Elektryczny samochodzik z napędem RC: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Autor: Peter Tran 10ELT1

W tym samouczku szczegółowo opisano teorię, projektowanie, produkcję i testowanie elektrycznego samochodu-zabawki zasilanego pilotem (RC) przy użyciu układów scalonych HT12E/D IC. Samouczki szczegółowo opisują trzy etapy projektowania samochodu:

1. Kabel na uwięzi
2. Sterowanie na podczerwień
3. Kontrola częstotliwości radiowej

Dostępna jest również sekcja dotycząca rozwiązywania problemów, która umożliwia rozwiązywanie typowych problemów, które mogą się pojawić.

Kieszonkowe dzieci

Podstawowy zestaw samochodowy

1x zestaw robota śledzącego linię (LK12070)

Faza kabla na uwięzi

• 1x prototypowa deska do krojenia chleba
• Kable połączeniowe do płyt chlebowych
• Układ scalony HT12E IC (z gniazdem)
• Układ scalony HT12E IC (z gniazdem)
• Rezystor 1x1MΩ;
• 4x chwilowy przełącznik przyciskowy
• Rezystor 1x 47kΩ
• 4x LED
• Zasilacz

Faza transmisji w podczerwieni

• 1x nadajnik podczerwieni (ICSK054A)
• 1x odbiornik podczerwieni (ICSK054A)

Faza transmisji radiowej

• 1x Nadajnik RC 433 MHz
• 1x Odbiornik RC 433 MHZ

Integracja z podstawowym zestawem samochodowym

• 2x prototypowa płytka PCB
• 1x sterownik silnika L298N

Krok 1: Zrozumienie układu scalonego HT12E/D IC

Układy scalone HT12E i HT12E IC są używane razem w aplikacjach systemu zdalnego sterowania, do przesyłania i odbierania danych drogą radiową. Są w stanie zakodować 12 bitów informacji, które składają się z 8 bitów adresu i 4 bitów danych. Każdy adres i wejście danych można programować zewnętrznie lub wprowadzać za pomocą przełączników.

Do poprawnego działania należy użyć pary chipów HT12E/D o tym samym formacie adresu/danych. Dekoder odbiera adres szeregowy i dane przesyłane przez nośnik za pomocą medium transmisyjnego RF i po przetworzeniu danych podaje dane wyjściowe do pinów wyjściowych.

Opis konfiguracji pinów HT12E

Piny 1-8: Piny adresowe do konfiguracji 8 bitów adresu, co pozwala na 256 różnych kombinacji.

Pin 9: Uziemienie

Piny 10-13: Piny danych do konfiguracji 4 bitów danych

Pin 14: pin umożliwiający transmisję, działa jako przełącznik, aby umożliwić transmisję danych

Pin 15-16: odpowiednio OUT/IN oscyloskopu, wymaga rezystora 1M ohm

Pin 17: pin wyjściowy danych, z którego wychodzą informacje 12-bitowe

Pin 18: pin wejściowy zasilania

Opis konfiguracji pinów HT12D

Piny 1-8: Piny adresowe, muszą pasować do konfiguracji HT12E

Pin 9: Uziemienie

Piny 10-13: Piny danych

Pin 14: wejście danych pin

Piny 15-16: odpowiednio IN/OUT oscyloskopu, wymaga rezystora 47 kΩ

Pin 17: Prawidłowy pin transmisji, działa jako wskaźnik, kiedy dane są odbierane

Pin 18: pin wejściowy zasilania

Dlaczego używany jest enkoder HT12E?

HT12E jest szeroko stosowany w systemach zdalnego sterowania ze względu na swoją niezawodność, dostępność i łatwość użytkowania. Wiele smartfonów komunikuje się teraz przez Internet, ale większość smartfonów nadal jest wyposażona w HT12E, aby uniknąć zatorów internetowych. Chociaż HT12E używa adresu do transmisji przesyłanych danych, z 256 możliwymi kombinacjami 8-bitów, jego bezpieczeństwo jest nadal bardzo ograniczone. Ponieważ sygnał jest nadawany, niemożliwe jest wyśledzenie nadajnika, co sprawia, że adres sygnału jest potencjalnie możliwy do odgadnięcia przez kogokolwiek. To ograniczenie adresu sprawia, że użycie HT12E jest odpowiednie tylko na krótszą odległość. Z mniejszej odległości nadajnik i odbiornik mogą widzieć się nawzajem, tak jak pilot do telewizora, Home Security itp. W produktach komercyjnych niektóre piloty mogą zastąpić inne jako „pilot uniwersalny”. Ponieważ są one projektowane na krótsze odległości, wiele urządzeń ma dla uproszczenia to samo wejście adresowe.

