Transmisor RC basado en Arduino impreso en 3D: 25 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este proyecto le mostrará cómo diseñé y construí un transmisor RC basado en Arduino.

Mi objetivo para este proyecto era diseñar un transmisor RC imprimible en 3D que pudiera usar para controlar otros proyectos de Arduino. Quería que el controlador fuera lo más permanente posible, pero también quería la capacidad de desarmarlo y rediseñar partes de él. Este proyecto es el resultado de unas semanas de arduo trabajo.

Suministros

Para construir este controlador, necesitará:

• Joystick analógico x2
• Potenciómetro analógico x2
• Pantalla OLED de 128x32 de 0,91 pulgadas x1
• Arduino Nano x1
• Módulo NRF24L01 con antena x1
• Tablero de perfilado de 3cm x 7cm x1
• Batería de iones de litio BRC 18650 de 3,7 v x2
• Caja de batería 18650 de 2 celdas x1
• AMS1117 3.3 regulador de voltaje x1
• Interruptor de palanca de 3 posiciones x1
• Interruptor de palanca de 2 posiciones x2

Artículos adicionales:

• Alambre de calibre 22 estándar multicolor
• Alambre de calibre 22 de núcleo sólido multicolor
• Encabezados de clavija macho + hembra
• tornillos y tuercas de cabeza plana m3 (longitudes variadas)
• m2 tornillos y tuercas de cabeza troncocónica (longitudes variadas)
• Separadores de m2 (longitudes variadas)

• El acceso a los:

  • impresora 3d
  • Soldador

Paso 1: modelo 3D

Comencé modelando el controlador en un software de modelado 3D. Hubo algunas cosas que tomé en consideración durante el proceso de diseño:

• Mi impresora 3D es relativamente pequeña, por lo que habría que unir mis piezas después del proceso de impresión. Para resolver esto, agregué agujeros en todo el diseño para unir piezas con tornillos m2.
• Quería reorganizar fácilmente las partes en mi diseño sin tener que volver a imprimir, por lo que agregué orificios espaciados uniformemente donde las partes se unirían para permitir oportunidades de diseño posteriores a la impresión.
• Evité por completo los voladizos en este diseño, lo que resultó en impresiones de alta calidad.

Este modelo no contiene todas las piezas que componen el transmisor, pero se incluyen todas las piezas necesarias para la impresión en 3D. Puede descargar el archivo STEP para este modelo haciendo clic en descargar a continuación.

* Incluí el archivo.stl para el gabinete nrf24 para aquellos que tenían problemas para dividirlo en tres partes separadas.

Paso 2: Impresión 3D

Este es un paso bastante sencillo. Una vez impresas todas las piezas, puede comenzar la preparación para el montaje de las piezas.

Paso 3: preparación para el montaje: cables

Para permitir cambios en el diseño de este proyecto, soldé conectores macho de clavija a un extremo de todos los cables.

Paso 4: Preparación para el montaje: pantalla OLED

Antes de comenzar el ensamblaje, deberá preparar algunos de los componentes electrónicos. Lo primero que debe hacer es soldar cables a cada uno de los pines del componente. (Es más fácil usar el cable estándar en esta situación porque es más flexible y, por lo tanto, más fácil de ensamblar). Mi pantalla OLED no tenía encabezados de clavija, así que soldé los cables directamente a la placa de conexiones. Sin embargo, no importa el clima o no soldar a los conectores de los pines.

Paso 5: Preparación para el montaje: joysticks

El siguiente paso es soldar cables a los joysticks. En este caso, soldé los cables a los encabezados de los pines por algunas razones:

1. Si hubiera quitado los encabezados de los pines y los hubiera soldado a los orificios, habría tenido que pasar los cables a través de la parte superior de los orificios porque el soporte impreso en 3D está directamente debajo de la placa de conexión del joystick.
2. Desde que soldé a los encabezados de los pines, los cables caen hacia abajo y hacen que la parte superior del transmisor esté más organizada.

Usé los mismos colores para los mismos tipos de pines en ambos joysticks:

• Rojo para VCC
• Negro para GND
• Azul para VRX
• Amarillo para VRY
• Verde para SW

Esto facilitó la conexión de los cables a los puertos adecuados en el Arduino.

