Mobil RC Upcycled: 23 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Mobil RC selalu menjadi sumber kegembiraan bagi saya. Mereka cepat, menyenangkan, dan Anda tidak perlu khawatir jika Anda menabraknya. Namun, sebagai penggemar RC yang lebih tua, lebih dewasa, saya tidak terlihat bermain-main dengan mobil RC anak-anak kecil. Saya harus punya yang besar dan dewasa. Di sinilah masalah muncul: mobil RC dewasa mahal. Saat menjelajah online, harga termurah yang bisa saya temukan adalah $320, rata-rata sekitar $800. Komputer saya lebih murah daripada mainan ini!

Mengetahui bahwa saya tidak mampu membeli mainan ini, pembuat dalam diri saya berkata bahwa saya dapat membuat mobil dengan harga sepersepuluh. Jadi, saya memulai perjalanan saya untuk mengubah sampah menjadi emas

Perlengkapan

Bagian-bagian yang dibutuhkan untuk mobil RC adalah sebagai berikut:

• Mobil RC Bekas
• Driver Motor L293D (Formulir DIP)
• Arduino Nano
• Modul Radio NRF24L01+
• Baterai Drone RC (atau baterai arus tinggi lainnya)
• LM2596 Konverter Buck (2)
• kabel
• Papan Perf
• Kecil, komponen lain-lain (pin header, terminal sekrup, kapasitor, dll)

Bagian-bagian yang dibutuhkan untuk RC controller adalah sebagai berikut:

• Kontroler bekas (harus memiliki 2 joystick analog)
• Arduino Nano
• Modul Radio NRF24L01+
• Kabel listrik

Langkah 1: Harta Karun Daur Ulang

Proyek ini awalnya dimulai sekitar setahun yang lalu ketika saya dan teman-teman berencana membuat mobil berbasis komputer untuk proyek hackathon (kompetisi coding). Rencana saya adalah pergi ke toko barang bekas, membeli mobil RC terbesar yang bisa saya temukan, isi bagian dalamnya, dan menggantinya dengan ESP32.

Pada waktu kritis, saya bergegas ke Savers, membeli mobil RC, dan mempersiapkan diri untuk hackathon. Sayangnya, banyak bagian yang saya butuhkan tidak datang tepat waktu sehingga saya harus membatalkan proyek sepenuhnya.

Sejak saat itu, mobil RC telah mengumpulkan debu di bawah tempat tidur saya, sampai sekarang…

Ikhtisar Cepat:

Dalam proyek ini, saya akan menggunakan kembali mobil mainan bekas dan pengontrol IR untuk membuat Mobil RC Upcycled. Saya akan mengosongkan bagian dalamnya, menanamkan Arduino Nano, dan menggunakan modul radio NRF24L01+ untuk berkomunikasi di antara keduanya.

Langkah 2: Teori

Memahami bagaimana sesuatu bekerja lebih penting daripada mengetahui bagaimana membuatnya bekerja

- Kevin Yang 17/5/2020 (Saya baru saja mengarangnya)

Dengan itu, mari kita mulai berbicara tentang teori dan elektronik di balik Mobil RC Upcycled.

Di sisi mobil, kita akan menggunakan NRF24L01+, Arduino Nano, driver motor L293D, motor di mobil RC, dan dua konverter buck. Satu konverter buck akan memasok tegangan penggerak untuk motor sementara yang lain akan memasok 5V untuk Arduino Nano.

Di sisi pengontrol, kita akan menggunakan NRF24L01+, Arduino Nano, dan joystick analog di pengontrol yang digunakan kembali.

Langkah 3: NRF24L01+

Sebelum kita mulai, saya mungkin harus menjelaskan gajah di dalam ruangan: NRF24L01+. Jika Anda belum familiar dengan namanya, NRF24 adalah chip yang diproduksi oleh Nordic Semiconductors. Ini cukup populer di komunitas pembuat untuk komunikasi radio karena harganya yang murah, ukurannya yang kecil, dan dokumentasi yang ditulis dengan baik.

Jadi bagaimana sebenarnya modul NRF bekerja? Sebagai permulaan, NRF24L01+ beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz. Ini adalah frekuensi yang sama dengan pengoperasian Bluetooth dan Wifi (dengan sedikit variasi!). Chip berkomunikasi antara Arduino menggunakan SPI, protokol komunikasi empat pin. Untuk daya, NRF24 menggunakan 3.3V tetapi pinnya juga toleran 5V. Ini memungkinkan kita untuk menggunakan Arduino Nano, yang menggunakan logika 5V, dengan NRF24, yang menggunakan logika 3.3V. Beberapa fitur lainnya adalah sebagai berikut.

Fitur penting:

• Berjalan pada Bandwidth 2,4 GHz
• Rentang Tegangan Pasokan: 1.6 - 3.6V
• 5V Toleran
• Menggunakan Komunikasi SPI (MISO, MOSI, SCK)
• Membutuhkan 5 pin (MISO, MOSI, SCK, CE, CS)
• Dapat Memicu Interupsi - IRQ (Sangat penting dalam proyek ini!)
• Mode tidur
• Mengkonsumsi 900nA - 12mA
• Rentang Transmisi: ~100 meter (akan bervariasi sesuai dengan lokasi geografis)
• Biaya: $1,20 per modul (Amazon)

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang NRF24L01+, lihat bagian Bacaan Ekstra di bagian akhir

Langkah 4: L293D - Driver Motor H-Bridge Ganda

Meskipun Arduino Nano dapat memasok arus yang cukup untuk menyalakan LED, tidak mungkin Nano dapat memberi daya pada motor dengan sendirinya. Oleh karena itu, kita harus menggunakan driver khusus untuk mengendalikan motor. Selain dapat mensuplai arus, chip driver juga akan melindungi Arduino dari setiap lonjakan tegangan yang timbul akibat menghidupkan dan mematikan motor.

