Maverick - Coche de comunicación bidireccional con control remoto: 17 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Hola a todos, soy Razvan y bienvenidos a mi proyecto "Maverick".

Siempre me han gustado las cosas controladas a distancia, pero nunca tuve un auto RC. Así que decidí construir uno que pueda hacer un poco más que moverse. Para este proyecto usaremos algunas partes que son accesibles para todos los que tienen una tienda electrónica cerca o pueden comprar cosas en Internet.

Actualmente estoy a bordo de una embarcación y no tengo acceso a diferentes tipos de materiales y herramientas, por lo que este proyecto no incluirá una impresora 3D, CNC ni ningún dispositivo elegante (incluso creo que será muy útil, pero no lo hago). tener acceso a dicho equipo), se hará con herramientas mucho más sencillas disponibles. Este proyecto está destinado a ser fácil y divertido.

¿Como funciona?

Maverick es un automóvil RC que utiliza el módulo LRF24L01 para enviar y recibir datos desde y hacia el control remoto.

Puede medir la temperatura y la humedad de su área y enviar los datos al control remoto para que se muestren en un gráfico. También puede medir la distancia a los objetos y obstáculos circundantes, enviando la información de alcance que se mostrará.

Con solo presionar un botón también puede ser autónomo, y en este modo evitará obstáculos y decidirá a dónde ir de acuerdo con la medición tomada por el sensor ultrasónico.

Así que empecemos a construir.

Paso 1: Piezas necesarias para el mando a distancia

- Controlador Arduino Micro (he usado un Arduino Uno para mi controlador);

- Transceptor de radio NRF24L01 (se utilizará para la comunicación bidireccional entre el coche y el mando a distancia)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (utilizado para mostrar los datos del vehículo, permitirá al operador visualizar los parámetros medidos por los sensores del automóvil en un gráfico);

- Joystick (para el control del vehículo o el control del servo del vehículo);

- Dos LED de diferentes colores (elegí rojo y verde para la indicación de los modos de funcionamiento);

- Condensadores 10microF;

- 2 pulsadores (para la selección de los modos operativos);

- Varias resistencias;

- Tablero de pruebas;

- Conexión de cables;

- Clip de papel (como aguja del gráfico);

- Caja de cartón para zapatos (para el marco)

- Bandas de goma

Paso 2: pieza necesaria para el Maverick

- Microcontrolador Arduino (he usado y Arduino Nano);

- Transceptor de radio NRF24L01 (se utilizará para la comunicación inalámbrica bidireccional entre el automóvil y el control remoto);

- Controlador de motor L298 (el módulo realmente impulsará los motores eléctricos del automóvil);

- Sensor DHT11 (sensor de temperatura y humedad);

- 2 x Motores eléctricos con engranajes y ruedas;

- Sensor ultrasónico HC-SR04 (sensor que dará la capacidad de detectar objetos alrededor y evitar obstáculos);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (permitirá la orientación del sensor ultrasónico para que pueda medir el rango en diferentes direcciones);

- LED blanco (para la iluminación he usado un sensor de color antiguo que está quemado pero los LED siguen funcionando);

- Condensadores de 10 microF;

- Tablero de pruebas;

- Conexión de cables;

- Portapapeles A4 como marco del vehículo;

- Algunas ruedas de una impresora vieja;

- Un poco de cinta de doble cara;

- Cierres plegables para fijar los motores al bastidor;

- Bandas de goma

Herramientas utilizadas:

- alicates

- Destornillador

- Doble cinta

- Bandas de goma

- cortador

Paso 3: Algunos detalles sobre algunos de los materiales:

Módulo L298:

Los pines de Arduino no se pueden conectar directamente a los motores eléctricos porque el microcontrolador no puede hacer frente a los amperios requeridos por los motores. Por lo tanto, debemos conectar los motores a un controlador de motor que será controlado por el microcontrolador Arduino.

Tendremos que ser capaces de controlar los dos motores eléctricos que mueven el coche en ambas direcciones, para que el coche pueda avanzar y retroceder y también dirigir.

Para hacer todo lo anterior, necesitaremos un puente en H, que en realidad es una matriz de transistores que permite controlar el flujo de corriente a los motores. El módulo L298 es solo eso.

Este módulo también nos permite operar los motores a diferentes velocidades usando los pines ENA y ENB con dos pines PWM de Arduino, pero para este proyecto para ahorrar dos pines PWM no controlaremos la velocidad de los motores, solo la dirección por lo que los puentes para los pines ENA y ENB permanecerán en su lugar.