Paso 6: Preparación para el montaje: NRF24L01

Para el módulo NRF24L01, quité los encabezados de los pines y los soldé directamente a los orificios para tener espacio para la placa de perforación. Una vez más, tomé nota de los colores que usé para cada pin para referencia futura.

Paso 7: Preparación para el montaje: potenciómetros

Para los potenciómetros, suelde los cables a cada uno de los tres conductores. Los dos cables exteriores son pines de tierra o vcc (no importa en qué orden) y el cable del medio sale. Soldé un cable rojo y un cable negro a los dos cables externos y un cable blanco al cable central para ambos potenciómetros.

Paso 8: Preparación para el montaje: interruptores

Tome el interruptor de tres posiciones y suelde un cable a cada uno de los encabezados de los pines. Usé negro para el medio y otros dos colores para el exterior, que tomé nota para futuras referencias.

En los interruptores de dos posiciones hay encabezados de tres clavijas. Solo usará dos de estos. Un cable negro va en el medio y otro cable va en uno de los dos encabezados de clavija exteriores. Importante: haga esto para un solo interruptor.

El siguiente interruptor se utilizará como interruptor de encendido y apagado. Por ahora, suelde solo un cable al pin central de este interruptor de encendido y apagado.

Paso 9: Preparación para el montaje: suelde la caja de la batería al interruptor de encendido y apagado

Suelde el cable rojo de la caja de la batería a una de las clavijas exteriores del interruptor de encendido y apagado. Si aún no lo ha hecho, suelde un cabezal de clavija en el cable negro de la caja de la batería.

Paso 10: Preparación para el montaje: regulador de voltaje AMS1117

Para este paso, necesitará el regulador AMS1117 de 3,3 voltios. Aquí, tengo uno adjunto a una placa de conexión diseñada para el NRF24L01, por lo que mostraré cómo completar este paso usando esta pieza. Si solo tiene el AMS1117 IC, hay muchos tutoriales que pueden ayudarlo con el cableado.

Lo primero que hice fue desoldar todos los encabezados de los pines del tablero. Luego soldé un cable rojo y negro a los pines correspondientes.

Continuando con el diseño no permanente, tomé una fila de dos cabezales de clavija hembra y los conecté a los puertos VCC y GND donde se ubicaría el módulo NRF24L01.

Una vez que haya hecho esto, puede pasar al siguiente paso.

Paso 11: Prepare la placa Perf: Arduino y encabezados de pin

Lo último que debe hacer antes del montaje es preparar la placa perfilada. Para hacer esto, necesitará el Arduino Nano, los cables de núcleo sólido y los encabezados de clavija hembra.

Asegúrese de que su Arduino Nano tenga encabezados de clavija y proceda a soldarlo a la placa de perforación. Querrá colocarlo lo más lejos posible de un lado de la placa para dejar espacio para las extensiones de conexión, pero también querrá dejar una fila a cada lado del Arduino para soldar los encabezados de los pines hembra. Asegúrese de que el conector USB esté lo más cerca posible del borde de la placa. Mi tablero de 3 cm x 7 cm tiene 10 agujeros por 24 agujeros. Esto me dejó con dos filas al lado izquierdo del Arduino, una fila al lado derecho y unos nueve agujeros detrás del Arduino.

A continuación, tome dos filas de quince encabezados de clavija hembra y suéldelos junto al Arduino. Usé encabezados de clavija hembra estándar, pero desearía haber usado encabezados de apilamiento por este motivo:

Deberá conectar los cables en los encabezados de los pines a los cables en el Arduino. Si usó los encabezados de clavija estándar, deberá realizar la conexión con un puente de soldadura, lo cual es un poco tedioso y requiere mucho tiempo. Si usó los encabezados de replanteo, puede doblar los cables para tocar los cables Arduino para facilitar la tarea de soldadura

Cualquiera que sea la forma que elija para hacer esto, los encabezados de los pines deben estar conectados a los encabezados de los pines de Arduino.

Paso 12: Prepare la placa Perf: extensiones de pasador

Una vez que tenga los conectores Arduino y los pines soldados a la placa, el siguiente paso es extender los pines de 5v y de tierra para acomodar todos los componentes eléctricos.

