Maverick - Carro de comunicação bidirecional com controle remoto: 17 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Olá a todos, sou Razvan e sejam bem-vindos ao meu projeto “Maverick”.

Sempre gostei de coisas com controle remoto, mas nunca tive um carro RC. Então decidi construir um que pode fazer um pouco mais do que apenas me mover. Para este projeto usaremos algumas peças que são acessíveis a todos que têm uma loja de eletrônicos por perto ou podem comprar pela internet.

Atualmente estou a bordo de uma embarcação e não tenho acesso a diferentes tipos de materiais e ferramentas, então este projeto não incluirá uma impressora 3D, CNC ou quaisquer dispositivos sofisticados (até eu acho que será muito útil, mas eu não ter acesso a esses equipamentos), será feito com ferramentas muito mais simples disponíveis. Este projeto pretende ser fácil e divertido.

Como funciona?

Maverick é um carro RC que usa o módulo LRF24L01 para enviar e receber dados de e para o controle remoto.

Ele pode medir a temperatura e a umidade de sua área e enviar os dados para o controle remoto para serem exibidos em um gráfico. Também pode medir a distância de objetos e obstáculos circundantes, enviando as informações de alcance a serem exibidas.

Ao premir um botão também pode ser autónomo, e neste modo evitará obstáculos e decidirá se irá de acordo com a medição efectuada pelo sensor ultrassónico.

Então, vamos começar a construir.

Etapa 1: Peças necessárias para o controle remoto

- Controlador Arduino Micro (usei um Arduino Uno para o meu controlador);

- Transceptor de rádio NRF24L01 (será usado para a comunicação bidirecional entre o carro e o controle remoto)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (utilizado para exibir os dados do veículo, permitirá ao operador visualizar em gráfico os parâmetros medidos pelos sensores do carro);

- Joystick (para o controle do veículo, ou o controle do servo do veículo);

- Duas cores diferentes de LED (escolhi vermelho e verde para indicação dos modos operacionais);

- capacitores de 10microF;

- 2 botões de pressão (para a seleção dos modos operacionais);

- Vários resistores;

- Breadboard;

- Fios de conexão;

- Clip de papel (conforme agulha do gráfico);

- Caixa de sapatos de papelão (para o quadro)

- Elásticos

Etapa 2: Peça necessária para o Maverick

- Micro-controlador Arduino (eu usei e Arduino Nano);

- Transceptor de rádio NRF24L01 (será utilizado para a comunicação sem fio bidirecional entre o carro e o controle remoto);

- Acionador do motor L298 (o módulo realmente acionará os motores elétricos do carro);

- Sensor DHT11 (sensor de temperatura e umidade);

- 2 x Motores elétricos com engrenagem e rodas;

- Sensor Ultrassônico HC-SR04 (sensor que dará a capacidade de detectar objetos ao redor e evitar obstáculos);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (permitirá a orientação do sensor ultrassônico para que ele possa medir o alcance em diferentes direções);

- LED branco (para iluminação usei um sensor de cor antigo que está queimado, mas os LEDs ainda estão funcionando);

- 10 capacitores microF;

- Breadboard;

- Fios de conexão;

- Clipboard A4 como quadro do veículo;

- Algumas rodas de uma impressora antiga;

- Alguma fita dupla-face;

- Pasta de fixação para fixação dos motores à carcaça;

- Elásticos

Ferramentas usadas:

- Alicate

- Chave de fenda

- fita dupla

- Elásticos

- Cutter

Etapa 3: alguns detalhes sobre alguns dos materiais:

Módulo L298:

Os pinos do Arduino não podem ser conectados diretamente aos motores elétricos porque o microcontrolador não pode lidar com os amperes exigidos pelos motores. Portanto, precisamos conectar os motores a um driver de motor que será controlado pelo microcontrolador Arduino.

Teremos que ser capazes de controlar os dois motores elétricos que movem o carro em ambas as direções, para que o carro possa se mover para frente e para trás e também dirigir.

Para fazer tudo isso, precisaremos de uma ponte H que, na verdade, é um conjunto de transistores que permite controlar o fluxo de corrente para os motores. O Módulo L298 é exatamente isso.

Este módulo também nos permite operar os motores em velocidades diferentes usando os pinos ENA e ENB com dois pinos PWM do Arduino, mas para este projeto, a fim de poupar dois pinos PWM, não controlaremos a velocidade dos motores, apenas a direção. os jumpers para os pinos ENA e ENB permanecerão no lugar.