Módulo NRF24L01:

Este es un transceptor de uso común que permite la comunicación inalámbrica entre el automóvil y el control remoto. Utiliza la banda de 2,4 GHz y puede funcionar con velocidades de transmisión desde 250 kbps hasta 2 Mbps. Si se utiliza en espacios abiertos y con una tasa de baudios más baja, su alcance puede alcanzar hasta 100 metros, lo que lo hace perfecto para este proyecto.

El módulo es compatible con el microcontrolador Arduino, pero debe tener cuidado de suministrarlo desde el pin de 3.3V, no desde 5V, de lo contrario, corre el riesgo de dañar el módulo.

Sensor DHT 11:

Este módulo es un sensor muy económico y fácil de usar. Proporciona lecturas digitales de temperatura y humedad, pero necesitará una biblioteca IDE de Arduino para usarlo. Utiliza un sensor de humedad capacitivo y un termistor para medir el aire circundante y envía una señal digital en el pin de datos.

Paso 4: Configurar las conexiones para Maverick

Conexiones Maverick:

Módulo NRF24L01 (pines)

VCC - Arduino Nano 3V3

GND - Arduino Nano GND

CS - Arduino Nano D8

CE - Arduino Nano D7

MOSI - Arduino Nano D11

SCK- Arduino Nano D13

MISO - Arduino Nano D12

IRQ No utilizado

Módulo L298N (pines)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - tiene puente en su lugar -

ENB - tiene el puente en su lugar -

DHT11

Riel VCC 5V de la placa de pruebas

GND GND carril de la placa de pruebas

S D6

Sensor ultrasónico HC-SR04

Riel VCC 5V de la placa de pruebas

GND GND carril de la placa de pruebas

Trig - Arduino Nano A1

Eco - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (cable de color marrón) Riel GND de la placa de pruebas

VCC (cable de color rojo) Riel de 5 V de la placa de pruebas

Señal (cable de color naranja) - Arduino Nano D10

Luz LED - Arduino Nano A0

Tablero de circuitos

Carril de 5V - Arduino Nano 5V

Riel GND - Arduino Nano GND

Inicialmente inserté el Arduino Nano en la placa de pruebas, con la conexión USB en el exterior para un acceso más fácil más adelante.

- Pin Arduino Nano 5V al riel 5V de la placa de pruebas

-Pin Arduino Nano GND al riel GND de la placa de pruebas

Módulo NRF24L01

- GND del módulo va a GND del riel de la placa de pruebas

- VCC va al pin Arduino Nano 3V3. Tenga cuidado de no conectar el VCC a los 5 V de la placa de pruebas, ya que corre el riesgo de destruir el módulo NRF24L01

- El pin CSN va al Arduino Nano D8;

- El pin CE va al Arduino Nano D7;

- El pin SCK va al Arduino Nano D13;

- El pin MOSI va al Arduino Nano D11;

- El pin MISO va al Arduino Nano D12;

- El pin IRQ no se conectará. Tenga cuidado si está utilizando una placa diferente a Arduino Nano o Arduino Uno, los pines SCK, MOSI y MISO serán diferentes.

- También adjunté un capacitor de 10µF entre el VCC y el GND del módulo para no tener problemas con la fuente de alimentación del módulo. Esto no es obligatorio si está utilizando el módulo a la potencia mínima, pero como he leído en Internet, muchos proyectos han tenido problemas con esto.

- También necesitará descargar la biblioteca RF24 para este módulo. Puede encontrarlo en el siguiente sitio:

Módulo L298N

- Para los pines ENA y ENB dejé los jumpers conectados porque no necesito controlar la velocidad de los motores, para poder ahorrar dos pines digitales PWM en el Arduino Nano. Entonces, en este proyecto, los motores siempre funcionarán a toda velocidad, pero al final las ruedas no girarán demasiado rápido debido al engranaje de los motores.

- El pin IN1 va al Arduino Nano D5;

- El pin IN2 va al Arduino Nano D4;

- El pin IN3 va al Arduino Nano D3;

- El pin IN4 va al Arduino Nano D2;

- El + de la batería irá a la ranura de 12V;

- El - de la batería irá a la ranura GND y al riel GND de la placa de pruebas;

- Si está usando una batería potente (12V máximo), puede suministrar el Arduino Nano desde la ranura de 5V al pin Vin, pero solo tengo baterías de 9V, así que usé una solo para los motores y otra para alimentar el Arduino Nano y los sensores.

- Ambos motores se van a conectar a las ranuras de la derecha y de la izquierda del módulo. Inicialmente, no importa cómo los conecte, se puede ajustar más adelante desde el Código Arduino o solo cambiando los cables entre ellos cuando probaremos el vehículo.