Suelde dos filas de encabezados de 10 pines en la placa de perforación en el extremo opuesto como el Arduino con una fila de espacio entre ellos.

Tome un trozo de cable de núcleo sólido y páselo desde el pin de 5V en el Arduino hasta una fila de encabezados de pin. Pele el aislamiento para que el cable quede expuesto donde toca los cables en los cabezales de las clavijas. Suelde el cable en su lugar.

Haga lo mismo excepto con el pin GND en el Arduino y la otra fila de encabezados de pin.

Una vez hecho esto, el transmisor está listo para ensamblar.

Paso 13: Montaje: coloque los joysticks en la base

Para esta tarea, necesitará ocho tornillos m4 y las tuercas correspondientes, junto con unas arandelas.

Coloque las tuercas en los orificios hexagonales en la parte inferior de la pieza impresa en 3D que se muestra arriba.

Deslice una arandela en cada tornillo.

Empuje cuatro tornillos m4 en los cuatro orificios de la placa de conexión del joystick.

Deslice la pieza impresa en 3D offset del joystick para que actúe como un separador entre la placa de arranque y el soporte del joystick.

Deslice el joystick con tornillos en su lugar en la base, sosteniendo las tuercas en sus ranuras mientras aprieta los tornillos.

Repita este paso para el otro joystick.

Paso 14: Montaje: conecte los potenciómetros y la pantalla OLED al bastidor del potenciómetro

Deslice los potenciómetros en sus lugares en el soporte de potenciómetros. Los potenciómetros que tengo vienen con tuercas para apretarlos, y los usé aquí para mantener los potenciómetros en su lugar. Para apretar las tuercas dentro del recuadro, utilicé un destornillador de cabeza plana.

A continuación, pase los cables de la pantalla OLED a través de la ranura del lado izquierdo del potenciómetro. Apriete la tapa sobre la pantalla con unos tornillos m2. Es posible que deba agregar algunas arandelas para adaptarse a la protuberancia de la pantalla.

Paso 15: Montaje: coloque el soporte del potenciómetro en la base del joystick

Tome el soporte del potenciómetro y fíjelo a la base del joystick con tornillos m2 de modo que los cabezales de los pines del joystick estén mirando hacia afuera del soporte.

Paso 16: Montaje: conecte la caja NRF24L01 al bastidor del potenciómetro

El gabinete NRF24L01 se compone de tres partes. Tome la primera parte y pase los cables del módulo a través de la ranura en la parte posterior. El extremo frontal debe asentarse en la ranura y las juntas de soldadura que sobresalen de la parte posterior de la placa también deben asentarse en su ranura respectiva.

Tome la tapa del gabinete y alinee los orificios de modo que el lado plano de la cubierta quede plano contra el gabinete. Deslice dos tornillos m2 a través de los orificios y coloque este conjunto a través de los orificios en la rejilla del potenciómetro. Para completar este paso, alinee los orificios de la segunda tapa con los tornillos m2 de modo que la pequeña protuberancia parabólica en la parte frontal de la pieza se asiente alrededor del cilindro del módulo NRF24L01. Apretarlo con dos tuercas.

Paso 17: Ensamblaje: Fije las manijas a la base

Tome ambas asas y fíjelas a la base con tornillos m2 como se muestra en las imágenes de arriba.

Paso 18: Montaje: coloque la caja de la batería en la base

Fije la caja de la batería al soporte de la batería con tornillos avellanados m3.

Fije el soporte de la batería a la base con tornillos m2 para que la caja de la batería se abra hacia abajo.

Paso 19: Montaje: conecte los interruptores a las manijas

Para este paso, necesitará todos los interruptores de palanca. Comience con el interruptor de palanca de tres posiciones.

Retire el sujetador del interruptor y deslice el interruptor a través del orificio hexagonal en la manija derecha. No es crucial dónde se encuentra este interruptor.

Tome el interruptor de palanca de dos posiciones con dos cables y empújelo a través de un orificio en el lado izquierdo de la manija, fijándolo de la misma manera que el interruptor anterior.

Elija otro orificio en la manija izquierda para colocar el interruptor de palanca de dos posiciones final, que debería ser el interruptor de encendido y apagado.

