Drukowany w 3D nadajnik RC oparty na Arduino: 25 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ten projekt pokaże Ci, jak zaprojektowałem i zbudowałem nadajnik RC oparty na Arduino.

Moim celem w tym projekcie było zaprojektowanie drukowanego w 3D nadajnika RC, który mógłbym wykorzystać do sterowania innymi projektami Arduino. Chciałem, aby kontroler był jak najbardziej trwały, ale chciałem też mieć możliwość jego rozłożenia i przeprojektowania jego części. Ten projekt to efekt kilku tygodni ciężkiej pracy.

Kieszonkowe dzieci

Aby zbudować ten kontroler, będziesz potrzebować:

• Analogowy joystick x2
• Potencjometr analogowy x2
• 128x32 0,91 cala Wyświetlacz OLED x1
• Arduino Nano x1
• Moduł NRF24L01 z anteną x1
• Płyta perforowana 3cm x 7cm x1
• BRC 18650 3,7 v akumulator litowo-jonowy x2
• 2-ogniwowa obudowa baterii 18650 x1
• AMS1117 3.3 regulator napięcia x1
• 3-pozycyjny przełącznik x1
• 2-pozycyjny przełącznik dwupozycyjny x2

Dodatkowe przedmioty:

• Wielokolorowy standardowy przewód o grubości 22 mm
• Wielokolorowy drut lity o średnicy 22 mm
• Męskie + żeńskie nagłówki pinowe
• Śruby i nakrętki z łbem stożkowym ściętym m3 (różne długości)
• Śruby i nakrętki z łbem stożkowym ściętym m2 (różne długości)
• dystanse m2 (różne długości)

• Dostęp do:

  • drukarka 3d
  • Lutownica

Krok 1: Model 3D

Zacząłem od modelowania sterownika w oprogramowaniu do modelowania 3D. Podczas projektowania brałem pod uwagę kilka rzeczy:

• Moja drukarka 3D jest stosunkowo niewielka, więc moje części musiałyby zostać połączone po procesie drukowania. Aby rozwiązać ten problem, dodałem otwory w całym projekcie, aby przymocować części za pomocą śrub m2.
• Chciałem łatwo zmienić układ części w moim projekcie bez konieczności ponownego drukowania, więc dodałem równomiernie rozmieszczone otwory, w których części zostaną połączone, aby umożliwić projektowanie po druku.
• Całkowicie unikałem nawisów w tym projekcie, dzięki czemu wydruki były wysokiej jakości.

Ten model nie zawiera wszystkich części, z których składa się nadajnik, ale wszystkie części wymagane do druku 3D są uwzględnione. Możesz pobrać plik STEP dla tego modelu, klikając pobierz poniżej.

*Dołączyłem plik.stl dla obudowy nrf24 dla tych, którzy mieli problem z rozbiciem go na trzy oddzielne części.

Krok 2: Drukowanie 3D

To dość prosty krok. Po wydrukowaniu wszystkich części można rozpocząć przygotowania do montażu części.

Krok 3: Przygotowanie do montażu: przewody

Aby umożliwić zmiany w projekcie tego projektu, przylutowałem męskie listwy pinów do jednego końca wszystkich przewodów.

Krok 4: Przygotowanie do montażu: wyświetlacz OLED

Zanim przystąpisz do montażu, będziesz musiał przygotować kilka elementów elektronicznych. Pierwszą rzeczą do zrobienia jest przylutowanie przewodów do każdego z pinów komponentu. (W tej sytuacji łatwiej jest użyć standardowego przewodu, ponieważ jest on bardziej elastyczny, a przez to łatwiejszy w montażu.) Mój wyświetlacz OLED był bez nagłówków, więc przylutowałem przewody bezpośrednio do płytki zaciskowej. Jednak nie ma znaczenia, czy przylutujesz do nagłówków pinów, czy nie.