Módulo NRF24L01:

Este é um transceptor comumente usado que permite a comunicação sem fio entre o carro e o controle remoto. Ele usa a banda de 2,4 GHz e pode operar com taxas de transmissão de 250 kbps a 2 Mbps. Se usado em espaço aberto e com menor taxa de transmissão, seu alcance pode chegar a até 100 metros, o que o torna perfeito para este projeto.

O módulo é compatível com o Micro-controlador Arduino, mas você deve ter cuidado para alimentá-lo com um pino de 3,3 V e não com 5 V, caso contrário, você corre o risco de danificar o módulo.

Sensor DHT 11:

Este módulo é um sensor muito barato e fácil de usar. Ele fornece leituras digitais de temperatura e umidade, mas você precisará de uma biblioteca IDE do Arduino para usá-lo. Ele usa um sensor de umidade capacitivo e um termistor para medir o ar circundante e envia um sinal digital no pino de dados.

Etapa 4: Configurando as conexões para Maverick

Conexões Maverick:

Módulo NRF24L01 (pinos)

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 não usado

Módulo L298N (pinos)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - tem jumper no lugar -

ENB - tem jumper no lugar -

DHT11

Trilho VCC 5V da placa de ensaio

GND GND trilho da placa de ensaio

S D6

Sensor Ultrassônico HC-SR04

Trilho VCC 5V da placa de ensaio

GND GND trilho da placa de ensaio

Trig - Arduino Nano A1

Echo - Arduino Nano A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (fio de cor marrom) trilho GND da placa de ensaio

VCC (fio de cor vermelha) trilho de 5V da placa de ensaio

Sinal (fio de cor laranja) - Arduino Nano D10

Luz LED - Arduino Nano A0

Tábua de pão

5V Rail - Arduino Nano 5V

Trilho GND - Arduino Nano GND

Inicialmente eu inseri o Arduino Nano na placa de ensaio, com a conexão USB no exterior para um acesso mais fácil depois.

- Pino Arduino Nano 5V no trilho 5V da placa de ensaio

- Pino Arduino Nano GND no trilho GND da placa de ensaio

Módulo NRF24L01

- GND do Módulo vai para o GND do trilho da placa de ensaio

- VCC vai para o pino 3V3 do Arduino Nano. Tenha cuidado para não conectar o VCC aos 5V da placa de ensaio, pois você corre o risco de destruir o Módulo NRF24L01

- O pino CSN vai para o Arduino Nano D8;

- O pino CE vai para o Arduino Nano D7;

- O pino SCK vai para o Arduino Nano D13;

- O pino MOSI vai para o Arduino Nano D11;

- O pino MISO vai para o Arduino Nano D12;

- O pino IRQ não será conectado. Tenha cuidado se você estiver usando uma placa diferente da Arduino Nano ou Arduino Uno, os pinos SCK, MOSI e MISO serão diferentes.

- Eu também conectei um capacitor de 10µF entre o VCC e o GND do módulo para não ter problemas com a fonte de alimentação do módulo. Isso não é obrigatório se você estiver usando o módulo na potência mínima, mas como eu li na internet, muitos projetos tiveram problemas com isso.

- Você também precisará baixar a biblioteca RF24 para este módulo. Você pode encontrá-lo no seguinte site:

Módulo L298N

- Para os pinos ENA e ENB deixei os jumpers conectados porque não preciso controlar a velocidade dos motores, para dispensar dois pinos digitais PWM no Arduino Nano. Portanto, neste projeto os motores sempre funcionarão na velocidade máxima, mas no final as rodas não girarão tão rápido por causa da engrenagem dos motores.

- O pino IN1 vai para o Arduino Nano D5;

- O pino IN2 vai para o Arduino Nano D4;

- O pino IN3 vai para o Arduino Nano D3;

- O pino IN4 vai para o Arduino Nano D2;

- O + da bateria irá para o slot de 12V;

- O - da bateria irá para o slot GND e para o trilho GND da placa de ensaio;

- Se você estiver usando uma bateria potente (máximo de 12 V) você pode fornecer o Arduino Nano do slot de 5 V para o pino Vin, mas eu tenho apenas uma bateria de 9 V, então usei uma apenas para os motores e uma para alimentar o Arduino Nano e os sensores.

- Ambos os motores serão conectados nos slots à direita e à esquerda do módulo. Inicialmente, não importa como você os conectará, pode ser ajustado mais tarde no código do Arduino ou apenas trocando os fios entre si quando testarmos o veículo.

Módulo DHT11

- Os pinos do módulo se encaixam perfeitamente na placa de ensaio. Portanto, o pino vai para o trilho GND.