Módulo DHT11

- Los pines del módulo encajan perfectamente en la placa de pruebas. Entonces el pin - va al riel GND.

- El pin de señal va a Arduino Nano D6;

- El pin VCC va en el riel de la placa de pruebas de 5V.

Módulo de sensor ultrasónico HC-SR04

- El pin VCC va al riel de 5 V de la placa de pruebas;

- El pin GND al riel GND de la placa de pruebas;

- El pin Trig del Arduino Nano A1;

- El pin Echo del Arduino Nano A2;

- El Módulo Ultrasónico se fijará al servomotor con doble cinta y / o con unas gomas elásticas para poder medir distancias en diferentes ángulos a la dirección longitudinal del vehículo. Esto será útil cuando en modo Autónomo el vehículo mida la distancia por la derecha, que por la izquierda y decidirá hacia dónde girar. También podrás controlar el servo para encontrar las diferentes distancias a diferentes direcciones del vehículo.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- El cable marrón al riel GND de la placa de pruebas

- El cable rojo al riel de 5 V de la placa de pruebas

- El cable naranja al Arduino Nano D10;

DIRIGIÓ

- El LED se alimentará desde el pin A0. He utilizado un sensor de color antiguo que está quemado, pero los LED siguen funcionando y, al tener 4 de ellos en la placa pequeña, son perfectos para iluminar el camino del vehículo. Si está usando solo un LED, debe usar una resistencia de 330Ω en serie con el LED para no quemarlo.

Felicitaciones, las conexiones del vehículo están hechas.

Paso 5: Conexiones remotas de Maverick:

Módulo NRF24L01 (pines)

VCC - Pin 3V3 de Arduino Uno

GND - Pin de Arduino Uno GND

CS - Pin D8 de Arduino Uno

CE - Pin D7 de Arduino Uno

MOSI - Pin D11 de Arduino Uno

SCK - Pin D13 de Arduino Uno

MISO - Pin D12 de Arduino Uno

IRQ No utilizado

Palanca de mando

GND GND carril de la placa de pruebas

Riel VCC 5V de la placa de pruebas

VRX - Pin A3 de Arduino Uno

VRY - Pin A2 de Arduino Uno

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (cable de color marrón) Riel GND de la placa de pruebas

VCC (cable de color rojo) Riel de 5 V de la placa de pruebas

Señal (cable de color naranja) - Pin D6 de Arduino Uno

LED rojo - Pin D4 de Arduino Uno

LED verde - Pin D5 de Arduino Uno

Botón pulsador autónomo - Pin D2 de Arduino Uno

Botón de rango - Pin D3 de Arduino Uno

Tablero de circuitos

Carril 5V - Pin Arduino Uno 5V

Riel GND - Pin Arduino Uno GND

Como estoy usando para el controlador un Arduino Uno, adjunté el Uno a una placa de pruebas con algunas bandas elásticas para que no se mueva.

- Arduino Uno será alimentado por una batería de 9V a través del jack;

- Pin Arduino Uno 5V al riel 5V de la placa de pruebas;

-Pin Arduino Uno GND al riel GND de la placa de pruebas;

Módulo NRF24L01

- GND del módulo va a GND del riel de la placa de pruebas

- VCC va al pin Arduino Uno 3V3. Tenga cuidado de no conectar el VCC a los 5 V de la placa de pruebas, ya que corre el riesgo de destruir el módulo NRF24L01

- El pin CSN va al Arduino Uno D8;

- El pin CE va al Arduino Uno D7;

- El pin SCK va al Arduino Uno D13;

- El pin MOSI va al Arduino Uno D11;

- El pin MISO va al Arduino Uno D12;

- El pin IRQ no se conectará. Tenga cuidado si está utilizando una placa diferente a Arduino Nano o Arduino Uno, los pines SCK, MOSI y MISO serán diferentes.

- También adjunté un capacitor de 10µF entre el VCC y el GND del módulo para no tener problemas con la fuente de alimentación del módulo. Esto no es obligatorio si está utilizando el módulo a la potencia mínima, pero como he leído en Internet, muchos proyectos han tenido problemas con esto.