Krok 5: Przygotowanie do montażu: joysticki

Następnym krokiem jest przylutowanie przewodów do joysticków. W tym przypadku przylutowałem przewody do listew pinowych z kilku powodów:

1. Gdybym usunął główki pinów i przylutował do otworów, musiałbym przeprowadzić przewody przez wierzchołki otworów, ponieważ wydrukowany w 3D uchwyt znajduje się bezpośrednio pod płytką zaciskową joysticka.
2. Ponieważ przylutowałem do nagłówków pinów, przewody opadają prosto w dół i sprawiają, że górna strona nadajnika jest bardziej zorganizowana.

Użyłem tych samych kolorów dla tych samych typów pinów na obu joystickach:

• Czerwony dla VCC
• Czarny dla GND
• Niebieski dla VRX
• Żółty dla VRY
• Zielony dla SW

Ułatwiło to podłączenie przewodów do odpowiednich portów w Arduino.

Krok 6: Przygotowanie do montażu: NRF24L01

W przypadku modułu NRF24L01 usunąłem główki pinów i przylutowałem bezpośrednio do otworów, aby mieć miejsce na płytkę perforowaną. Po raz kolejny zwróciłem uwagę na kolory, których użyłem dla każdego pinu, aby móc je wykorzystać w przyszłości.

Krok 7: Przygotowanie do montażu: potencjometry

W przypadku potencjometrów przylutuj przewody do każdego z trzech wyprowadzeń. Zewnętrzne dwa przewody są albo uziemieniem, albo pinami vcc (nie ma znaczenia w jakiej kolejności), a środkowy przewód jest wyprowadzony. Przylutowałem czerwony przewód i czarny przewód do zewnętrznych dwóch przewodów i biały przewód do środkowego przewodu dla obu potencjometry.

Krok 8: Przygotowanie do montażu: Przełączniki

Weź przełącznik trójpozycyjny i przylutuj przewód do każdego z gniazd kołkowych. Użyłem czerni jako środka i dwóch innych kolorów na zewnątrz, co zapamiętałem na przyszłość.

Na dwóch przełącznikach pozycyjnych znajdują się trzy listwy kołkowe. Będziesz używać tylko dwóch z nich. Czarny przewód biegnie pośrodku, a drugi na jednej z dwóch zewnętrznych złączy kołkowych. Ważne: Zrób to tylko dla jednego przełącznika.

Następny przełącznik będzie używany jako włącznik-wyłącznik. Na razie tylko przylutuj przewód do środkowego pinu tego włącznika.

Krok 9: Przygotowanie do montażu: przylutuj obudowę baterii do wyłącznika

Przylutuj czerwony przewód obudowy akumulatora do jednego z zewnętrznych styków wyłącznika. Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, przylutuj listwę pinową do czarnego przewodu obudowy baterii.

Krok 10: Przygotowanie do montażu: Regulator napięcia AMS1117

Do tego kroku potrzebny będzie regulator AMS1117 3,3 V. Tutaj mam jeden przymocowany do tabliczki zaciskowej zaprojektowanej dla NRF24L01, więc pokażę, jak wykonać ten krok za pomocą tej części. Jeśli masz tylko układ scalony AMS1117, istnieje wiele samouczków, które mogą ci pomóc w okablowaniu.

Pierwszą rzeczą, jaką zrobiłem, było wylutowanie wszystkich złączy pinów z płyty. Następnie przylutowałem czerwony i czarny przewód do odpowiednich pinów.

Kontynuując nietrwały projekt, wziąłem rząd dwóch żeńskich listew pinowych i podłączyłem je do portów VCC i GND, w których znajdowałby się moduł NRF24L01.

Gdy to zrobisz, możesz przejść do następnego kroku.

Krok 11: Przygotuj płytkę Perf: Arduino i nagłówki pinów

Ostatnią czynnością przed montażem jest przygotowanie płyty perforowanej. Aby to zrobić, będziesz potrzebować Arduino Nano, przewodów z rdzeniem stałym i żeńskich nagłówków pinów.