- O pino de sinal vai para o Arduino Nano D6;

- O pino VCC vai no trilho da placa de ensaio de 5V.

Módulo de sensor ultrassônico HC-SR04

- O pino VCC vai para o trilho de 5 V da placa de ensaio;

- O pino GND para o trilho GND da placa de ensaio;

- O pino Trig para o Arduino Nano A1;

- O pino Echo para o Arduino Nano A2;

- O Módulo Ultrassônico será fixado ao servo motor com fita dupla ou / e com alguns elásticos para poder medir distâncias em ângulos diferentes ao sentido longitudinal do veículo. Isso será útil quando no modo Autônomo o veículo medir a distância à direita, do que à esquerda, e ele decidirá para onde virar. Além disso, você poderá controlar o servo para encontrar as diferentes distâncias para diferentes direções do veículo.

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- O fio marrom para o trilho GND da placa de ensaio

- O fio vermelho para o trilho de 5 V da placa de ensaio

- O fio laranja para o Arduino Nano D10;

CONDUZIU

- O LED será alimentado pelo pino A0. Eu usei um sensor de cor antigo que está queimado, mas os LEDs ainda estão funcionando e sendo 4 deles na pequena placa são perfeitos para iluminar o caminho do veículo. Se você estiver usando apenas um LED, deverá usar um resistor de 330Ω em série com o LED para não queimá-lo.

Parabéns as conexões do veículo estão feitas.

Etapa 5: Conexões remotas Maverick:

Módulo NRF24L01 (pinos)

VCC - Arduino Uno pino 3V3

GND - GND do pino Arduino Uno

CS - Arduino Uno pino D8

CE - Arduino Uno pino D7

MOSI - Arduino Uno pino D11

SCK - pino D13 do Arduino Uno

MISO - pino D12 do Arduino Uno

IRQ não usado

Controle de video game

GND GND trilho da placa de ensaio

Trilho VCC 5V da placa de ensaio

VRX - Arduino Uno pino A3

VRY - Arduino Uno pino A2

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

GND (fio de cor marrom) trilho GND da placa de ensaio

VCC (fio de cor vermelha) trilho de 5V da placa de ensaio

Sinal (fio de cor laranja) - Arduino Uno pino D6

LED vermelho - Arduino Uno pino D4

LED verde - pino D5 do Arduino Uno

Botão autônomo - Arduino Uno pino D2

Botão de alcance - Arduino Uno pino D3

Tábua de pão

Trilho 5V - Arduino Uno pino 5V

GND Rail - Arduino Uno pin GND

Como estou usando como controlador um Arduino Uno, anexei o Uno a uma placa de ensaio com alguns elásticos para não se mover.

- O Arduino Uno será alimentado por bateria de 9V através do conector;

- Pino do Arduino Uno 5V no trilho 5V da placa de ensaio;

- Pino Arduino Uno GND no trilho GND da placa de ensaio;

Módulo NRF24L01

- GND do Módulo vai para o GND do trilho da placa de ensaio

- VCC vai para o pino 3V3 do Arduino Uno. Tenha cuidado para não conectar o VCC aos 5V da placa de ensaio, pois você corre o risco de destruir o Módulo NRF24L01

- O pino CSN vai para o Arduino Uno D8;

- O pino CE vai para o Arduino Uno D7;

- O pino SCK vai para o Arduino Uno D13;

- O pino MOSI vai para o Arduino Uno D11;

- O pino MISO vai para o Arduino Uno D12;

- O pino IRQ não será conectado. Tenha cuidado se você estiver usando uma placa diferente da Arduino Nano ou Arduino Uno, os pinos SCK, MOSI e MISO serão diferentes.

- Eu também conectei um capacitor de 10µF entre o VCC e o GND do módulo para não ter problemas com a fonte de alimentação do módulo. Isso não é obrigatório se você estiver usando o módulo na potência mínima, mas como eu li na internet, muitos projetos tiveram problemas com isso.

Módulo Joystick

- O módulo de joystick é composto por 2 potenciômetros de modo que é muito semelhante nas conexões;

- Pino GND ao trilho GND da placa de ensaio;

- Pino VCC no trilho 5V da placa de ensaio;

- pino VRX para o pino Arduino Uno A3;

- pino VRY para o pino A2 do Arduino Uno;

Tower Pro Micro Servo 9g SG90

- O fio marrom para o trilho GND da placa de ensaio

- O fio vermelho para o trilho de 5 V da placa de ensaio

- O fio laranja para o Arduino Uno D6;

CONDUZIU

- O LED vermelho será conectado em série com um resistor de 330Ω ao pino D4 do Arduino Uno;

- O LED verde será conectado em série com um resistor de 330Ω ao pino D5 do Arduino Uno;

Apertar botões

- Os botões serão utilizados para selecionar o modo de funcionamento do veículo;

- O botão autônomo será conectado ao pino D2 do Arduino Uno. O botão deve ser puxado para baixo com um resistor de 1k ou 10k o valor não é importante.