Paso 20: Ensamblaje: conecte el ensamblaje de la placa de perforación a la base del joystick

Utilice tornillos m2 y separadores m2 para sujetar el soporte de la placa perfilada a la base del joystick. Asegúrese de que la ranura en el soporte de la placa perf encaje alrededor del módulo NRF24L01. Una vez más, es posible que deba agregar algunas arandelas entre el soporte y la base para tener en cuenta la protuberancia de la cabeza del tornillo (también puede usar el desplazamiento impreso en 3D para esto). Primero querrá asegurarse de deslizar los tornillos m2 más largos a través de los tubos en el soporte, porque no podrá hacer esto una vez que el soporte esté colocado.

Paso 21: Montaje: coloque la placa perfilada en el soporte de la placa perfilada

Utilice tornillos m2 para sujetar el soporte de la placa perfilada a la placa perfilada de modo que Arduino y los encabezados de los pines queden mirando hacia afuera del soporte. La longitud de los cables puede indicar la dirección en la que apunta el puerto USB del Arduino.

Paso 22: conexiones Arduino

La elección de este diseño de transmisor da como resultado una parte inferior aparentemente desorganizada. Para que esto pareciera una tarea menos abrumadora, me concentré en un tipo de conexión a la vez. Por ejemplo, comencé conectando todos los cables GND a la fila extendida para GND en la placa perf. Aquí están las conexiones:

Pines digitales:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - Pin exterior del interruptor de palanca de 2 posiciones

D7 - Pin exterior del interruptor de palanca de 3 posiciones

D8 - Otro pin exterior del interruptor de palanca de 3 posiciones

D9 - Pin CE de NRF24L01

D10 - Pin CSN de NRF24L01

D11 - Pin MOSI de NRF24L01

D12 - Pin MISC de NRF24L01

D13 - Pin SCK de NRF24L01

* Nota: Aquí es cuando la codificación de colores de sus cables será útil. El gabinete NRF24L01 restringe su vista de los nombres de los pines. Cuando codifica los cables con colores, puede saber qué pin es cuál sin mucho esfuerzo, lo que facilita mucho la conexión de los cables al Arduino.

Pines analógicos:

A0 - Pin central del potenciómetro 1

A1 - Pin central del potenciómetro 2

A2 - Pin Joystick2 VRX

A3 - Pin VRY del Joystick2

A4 - Pin OLED SDA (DATOS)

A5 - Pin OLED SCL (RELOJ)

A6 - Pin VRY de Joystick1

A7 - Joystick1 Pin VRX

Regulador de voltaje (AMS1117):

Conecte la clavija de tierra del módulo NRF24L01 a la clavija de tierra del regulador de voltaje. Conecte el pin de 3.3 voltios en el NRF24L01 al regulador de voltaje.

Cabezales de clavija de extensión de clavija de tierra (conecte todas estas clavijas a los encabezados de clavija de tierra):

• Pin central en interruptor de palanca de 2 posiciones
• Pin central en interruptor de palanca de 3 posiciones
• Joystick 1 Pin GND
• Joystick2 Pin GND
• Potenciómetro 1 pin derecho
• Potenciómetro 2 pin derecho
• Pin OLED GND
• GND de la caja de la batería
• Pin GND en regulador de voltaje

Encabezados de clavija de extensión de pin de 5v (conecte todos estos pines a los encabezados de clavija de VCC):

• Joystick 1 pin de 5v
• Joystick2 pin 5v
• Potenciómetro 1 pin izquierdo
• Potenciómetro 2 pin izquierdo
• Pin OLED VCC
• Pin VCC en regulador de voltaje

Otras conexiones:

El último componente a conectar es el interruptor de encendido y apagado. Un cable del interruptor debe conectarse al terminal positivo en la caja de la batería. El pin central se conectará al pin VIN en el Arduino.

