة في الدقيقة ليست كافية للحصول على سرعة جيدة.

يجب أن يكون كل محرك ملحومًا بمكثفات سيراميك 100 نانوفاراد لتقليل شرارات التلامس داخل المحركات. سيضمن ذلك حياة أفضل للمحركات.

الخطوة 8: طلاء الهيكل

الطلاء سهل باستخدام علب الطلاء بالرش. لقد استخدمت الأسود غير اللامع للهيكل بأكمله. تحتاج إلى تنظيف الجسم المعدني بورق رملي وإزالة أي طبقات طلاء قديمة للحصول على مظهر أفضل. ضع طبقتين لحياة طويلة.

الخطوة 9: الاختبار والتشطيب

لقد كنت متحمسًا حقًا لرؤية أن كل شيء يعمل بشكل لا تشوبه شائبة في المرة الأولى التي اختبرته فيها. أعتقد أن هذه كانت المرة الأولى التي يحدث فيها شيء كهذا.

لقد استخدمت صندوق تيفين لإمساك لوحة القيادة بالداخل. نظرًا لأن كل شيء معياري ، فإن التجميع سهل. تم توصيل سلك الهوائي الخاص بمستقبل التردد اللاسلكي بهوائي سلك فولاذي خارج الهيكل المعدني.

كل شيء بدا رائعًا عند تجميعه ، تمامًا كما توقعت.

الخطوة 10: شاهدها عمليًا

أعلاه هو عندما استخدمت العربة الجوالة لحمل وحدة GPS + Accelerometer لمشروع آخر. على اللوحة العلوية يوجد GPS ومقياس التسارع وجهاز إرسال واستقبال RF و Arduino محلي الصنع. تحته لوحة سائق المحرك. يمكنك أن ترى كيف وضعت بطاريات Pb-Acid هناك. هناك مساحة كافية لهم هناك على الرغم من وجود علبة الطعام في المنتصف.

شاهد العربة الجوالة وهي تعمل في الفيديو. الفيديو مهتز قليلاً حيث قمت بتصويره بهاتفي.

الخطوة 11: التحسينات

كما أقول دائمًا ، هناك دائمًا مجال للتحسين. ما صنعته هو مجرد عربة روفر أساسية تعمل بالتحكم عن بعد. إنها ليست قوية بما يكفي لتحمل الأثقال وتفادي العقبات وليست سريعة أيضًا. نطاق وحدة التحكم RF يقتصر على حوالي 100 متر في المساحات المفتوحة. يجب أن تحاول حل كل هذه العيوب عند بناء واحدة ؛ لا تكررها فقط ، إلا إذا كنت مقيدًا بتوفر الأجزاء والأدوات. إليك بعض اقتراحات التحسين التي قدمتها لك.

• استخدم محركات علبة التروس المعدنية من جونسون 500 أو 600 دورة في الدقيقة لتحسين توازن السرعة وعزم الدوران. إنها قوية حقًا ويمكنها إخراج ما يصل إلى 12 كجم من عزم الدوران عند 12 فولت. لكنك ستحتاج إلى سائق محرك متوافق ، وبطاريات للتيارات العالية.
• استخدم متحكم دقيق للتحكم في PWM للمحرك. بهذه الطريقة يمكنك التحكم في سرعة العربة الجوالة. سوف تحتاج إلى مفتاح مخصص للتحكم في السرعة في نهاية وحدة التحكم عن بعد.
• استخدم جهاز إرسال واستقبال لاسلكي أفضل وأقوى لزيادة نطاق التشغيل.
• من المحتمل أن يكون الهيكل القوي مصنوعًا من الألومنيوم ، جنبًا إلى جنب مع ممتص الصدمات الزنبركي.
• منصة آلية دوارة لربط أذرع آلية وكاميرات وأشياء أخرى. يمكن صنعه باستخدام أجهزة في الجزء العلوي من الهيكل المعدني.

أخطط لبناء عربة جوالة ذات 6 عجلات مع جميع الميزات المذكورة أعلاه ، واستخدامها كمنصة جوالة للأغراض العامة. آمل أن تكون قد أحببت هذا المشروع وتعلمت شيئًا ما. شكرا للقراءة:)