- O botão de alcance será conectado ao pino D3 do Arduino Uno. Mesmo o botão deve ser puxado para baixo com um resistor de 1k ou 10k.

É isso, agora conectamos todas as partes elétricas.

Etapa 6: Construindo a Estrutura do Controle Remoto

A estrutura do controle remoto é, na verdade, feita de uma caixa de sapatos de papelão. Claro que outros materiais farão melhor, mas no meu caso os materiais que posso usar são limitados. Então, usei uma caixa de papelão.

Primeiro cortei os lados externos da capa e obtive três partes como na imagem.

Em seguida, peguei as duas peças menores e colei-as com fita dupla.

A terceira parte mais longa virá perpendicular a eles formando uma moldura em forma de “T”.

A parte superior (horizontal) será usada para o gráfico e a parte inferior (vertical) será usada para os componentes elétricos, para que tudo fique grudado. Quando fizermos o gráfico, cortaremos a parte superior para caber no papel milimetrado.

Etapa 7: Criando o gráfico para o controle remoto

Claro que nesta etapa será bom se você tiver um LCD (16, 2) para que os dados fornecidos pelo veículo sejam exibidos. Mas, no meu caso, não tenho um, então tive que encontrar outra maneira de exibir os dados.

Resolvi fazer um pequeno gráfico com agulha de um servo motor, um clipe de papel (usado como agulha) que indicará os valores medidos pelos sensores do veículo e uma folha de plotagem de radar, ou você pode usar um papel milimetrado polar (papéis gráficos pode ser baixado da Internet).

Os parâmetros medidos pelos sensores serão convertidos em graus para o servo motor. Como o servo motor não é da melhor qualidade, restringi seu movimento de 20 ° a 160 ° (20 ° significa 0 valor do parâmetro medido e 160 ° significa o valor máximo do parâmetro que pode ser exibido, por exemplo, 140 cm).

Tudo isso pode ser ajustado a partir do código do Arduino.

Para o gráfico, usei uma folha de plotagem de radar, que cortei ao meio depois de modificá-la um pouco usando o Windows Paint and Snipping Tool básico.

Depois de modificar a folha de plotagem do radar para caber no controle remoto, desenhei as linhas conectando o centro da folha de plotagem com o círculo externo para facilitar as leituras.

O eixo de rotação do servo motor deve ser alinhado com o centro da folha de plotagem.

Eu estiquei e modifiquei o clipe de papel para caber no braço do servo motor.

Então o mais importante é “calibrar” o gráfico. Portanto, para diferentes valores dos parâmetros medidos, a agulha do gráfico deve mostrar o valor correto do ângulo. Eu fiz isso ligando o controle remoto e o Maverick, e medindo diferentes distâncias com o sensor ultrassônico enquanto pegava os valores do monitor serial para ter certeza de que o que o gráfico estava apontando está correto. Após algumas reposições do servo e algumas flexões da agulha, o gráfico estava mostrando os valores medidos dos parâmetros adequados.

Depois que tudo estiver preso ao quadro em forma de "T", imprimi e colei com fita dupla o Fluxograma de Seleção de Modo para não se confundir com o parâmetro que o gráfico está exibindo.

Finalmente, o controle remoto está pronto.

Etapa 8: Construindo o Chassi Maverick

Em primeiro lugar, gostaria de agradecer muito ao meu bom amigo Vlado Jovanovic por dedicar tempo e esforço para construir o chassi, a carroceria e todo o design do quadro do Maverick.

O chassi é feito de uma prancheta de papelão, que foi cortada em forma de frente octogonal com muito esforço usando um cortador, a única coisa disponível por aí. A forma octogonal abrigará as partes eletrônicas. O suporte da prancheta foi usado como suporte para as rodas traseiras.

Depois que a placa foi cortada, ela foi coberta com uma fita prateada (fita anti respingos) para dar uma aparência mais agradável.

Os dois motores foram fixados como nas fotos usando fita dupla e fechos de pasta modificados. Dois orifícios foram feitos em cada lado do chassi para permitir a passagem dos cabos do motor e alcançar o módulo L298N.