Krok 2: Konstruowanie podstawowego zestawu samochodowego

Podstawowy zestaw samochodowy dla tego projektu pochodzi z zestawu robota podążającego za linią. Etapy budowy i produkcji można znaleźć w poniższym linku:

Podstawowy zestaw samochodowy zostanie ostatecznie przekształcony w samochód sterowany zdalnie przy użyciu układów scalonych HT12E/D IC.

Krok 3: Faza kabla na uwięzi

1. Użyj prototypowej płytki prototypowej i prototypowych kabli połączeniowych.
2. Postępuj zgodnie z powyższym schematem, aby zamontować i podłączyć komponenty do płytki stykowej. Zauważ, że jedyne połączenie między dwoma układami scalonymi to pin 17 w HT12E do pinu 14 w HT12D.
3. Przetestuj projekt, upewniając się, że diody LED podłączone do HT12D zapalają się po naciśnięciu odpowiedniego przełącznika na HT12E. Zobacz sekcję Rozwiązywanie problemów, aby uzyskać pomoc dotyczącą typowych problemów.

Zalety konfiguracji z kablem na uwięzi

1. Niezawodny i stabilny ze względu na brak ryzyka wystąpienia obiektów zewnętrznych jako zakłóceń
2. Stosunkowo tani
3. Prosta i prosta konfiguracja i rozwiązywanie problemów
4. Nie podatny na wnioskowanie z innych źródeł zewnętrznych

Wady konfiguracji kabla na uwięzi

1. Niepraktyczne w przypadku transmisji danych na duże odległości
2. Koszt staje się znacznie wyższy w przypadku transmisji dalekiego zasięgu
3. Trudne do przeniesienia lub przeniesienia w inne miejsca
4. Operator jest zobowiązany do pozostawania w bliskiej odległości zarówno od nadajnika, jak i odbiornika
5. Zmniejszona elastyczność i mobilność użytkowania

Krok 4: Faza transmisji w podczerwieni

1. Odłącz bezpośredni kabel na uwięzi z pinu 17 HT12E, podłącz pin wyjściowy nadajnika podczerwieni i podłącz nadajnik do zasilania.
2. Odłącz bezpośredni kabel na uwięzi z pinu 14 HT12 D, podłącz pin wejściowy odbiornika podczerwieni i podłącz odbiornik do zasilania.
3. Przetestuj projekt, upewniając się, że diody LED podłączone do HT12D zapalają się po naciśnięciu odpowiedniego przełącznika na HT12E. Zobacz sekcję Rozwiązywanie problemów, aby uzyskać pomoc dotyczącą typowych problemów.

Zalety konfiguracji transmisji na podczerwień

1. Bezpieczny na krótkich dystansach ze względu na wymóg transmisji w zasięgu wzroku
2. Czujnik podczerwieni nie koroduje ani nie utlenia się z upływem czasu
3. Może być obsługiwany zdalnie
4. Zwiększona elastyczność użytkowania
5. Zwiększona mobilność użytkowania

Wady konfiguracji transmisji na podczerwień

1. Nie może przenikać twardych/stałych obiektów, takich jak ściany, a nawet mgła
2. Podczerwień o dużej mocy może być szkodliwa dla oczu
3. Mniej skuteczne niż ustawienie bezpośredniego drutu na uwięzi
4. Wymaga określonego wykorzystania częstotliwości, aby uniknąć zakłóceń z zewnętrznego źródła
5. Wymaga zewnętrznego źródła zasilania do obsługi nadajnika

Krok 5: Faza transmisji radiowej

1. Odłącz nadajnik podczerwieni od zasilania i pin 17 HT12E, podłącz pin wyjściowy nadajnika radiowego 433MHz. Podłącz również nadajnik do uziemienia i zasilania.
2. Odłącz odbiornik podczerwieni od zasilania i pin 14 HT12D, podłącz piny danych odbiornika radiowego 433MHz. Podłącz również odbiornik do uziemienia i zasilania.
3. Przetestuj projekt, upewniając się, że diody LED podłączone do HT12D zapalają się po naciśnięciu odpowiedniego przełącznika na HT12E. Zobacz sekcję Rozwiązywanie problemów, aby uzyskać pomoc dotyczącą typowych problemów.

Zalety konfiguracji transmisji radiowej

1. Nie wymaga linii wzroku między nadajnikiem a odbiornikiem
2. Niewrażliwy na zakłócenia od jasnych źródeł światła
3. Łatwy i prosty w użyciu
4. Może być obsługiwany zdalnie
5. Zwiększa elastyczność

Wady konfiguracji transmisji radiowej

1. Może być podatny na przełączenie z pobliskich użytkowników innych systemów transmisji radiowej
2. Skończona liczba częstotliwości
3. Możliwe zakłócenia ze strony innych nadawców radiowych, np.: rozgłośni radiowych, służb ratowniczych, kierowców ciężarówek

Krok 6: Prototypowy nadajnik radiowy

1. Przenieś komponenty do nadajnika radiowego z prototypowej płytki prototypowej na prototypową płytkę drukowaną.
2. Przylutuj elementy, odnosząc się do schematu z kroku trzeciego.
3. Użyj solidnych przewodów cynowych, aby połączyć ze sobą obwód, używając przewodów z tulejami, w których występują zakładki, aby zapobiec zwarciom.