Paso 23: Código del transmisor

El paso final de este controlador es el código. Haré una pequeña explicación para este código, pero si desea una explicación más detallada de cómo funciona y se usa exactamente el módulo NRF24l01, visite este sitio:

Comunicación inalámbrica Arduino - Tutorial NRF24L01

#incluir

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // Ancho de pantalla OLED, en píxeles #define SCREEN_HEIGHT 32 // Alto de pantalla OLED, en píxeles Pantalla Adafruit_SSD1306 (SCREEN_WIDTH, SCREEN_WIDTH, SCREEN_WIDTH, SCREEN_WIDTH, -1); Radio RF24 (9, 10); dirección de byte constante [6] = "00001"; int data [11]; const int onevrx = 7; // variable para VRX en el joystick 1 const int onevry = 6; // variable para VRY en el joystick 1 const int twovrx = 2; // variable para VRX en el joystick 2 const int twovry = 3; // variable para VRY en el joystick 2 const int pot0Pin = 0; // variable para el bote 1 const int pot1Pin = 1; // variable para el bote 2 const int ASwitch = 6; // variable para interruptor de palanca de dos posiciones const int BSwitch1 = 8; // variable para la posición uno del interruptor de palanca de tres posiciones const int BSwitch2 = 7; // variable para la posición tres del interruptor de palanca de tres posiciones const int CButton = 2; // variable para el pulsador opcional 1 const int DButton = 3; // variable para el pulsador opcional 2 int oneX; int oneY; int twoX; int twoY; int pot0; int pot1; configuración vacía () {Serial.begin (9600); radio.begin (); radio.openWritingPipe (dirección); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.stopListening (); pinMode (ASwitch, INPUT_PULLUP); // establece APin en modo de salida pinMode (BSwitch1, INPUT_PULLUP); // establece BPin en modo de salida pinMode (BSwitch2, INPUT_PULLUP); // establece CPin en modo de salida pinMode (CButton, INPUT_PULLUP); // establece DPin en modo de salida pinMode (DButton, INPUT_PULLUP); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); retraso (1000); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (BLANCO); display.setCursor (0, 0); display.print ("Encendido"); display.display (); retraso (10); } bucle vacío () {oneX = analogRead (onevrx); oneY = analogRead (onevry); twoX = analogRead (dosvrx); twoY = analogRead (twovry); pot0 = analogRead (pot0Pin); pot1 = analogRead (pot1Pin); datos [0] = oneX; datos [1] = unoY; datos [2] = dosX; datos [3] = dosY; datos [4] = pot0; datos [5] = bote1; datos [6] = digitalRead (ASwitch); datos [7] = digitalRead (BSwitch1); datos [8] = digitalRead (BSwitch2); datos [9] = digitalRead (CButton); datos [10] = digitalRead (DButton); radio.write (& datos, tamaño de (datos)); // enviar datos al receptor delay (100); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (BLANCO); display.setCursor (5, 5); display.println (datos [4]); display.print ("Recibiendo energía"); // agregue cualquier información adicional que desee mostrar en el OLED aquí display.display (); }

Paso 24: Código del receptor

#incluir

#incluya #incluya radio RF24 (9, 10); // cns, ce // define el objeto a controlar NRF24L01 const byte address [6] = "00001"; // define la dirección de comunicación que debe corresponder al transmisor int data [11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // define la matriz utilizada para guardar los datos de comunicación void setup () {radio.begin (); radio.openReadingPipe (0, dirección); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.startListening (); // establecer como receptor Serial.begin (9600); } bucle vacío () {if (radio.available ()) {radio.read (& datos, tamaño de (datos)); // imprimiendo algunos puntos de datos desde el controlador al monitor serial Serial.print (data [0]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (datos [1]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (datos [2]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (datos [3]); Serial.println (""); } // Nuevamente, este es solo el ejemplo de código base para el módulo receptor.

Paso 25: Conclusión

Puede controlar prácticamente cualquier proyecto de Arduino con este controlador, y su diseño permite aún más modificaciones. Puede decidir que desea dos potenciómetros adicionales en lugar de una pantalla OLED (si desea el archivo STEP de un bastidor de 4 potenciómetros, puedo enviárselo. Solo haga un comentario con la solicitud). O tal vez desee agregar algunos botones al diseño. Depende completamente de usted.

Si tiene alguna pregunta, comentario o inquietud, no dude en preguntar.

Gracias por tomarse el tiempo de leer estos 24 pasos. Espero que haya podido aprender algo u obtener algunas ideas nuevas sobre lo que se puede lograr con una impresora 3D y un Arduino.

Finalista en el Concurso Arduino 2020