Etapa 9: Construindo Painéis Laterais da Estrutura

Como mencionado antes, todo o invólucro externo do Maverick é feito de papelão. Os painéis laterais foram cortados com um cortador, medidos e confeccionados para caber no chassi.

Algumas características de design foram aplicadas para parecer melhor e uma tela de arame foi rebitada na parte interna dos painéis para um tipo de tanque com aparência semelhante.

Etapa 10: Construindo os Suportes Dianteiro e Traseiro para a Estrutura

Os apoios dianteiro e traseiro têm a finalidade de prender os painéis laterais na frente e atrás do carro. O suporte frontal também tem a finalidade de acomodar a luz (no meu caso o sensor de cor quebrado).

As dimensões dos apoios dianteiro e traseiro encontram-se nas fotos em anexo, juntamente com os gabaritos de como cortar o apoio e onde e em que lados dobrar e depois colar.

Etapa 11: Construindo a tampa superior da estrutura

A tampa superior deve envolver tudo dentro e para um design melhor eu fiz algumas linhas na popa para que os componentes eletrônicos dentro do carro possam ser vistos. Além disso, a tampa superior é feita de forma que possa ser removida para substituir as baterias.

Todas as peças foram presas umas às outras com parafusos e porcas como na imagem.

Etapa 12: Montagem da Estrutura do Corpo

Etapa 13: Montagem dos motores no chassi

Os dois motores foram fixados como nas fotos usando fita dupla e fechos de pasta modificados. Dois orifícios foram feitos em cada lado do chassi para permitir a passagem dos cabos do motor e alcançar o módulo L298N.

Etapa 14: Montagem dos componentes eletrônicos no chassi

Como fonte de alimentação utilizei duas baterias de 9V por ser a mais adequada uma vez disponível. Mas para encaixá-los no chassi tive que fazer um suporte de bateria que manterá as baterias no lugar enquanto o carro se mover e também será fácil de remover no caso de precisar substituir as baterias. Portanto, fiz um porta-bateria novamente de papelão e prendi-o ao chassi com um prendedor de pasta modificado.

O Módulo L298N foi instalado usando 4 espaçadores.

A placa do pão foi fixada no chassi com fita dupla.

O sensor ultrassônico foi preso aos servo motores usando fita dupla e alguns elásticos.

Bem, agora todos os componentes eletrônicos estão no lugar.

Etapa 15: encaixando a estrutura do corpo no chassi

Etapa 16: Como operar o Maverick

O Maverick pode ser operado em 4 modos e isso será indicado pelos dois LEDs no controle remoto (vermelho e verde).

1. Controle manual (umidade). Inicialmente, quando o veículo é LIGADO, ele estará no controle manual. Isso significa que o Maverick será controlado manualmente a partir do controle remoto com a ajuda do joystick. Ambos os LEDs serão desligados no controle remoto, indicando que estamos no modo manual. O valor mostrado no gráfico do controle remoto será a UMIDADE do ar ao redor de Maverick.

2. Controle manual (temperatura). Quando o Led Verde e o Led Vermelho estão LIGADOS. Isso significa que o Maverick será controlado manualmente a partir do controle remoto com a ajuda do joystick. Neste modo também a luz será LIGADA. O valor mostrado no gráfico do controle remoto será a TEMPERATURA do ar ao redor de Maverick em graus C.

3. Modo autônomo. Quando o botão automático é pressionado, o LED vermelho é LIGADO, indicando o modo autônomo. Nesse modo, o Maverick começa a se mover sozinho, evitando obstáculos e decidindo para onde se virar de acordo com as informações recebidas do sensor ultrassônico. Neste modo, o valor mostrado no gráfico do controle remoto será a distância medida durante o movimento.

4. Modo de medição de alcance. Quando o botão Range é pressionado, o LED verde é LIGADO, indicando que o Maverick está no modo Range. Agora o Maverick não se move. O joystick agora controlará o servo motor conectado ao sensor ultrassônico. Para medir a distância do veículo aos diferentes objetos ao seu redor, basta mover o joystick e apontar o sensor ultrassônico para o objeto. O valor da distância em direção ao objeto será mostrado no gráfico do controle remoto em cm.

Para ligar e desligar a luz LED no Maverick, você deve ter ambos os LEDs no controle remoto Ligado (para luz ligada) ou Desligado (para luz desligada).

Etapa 17: Código Arduino

Você pode encontrar os códigos do controle remoto e do Maverick em anexo.

É isso para o meu projeto Maverick. Espero que gostem e obrigado por ver e votem se gostarem.