Krok 7: Prototypowy odbiornik radiowy

1. Przenieś komponenty do odbiornika radiowego z prototypowej płytki prototypowej na prototypową płytkę PCB.
2. Przylutuj elementy, odnosząc się do schematu z kroku trzeciego.
3. Użyj solidnych przewodów cynowych, aby połączyć ze sobą obwód, używając przewodów z tulejami, w których występują zakładki, aby zapobiec zwarciom.

Krok 8: Prototypowy sterownik silnika

1. Przylutuj męskie gniazda do portów: IN1-4 i Motors A-B, aby umożliwić łatwą regulację podczas testowania, jak na powyższym schemacie.
2. Przylutuj gniazdo żeńskie do zacisków ujemnych i dodatnich, jak na powyższym schemacie.

Co to jest sterownik silnika? Sterownik silnika działa jako pośrednik między układami scalonymi samochodu, akumulatorami i silnikami. Jest to konieczne, ponieważ układ HT12E może zwykle dostarczać do silnika tylko około 0,1 A prądu, podczas gdy silnik wymaga kilku amperów do pomyślnego działania.

Krok 9: Integracja z podstawowym zestawem samochodowym

Poniższe kroki mają na celu przekształcenie podstawowego zestawu samochodowego w funkcjonalny samochód RC.

1. Odłącz akumulator samochodu od obwodu.
2. Przylutuj prototypowe kable połączeniowe do każdego złącza silnika i podłącz je do sterownika silnika zgodnie ze schematem w kroku ósmym.
3. Przylutuj przewód zasilający odbiornika radiowego i sterownika silnika do teraz odłączonej baterii.
4. Podłącz piny wyjściowe z HT12D (piny 10-13) do odpowiednich złączy na sterowniku silnika zgodnie ze schematem w kroku ósmym.
5. Zasil nadajnik radiowy za pomocą przenośnej baterii USB.

Krok 10: Testowanie i rozwiązywanie problemów

Testowanie

1. Po każdej fazie konstrukcyjnej, dane wejściowe do HT12E powinny wywołać reakcję (tj. albo diody LED włączają się, albo silniki obracają się) z HT12D.

2. Aby sterować samochodem za pomocą kontrolera nadajnika radiowego:

   • Jedź do przodu: przytrzymaj lewy i prawy silnik do przodu
   • Jedź do tyłu: przytrzymaj lewy i prawy silnik do tyłu
   • Skręć w lewo: przytrzymaj prawy silnik do przodu i lewy silnik do tyłu
   • Skręć w prawo: przytrzymaj lewy silnik do przodu, a prawy silnik do tyłu;

3. Specyficzne cechy wydajności, które można przetestować, to:

   • Prędkość
   • Zasięg (nadajnika/odbiornika radiowego)
   • Czas odpowiedzi
   • Niezawodność
   • Zwinność
   • Wytrzymałość (żywotność baterii)
   • Umiejętność działania w różnym terenie i rodzaju/warunkach nawierzchni
   • Ograniczenia temperatury pracy
   • Limit udźwigu
4. W przypadku braku lub nieprawidłowej odpowiedzi, postępuj zgodnie z poniższym przewodnikiem rozwiązywania problemów:

Rozwiązywanie problemów

1. Silniki obracają się w kierunku przeciwnym do zamierzonego

   • Dostosuj kolejność podłączania prototypowych kabli połączeniowych na sterowniku silnika (wszystkie piny można przełączać)
   • W obwodzie występuje zwarcie: sprawdź połączenia lutowane i połączenia kabli połączeniowych

2. Silniki/obwody nie włączają się

   • Obwód może nie mieć wystarczającego napięcia/prądu do włączenia
   • Sprawdź brakujące połączenie (w tym zasilanie)
3. Światło włączone transmisji nie działa
   • Diody LED są spolaryzowane, upewnij się, że są we właściwej orientacji
   • Dioda LED mogła się przepalić z powodu zbyt wysokiego prądu/napięcia
   • Obwody naprawdę nie odbierają sygnałów, sprawdź połączenia ponownie

4. Nadajnik/odbiornik radiowy nie jest wystarczająco silny

   • Sprawdź, czy inne osoby również nie używają obecnie nadajników/odbiorników radiowych
   • Dodaj dodatkową antenę (może być drut), aby wzmocnić połączenie
   • Skieruj nadajnik/odbiornik w ogólnych kierunkach względem siebie, mogą one być niskiej jakości