Módulo de joystick

- El módulo del joystick consta de 2 potenciómetros por lo que es muy similar con las conexiones;

- Pin GND al riel GND de la placa de pruebas;

- Pin VCC al riel de 5 V de la placa de pruebas;

- Pin VRX al pin Arduino Uno A3;

- Pin VRY al pin Arduino Uno A2;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- El cable marrón al riel GND de la placa de pruebas

- El cable rojo al riel de 5 V de la placa de pruebas

- El cable naranja al Arduino Uno D6;

DIRIGIÓ

- El LED rojo se conectará en serie con una resistencia de 330Ω al pin D4 de Arduino Uno;

- El LED verde se conectará en serie con una resistencia de 330Ω al pin D5 de Arduino Uno;

Apretar botones

- Los pulsadores se utilizarán para seleccionar el modo en el que funcionará el vehículo;

- El pulsador autónomo se conectará al pin D2 del Arduino Uno. El botón se debe tirar hacia abajo con una resistencia de 1k o 10k, el valor no es importante.

- El pulsador de rango se conectará al pin D3 del Arduino Uno. Igual, el botón se debe tirar hacia abajo con una resistencia de 1k o 10k.

Eso es todo, ahora hemos conectado todas las partes eléctricas.

Paso 6: construcción del marco del control remoto

El marco del control remoto está hecho de una caja de zapatos de cartón. Por supuesto, otros materiales funcionarán mejor, pero en mi caso los materiales que puedo usar son limitados. Así que usé una caja de cartón.

Primero corté los lados exteriores de la cubierta y obtuve tres partes como en la imagen.

A continuación, tomé las dos piezas más pequeñas y las pegué con cinta adhesiva doble.

La tercera parte más larga vendrá perpendicular a ellos formando un marco en forma de “T”.

La parte superior (horizontal) se utilizará para el gráfico y la parte inferior (vertical) se utilizará para los componentes eléctricos, de modo que todo quede unido. Cuando hagamos la gráfica recortaremos la parte superior para que se ajuste al papel cuadriculado.

Paso 7: creación del gráfico para el control remoto

Por supuesto, en este paso será bueno si tiene una pantalla LCD (16, 2) para que se muestren los datos proporcionados desde el vehículo. Pero en mi caso no tengo uno, así que tuve que buscar otra forma de mostrar los datos.

Decidí hacer un pequeño gráfico con una aguja de un servomotor, un clip (usado como aguja) que indicará los valores medidos por los sensores del vehículo y una hoja de trazado de radar, o puede usar un papel cuadriculado polar (Papeles gráficos se puede descargar de Internet).

Los parámetros medidos por los sensores se convertirán en grados para el servomotor. Debido a que el servomotor no es de la mejor calidad, he restringido su movimiento de 20 ° a 160 ° (20 ° significa 0 valor de parámetro medido y 160 ° significa el valor de parámetro máximo que se puede mostrar, por ejemplo, 140 cm).

Todo esto se puede ajustar desde el Código Arduino.

Para el gráfico, utilicé una hoja de trazado de radar, que corté a la mitad después de modificarla un poco con la herramienta básica de pintura y recorte de Windows.

Después de modificar la hoja de trazado del radar para que se ajuste al control remoto, he dibujado las líneas que conectan el centro de la hoja de trazado con el círculo exterior para facilitar las lecturas.

El eje de giro del servomotor debe estar alineado con el centro de la hoja de trazado.

He estirado y modificado el clip para que se ajuste al brazo del servomotor.

Entonces lo más importante es "calibrar" el gráfico. Entonces, para diferentes valores de los parámetros medidos, la aguja del gráfico debe mostrar el valor del ángulo correcto. Hice esto encendiendo el control remoto y el Maverick, y midiendo diferentes distancias con el sensor ultrasónico mientras tomaba los valores del monitor en serie para asegurarme de que lo que apunta el gráfico sea correcto. Después de algunas reposiciones del servo y pocas flexiones de la aguja, el gráfico mostraba los valores medidos de los parámetros adecuados.

Después de que todo está unido al marco en forma de "T", imprimí y pegué con cinta doble el Diagrama de flujo de selección de modo para no confundirme con el parámetro que muestra el gráfico.

Finalmente, el control remoto está listo.

Paso 8: construcción del chasis Maverick

En primer lugar, tengo que agradecer mucho a mi buen amigo Vlado Jovanovic por dedicar tiempo y esfuerzo para construir el chasis, la carrocería y todo el diseño del cuadro del Maverick.

El chasis está hecho de un portapapeles de cartón, que se ha cortado en forma octogonal hacia adelante con mucho esfuerzo utilizando un cortador, lo único disponible. La forma octogonal albergará las partes electrónicas. El portapapeles se utilizó como soporte para las ruedas traseras.

Una vez cortada la tabla, se cubrió con una cinta plateada (cinta antisalpicaduras) para darle un aspecto más agradable.

Los dos motores se unieron como en las imágenes usando cinta doble y sujetadores de carpeta modificados. Se han perforado dos orificios a cada lado del chasis para permitir el paso de los cables de los motores para llegar al módulo L298N.