Upewnij się, że Arduino Nano ma nagłówki pinów i przylutuj je do płyty perforowanej. Będziesz chciał umieścić go jak najdalej z jednej strony płytki, aby zostawić miejsce na rozszerzenia połączeń, ale będziesz także chciał zostawić rząd po każdej stronie Arduino do lutowania żeńskich nagłówków pinów. Upewnij się, że złącze USB znajduje się jak najbliżej krawędzi płytki. Moja deska 3cm x 7cm to 10 otworów na 24 otwory. To zostawiło mi dwa rzędy po lewej stronie Arduino, jeden rząd po prawej stronie i około dziewięciu otworów za Arduino.

Następnie weź dwa rzędy piętnastu żeńskich nagłówków pinowych i przylutuj je obok Arduino. Użyłem standardowych żeńskich nagłówków pinów, ale żałowałem, że nie użyłem nagłówków do układania w stos z tego powodu:

Będziesz musiał podłączyć wyprowadzenia na listwach pinowych do wyprowadzeń na Arduino. Jeśli użyłeś standardowych listew szpilkowych, mostek lutowniczy będzie musiał wykonać połączenie, co jest trochę żmudne i czasochłonne. Jeśli użyłeś nagłówków do stakowania, możesz zgiąć wyprowadzenia, aby dotknąć wyprowadzeń Arduino, aby znacznie ułatwić zadanie lutowania

Niezależnie od tego, w jaki sposób to zrobisz, listwy pinów muszą być podłączone do listew pinów Arduino.

Krok 12: Przygotuj płytę perforowaną: rozszerzenia pinów

Po przylutowaniu Arduino i nagłówków pinów do płyty, następnym krokiem jest rozszerzenie pinów 5V i uziemienia, aby pomieścić wszystkie komponenty elektryczne.

Przylutuj dwa rzędy 10-pinowych nagłówków na płytce perforowanej na przeciwległym końcu jako Arduino z jednym rzędem odstępu między nimi.

Weź kawałek drutu z litego rdzenia i poprowadź go od pinu 5 V na Arduino do jednego rzędu nagłówków pinów. Zdejmij izolację, aby przewód był odsłonięty w miejscu, w którym styka się z przewodami na główkach kołków. Przylutuj drut na miejscu.

Zrób to samo, z wyjątkiem pinu GND na Arduino i drugiego rzędu nagłówków pinów.

Po wykonaniu tej czynności nadajnik jest gotowy do montażu.

Krok 13: Montaż: Przymocuj joystick do podstawy

Do tego zadania potrzebujesz ośmiu śrub m4 i odpowiednich nakrętek oraz kilku podkładek.

Umieść nakrętki w sześciokątnych otworach na spodzie części drukowanej 3D pokazanej powyżej.

Wsuń jedną podkładkę na każdą śrubę.

Wciśnij cztery śruby m4 w cztery otwory na tablicy zaciskowej joysticka.

Przesuń część wydrukowaną w 3D z przesunięciem joysticka, aby działała jako element dystansowy między tablicą zaciskową a uchwytem joysticka.

Wsuń joystick ze śrubami na swoje miejsce na podstawie, przytrzymując nakrętki w ich gniazdach podczas dokręcania śrub.

Powtórz ten krok dla drugiego joysticka.

Krok 14: Montaż: Podłącz potencjometry i wyświetlacz OLED do stojaka potencjometrów

Wsuń potencjometry na swoje miejsca na stojaku potencjometrów. Potencjometry, które przywiozłem z nakrętkami, aby je dokręcić, i użyłem ich tutaj, aby utrzymać potencjometry na miejscu. Do dokręcenia nakrętek we wstawce użyłem płaskiego śrubokręta.

Następnie przeprowadź przewody wyświetlacza OLED przez szczelinę po lewej stronie stojaka potencjometrów. Dokręć pokrywę nad wyświetlaczem za pomocą kilku śrub m2. Może być konieczne dodanie kilku podkładek, aby dostosować się do występu wyświetlacza.

Krok 15: Montaż: Przymocuj stojak potencjometru do podstawy joysticka

Weź stojak potencjometru i przymocuj go do podstawy joysticka za pomocą śrub m2, tak aby główki joysticka były skierowane na zewnątrz stojaka.

Krok 16: Montaż: Przymocuj obudowę NRF24L01 do stojaka potencjometrów

Obudowa NRF24L01 składa się z trzech części. Weź pierwszą część i przeprowadź przewody samego modułu przez szczelinę z tyłu. Przedni koniec powinien znajdować się w gnieździe, a złącza lutownicze wystające z tyłu płyty również powinny znajdować się w odpowiednim gnieździe.

Zdejmij zaślepkę obudowy i wyrównaj otwory tak, aby płaska strona pokrywy przylegała płasko do obudowy. Wsuń dwie śruby m2 przez otwory i przełóż ten zespół przez otwory w stojaku potencjometrów. Aby zakończyć ten krok, wyrównaj otwory w drugiej nakrętce ze śrubami m2, tak aby mały paraboliczny występ z przodu części przylegał do cylindra modułu NRF24L01. Dokręć go dwiema nakrętkami.

Krok 17: Montaż: Przymocuj uchwyty do podstawy

Weź oba uchwyty i przymocuj je do podstawy za pomocą śrub m2, jak pokazano na powyższych zdjęciach.

Krok 18: Montaż: Przymocuj pojemnik na baterie do podstawy

Przymocuj obudowę akumulatora do wspornika akumulatora za pomocą śrub z łbem stożkowym m3.

Przymocuj uchwyt baterii do podstawy za pomocą śrub m2, tak aby obudowa baterii otwierała się w dół.

Krok 19: Montaż: Przymocuj przełączniki do uchwytów

Do tego kroku potrzebne będą wszystkie przełączniki dwustabilne. Zacznij od przełącznika trójpozycyjnego.

Zdejmij zapięcie z przełącznika i przesuń przełącznik przez sześciokątny otwór w prawym uchwycie. Nie jest istotne, gdzie znajduje się ten przełącznik.

Weź dwupozycyjny przełącznik dwupozycyjny z dwoma przewodami i przełóż go przez otwór po lewej stronie uchwytu, mocując go w ten sam sposób, jak poprzedni przełącznik.

Wybierz inny otwór na lewym uchwycie, aby przymocować ostatni dwupozycyjny przełącznik dwupozycyjny, który powinien być przełącznikiem on-off.

Krok 20: Montaż: Przymocuj zespół płytki perforowanej do podstawy joysticka

Użyj śrub m2 i wsporników m2, aby przymocować uchwyt do płyty perforowanej do podstawy joysticka. Upewnij się, że gniazdo w uchwycie płytki perforowanej pasuje do modułu NRF24L01. Po raz kolejny może być konieczne dodanie kilku podkładek między uchwytem a podstawą, aby uwzględnić wystawanie łba śruby (możesz również użyć do tego wydrukowanego offsetu 3D). Upewnij się, że najpierw wsuniesz dłuższe śruby m2 przez rurki na uchwycie, ponieważ nie będziesz w stanie tego zrobić po zamocowaniu uchwytu.

Krok 21: Montaż: Przymocuj deskę perforowaną do uchwytu na deskę perforowaną

Użyj śrub m2, aby przymocować uchwyt do płyty perforowanej do płyty perforowanej, tak aby nagłówki Arduino i pinów były skierowane z dala od uchwytu. Długość przewodów może wskazywać kierunek, w którym wskazuje port USB w Arduino.