Paso 9: construcción de paneles laterales del marco

Como se mencionó anteriormente, toda la carcasa exterior del Maverick está hecha de cartón. Los paneles laterales se cortaron con un cortador, se midieron y se hicieron a mano para adaptarse al chasis.

Se han aplicado algunas características de diseño para lucir mejor y se remachó una malla de alambre en la parte interior de los paneles para lograr una apariencia similar a la de un tanque.

Paso 10: Construcción de los soportes delantero y trasero para el marco

Los soportes delanteros y traseros tienen el propósito de asegurar los paneles laterales en la parte delantera y trasera del automóvil. El soporte frontal también tiene la finalidad de acomodar la luz (en mi caso el sensor de color roto).

Las dimensiones de los soportes delantero y trasero las puedes encontrar en las imágenes adjuntas, junto con las plantillas de cómo cortar el soporte y dónde y qué lados doblar y luego pegar.

Paso 11: construcción de la cubierta superior del marco

La tapa superior tiene que encerrar todo el interior y, para un mejor diseño, he hecho unas líneas en el lado de popa para que se pueda ver la electrónica del interior del coche. Además, la cubierta superior está hecha de modo que se pueda quitar para reemplazar las baterías.

Todas las piezas se han unido entre sí con tornillos y tuercas como en la imagen.

Paso 12: Montaje de la estructura de la carrocería

Paso 13: Montaje de los motores en el chasis

Los dos motores se unieron como en las imágenes usando cinta doble y sujetadores de carpeta modificados. Se han perforado dos orificios a cada lado del chasis para permitir el paso de los cables de los motores para llegar al módulo L298N.

Paso 14: Montaje de la electrónica en el chasis

Como fuente de alimentación utilicé dos baterías de 9V por ser las más adecuadas una vez disponibles. Pero para encajarlos en el chasis tuve que hacer un portapilas que mantendrá las baterías en su lugar mientras el auto se mueve y también será fácil de quitar en caso de que sea necesario reemplazar las baterías. Así que volví a hacer un portapilas a partir de una caja de cartón y lo até al chasis con un cierre de carpeta modificado.

El módulo L298N se instaló con 4 espaciadores.

La placa de pruebas se adjuntó al chasis con cinta doble.

El sensor ultrasónico se adjuntó a los servomotores con cinta doble y algunas bandas de goma.

Bueno, ahora todos los componentes electrónicos están en su lugar.

Paso 15: Montaje de la estructura de la carrocería en el chasis

Paso 16: Cómo operar el Maverick

Maverick se puede operar en 4 modos y esto se indicará mediante los dos LED en el control remoto (rojo y verde).

1. Control manual (humedad). Inicialmente, cuando el vehículo se enciende, estará en control manual. Esto significa que Maverick se controlará manualmente desde el control remoto con la ayuda del joystick. Ambos LED se apagarán en el control remoto indicando que estamos en modo manual. El valor que se muestra en el gráfico del control remoto será la HUMEDAD del aire alrededor de Maverick.

2. Control manual (temperatura). Cuando tanto el LED verde como el LED rojo están encendidos. Esto significa que Maverick se controlará manualmente desde el control remoto con la ayuda del joystick. En este modo también se encenderá la luz. El valor que se muestra en el gráfico del control remoto será la TEMPERATURA del aire alrededor de Maverick en grados C.

3. Modo autónomo. Cuando se presiona el botón automático, el LED rojo se enciende indicando el modo autónomo. En este modo, Maverick comienza a moverse por sí mismo evitando obstáculos y decidiendo dónde girar según la información recibida del sensor ultrasónico. En este modo, el valor mostrado en el gráfico del control remoto será la distancia medida mientras se mueve.

4. Modo de medición de rango. Cuando se presiona el botón de rango, el LED verde se enciende, lo que indica que el Maverick está en el modo de rango. Ahora el Maverick no se moverá. El joystick ahora controlará el servomotor conectado al sensor ultrasónico. Para medir el rango desde el vehículo hasta los diferentes objetos a su alrededor, simplemente mueva el joystick y apunte el sensor ultrasónico hacia el objeto. El valor de la distancia hacia el objeto se mostrará en el gráfico del control remoto en cm.

Para encender y apagar la luz LED en el Maverick, debe tener ambos LED en el control remoto encendidos (para luz encendida) o apagados (para luz apagada).

Paso 17: Código Arduino

Puede encontrar los códigos para el control remoto y para Maverick adjuntos.

Eso es todo para mi proyecto Maverick. Espero que les guste y gracias por verlo y votar por él si les gusta.