Krok 22: Połączenia Arduino

Wybór takiej konstrukcji przetwornika powoduje pozornie niezorganizowany spód. Aby wydawało się to mniej przytłaczającym zadaniem, skupiłem się na jednym rodzaju połączenia na raz. Na przykład zacząłem od podłączenia wszystkich przewodów GND do rozszerzonego rzędu GND na płytce perf. Oto połączenia:

Piny cyfrowe:

D4 – Joystick1 Sw

D5 – Joystick2 Sw

D6 - Zewnętrzny sworzeń dwupozycyjnego przełącznika dwupozycyjnego

D7 - Zewnętrzny trzpień 3-pozycyjnego przełącznika dwupozycyjnego

D8 – Inny zewnętrzny pin 3-pozycyjnego przełącznika dwupozycyjnego

D9 - CE Pin NRF24L01

D10 - Pin CSN NRF24L01

D11 - Pin MOSI NRF24L01

D12 - MISC Pin NRF24L01

D13 - SCK Pin NRF24L01

*Uwaga: w tym przypadku przydatne będzie kodowanie kolorami przewodów. Obudowa NRF24L01 ogranicza widoczność nazw pinów. Kiedy kodujesz przewody kolorami, bez większego wysiłku możesz określić, który pin jest który, co znacznie ułatwia podłączenie przewodów do Arduino.

Piny analogowe:

A0 - Środkowy kołek potencjometru 1

A1 - Środkowy kołek potencjometru 2

A2 - Joystick2 VRX Pin

A3 - Joystick2 VRY Pin

A4 - pin OLED SDA (DANE)

A5 - Pin OLED SCL (ZEGAR)

A6 - Joystick1 VRY Pin

A7 - Joystick 1 Pin VRX

Regulator napięcia (AMS1117):

Podłącz styk uziemienia modułu NRF24L01 do styku uziemienia regulatora napięcia. Podłącz pin 3,3 V na NRF24L01 do regulatora napięcia.

Listwy kołków przedłużających uziemienie (podłącz wszystkie te kołki do gniazd kołków uziemiających):

• Środkowy pin na 2-pozycyjnym przełączniku dwupozycyjnym
• Środkowy kołek na 3-pozycyjny przełącznik dwupozycyjny
• Joystick1 GND Pin
• Joystick2 GND Pin
• Potencjometr 1 prawy pin
• Potencjometr 2 prawy pin
• Pin GND OLED
• GND obudowy baterii
• GND Pin na regulatorze napięcia

5v Pin Extension Pin Headers (Podłącz wszystkie te piny do pinów VCC):

• Joystick1 pin 5v
• Joystick2 pin 5v
• Potencjometr 1 lewy pin
• Potencjometr 2 lewy pin
• Styk OLED VCC
• VCC Pin na regulatorze napięcia

Inne połączenia:

Ostatnim elementem do podłączenia jest wyłącznik. Jeden przewód przełącznika powinien być podłączony do dodatniego zacisku na obudowie akumulatora. Środkowy pin zostanie podłączony do pinu VIN w Arduino.

Krok 23: Kod nadajnika

Ostatnim krokiem do tego kontrolera jest kod. Zrobię niewielką ilość wyjaśnień dla tego kodu, ale jeśli chcesz bardziej dogłębne wyjaśnienie, jak dokładnie działa i jest używany moduł NRF24l01, odwiedź tę stronę:

Komunikacja bezprzewodowa Arduino - samouczek NRF24L01

#włączać

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // Szerokość wyświetlacza OLED w pikselach #define SCREEN_HEIGHT 32 // Wysokość wyświetlacza OLED w pikselach Wyświetlacz Adafruit_SSD1306 (SCREEN_WIDTH, SCREEN_WIDTH, SCREEN_WIDTH, &,-1); radio RF24 (9, 10); stały adres bajtu[6] = "00001"; dane wewn[11]; const int onevrx = 7; //zmienna dla VRX na joysticku 1 const int onevry = 6; //zmienna dla VRY na joysticku 1 const int twovrx = 2; //zmienna dla VRX na joysticku 2 const int twovry = 3; //zmienna dla VRY na joysticku 2 const int pot0Pin = 0; //zmienna dla puli 1 const int pot1Pin = 1; //zmienna dla puli 2 const int ASwitch = 6; //zmienna dla przełącznika dwupozycyjnego const int BSwitch1 = 8; //zmienna dla pozycji jeden z trzech przełączników dwupozycyjnych const int BSwitch2 = 7; //zmienna dla pozycji trzeciej z przełącznika trójpozycyjnego const int CButton = 2; //zmienna dla opcjonalnego przycisku 1 const int DButton = 3; //zmienna dla opcjonalnego przycisku 2 int oneX; int jedenY; int dwaX; int dwaY; int pot0; int pot1; void setup() { Serial.begin(9600); radio.początek(); radio.openWritingPipe(adres); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.stopSłuchanie(); pinMode(ASwitch, INPUT_PULLUP); // ustaw APin na tryb wyjścia pinMode(BSwitch1, INPUT_PULLUP); // ustaw BPin na tryb wyjścia pinMode(BSwitch2, INPUT_PULLUP); // ustaw CPin na tryb wyjścia pinMode(CButton, INPUT_PULLUP); // ustaw DPin na tryb wyjścia pinMode(DButton, INPUT_PULLUP); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); opóźnienie (1000); display.clearDisplay(); display.setTextSize(.25); display.setTextColor (BIAŁY); display.setCursor(0, 0); display.print("Zasilanie"); display.display(); opóźnienie(10); } void loop() { oneX = analogRead(onevrx); jedenY = analogowyRead(onevry); twoX = analogRead (twovrx); twoY = analogRead(twovry); pot0 = odczyt analogowy (pot0Pin); pot1 = analogRead(pot1Pin); dane[0] = jedenX; dane[1] = jedenY; dane[2] = dwaX; dane [3] = dwa Y; dane[4] = pot0; dane[5] = pot1; dane[6] = digitalRead(ASwitch); dane[7] = digitalRead(BSwitch1); dane[8] = odczyt cyfrowy(BSwitch2); dane[9] = digitalRead(CButton); dane[10] = digitalRead(DButton); radio.write(&data, sizeof(data)); //wyślij dane do odbiornika delay(100); display.clearDisplay(); display.setTextSize(.25); display.setTextColor (BIAŁY); display.setCursor(5, 5); display.println(dane[4]); display.print("Moc odbioru"); //dodaj tutaj wszelkie dodatkowe informacje, które chciałbyś wyświetlić na wyświetlaczu OLED display.display(); }

Krok 24: Kod odbiornika

#włączać

#include #include RF24 radio (9, 10); //cns, ce //zdefiniuj obiekt do kontroli NRF24L01 const byte address[6] = "00001"; // zdefiniuj adres komunikacyjny, który powinien odpowiadać nadajnikowi int data[11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // zdefiniuj tablicę używaną do zapisywania danych komunikacji void setup() { radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, adres); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.startNasłuch(); //ustaw jako odbiornik Serial.begin(9600); } void loop() { if (radio.available()) { radio.read(&data, sizeof(data)); //wydrukowanie kilku punktów danych ze sterownika na monitor szeregowy Serial.print(data[0]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(dane[1]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(dane[2]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(dane[3]); Serial.println(""); } //Ponownie, to jest tylko przykładowy kod podstawowy dla modułu odbiornika.

Krok 25: Wniosek

Za pomocą tego kontrolera można sterować praktycznie każdym projektem Arduino, a jego konstrukcja pozwala na jeszcze większą modyfikację. Możesz zdecydować, że potrzebujesz dwóch dodatkowych potencjometrów zamiast wyświetlacza OLED (jeśli chcesz plik STEP stojaka z 4 potencjometrami, mogę ci go wysłać. Wystarczy, że skomentujesz prośbę). A może chcesz dodać do projektu kilka przycisków. To zależy wyłącznie od Ciebie.

Jeśli masz jakieś pytania, uwagi lub wątpliwości, nie wahaj się zapytać.

Dziękujemy za poświęcenie czasu na zapoznanie się z tymi 24 krokami. Mam nadzieję, że udało Ci się czegoś nauczyć lub uzyskać kilka nowych pomysłów na to, co można osiągnąć za pomocą drukarki 3D i Arduino.

Drugie miejsce w konkursie Arduino 2020