Masukkan L293D, driver motor quadruple half H-bridge, atau dalam istilah awam, sebuah chip yang dapat menggerakkan dua motor maju dan mundur.

L293D mengandalkan H-Bridges untuk mengontrol kecepatan motor dan juga arahnya. Fitur lainnya adalah isolasi catu daya, yang memungkinkan Arduino untuk mengalirkan sumber daya yang terpisah dari motor.

Langkah 5: Mengosongkan Mobil

Cukup teori dan mari kita mulai membangun!

Karena mobil RC tidak dilengkapi dengan pengontrol (ingat itu dari toko barang bekas), elektronik di dalamnya pada dasarnya tidak berguna. Jadi, saya membuka mobil RC dan melemparkan papan pengontrol ke tempat sampah saya.

Sekarang penting untuk membuat beberapa catatan sebelum kita mulai. Satu hal yang perlu diperhatikan adalah tegangan suplai untuk mobil RC. Mobil yang saya beli sudah sangat tua, jauh sebelum baterai berbasis Lithium menjadi mainstream. Artinya mobil RC ini ditenagai baterai Ni-Mh dengan tegangan nominal 9,6 volt. Ini penting karena ini akan menjadi tegangan yang akan kita gunakan untuk menggerakkan motor.

Langkah 6: Bagaimana Cara Kerja Mobil?

Saya dapat mengatakan dengan kepastian 99% bahwa mobil saya tidak sama dengan milik Anda, artinya bagian ini pada dasarnya tidak berguna. Namun, penting untuk menunjukkan beberapa fitur yang dimiliki mobil saya karena saya akan mendasarkan desain saya dari itu.

Pengemudian

Berbeda dengan mobil RC modern, mobil yang saya modding tidak menggunakan servo untuk berbelok. Sebagai gantinya, mobil saya menggunakan motor dan pegas dasar yang disikat. Ini memiliki banyak kelemahan terutama karena saya tidak memiliki kemampuan untuk berbelok dengan baik. Namun, satu manfaat langsungnya adalah saya tidak memerlukan antarmuka kontrol yang rumit untuk berputar. Yang perlu saya lakukan adalah memberi energi pada motor dengan polaritas tertentu (tergantung ke arah mana saya ingin berbelok).

Gandar Diferensial

Hebatnya, mobil RC saya juga memiliki poros diferensial dan dua mode gigi yang berbeda. Ini cukup lucu karena perbedaan biasanya ditemukan di mobil kehidupan nyata, bukan di mobil RC kecil. Saya akan berpikir bahwa sebelum mobil ini ada di rak-rak toko barang bekas, itu adalah model RC kelas atas.

Langkah 7: Masalah Kekuasaan

Dengan fitur-fitur yang tidak ada, sekarang kita harus membicarakan bagian terpenting dari build ini: Bagaimana kita akan menggerakkan mobil RC? Dan untuk lebih spesifik: Berapa banyak arus yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor?

Untuk menjawab ini, saya menghubungkan baterai drone ke konverter uang, di mana saya menjatuhkan baterai 11V ke motor 9,6V. Dari sana, saya mengatur multimeter ke mode arus 10A dan menyelesaikan rangkaian. Meteran saya membaca bahwa motor membutuhkan arus 300 mA untuk mengalirkan udara bebas.

Meskipun ini mungkin kedengarannya tidak banyak, ukuran yang benar-benar kami perhatikan adalah arus macet motor. Untuk mengukurnya, saya meletakkan tangan saya di atas roda untuk mencegahnya berputar. Ketika saya melihat meteran saya, itu menunjukkan 1A yang solid.

Mengetahui bahwa motor penggerak akan menarik kira-kira amp, saya kemudian melanjutkan untuk menguji motor kemudi yang menarik 500mA saat terhenti. Dengan pengetahuan ini, saya sampai pada kesimpulan bahwa saya dapat mematikan seluruh sistem dari baterai drone RC dan dua konverter dolar LM2596*.

*Mengapa pengontrol dua dolar? Nah, setiap LM2596 memiliki arus maksimal 3A. Jika saya mematikan semuanya dari satu konverter dolar, saya akan menarik banyak arus, dan karena itu, saya akan memiliki lonjakan tegangan yang cukup besar. Secara desain, kekuatan Arduino Nano beristirahat setiap kali ada lonjakan tegangan yang besar. Oleh karena itu, saya menggunakan dua konverter untuk meringankan beban dan menjaga Nano terisolasi dari motor.

Salah satu komponen penting terakhir yang kita butuhkan adalah tester tegangan sel Li-Po. Tujuan melakukan ini adalah untuk melindungi baterai dari pengosongan berlebih untuk mencegah kerusakan masa pakai baterai (selalu jaga voltase sel baterai berbasis litium di atas 3,5V!)

Langkah 8: Sirkuit Mobil RC

Dengan masalah listrik keluar, kita sekarang dapat membangun sirkuit. Di atas adalah skema yang saya buat untuk mobil RC.

Perlu diingat bahwa saya tidak menyertakan sambungan voltmeter baterai. Untuk menggunakan voltmeter, Anda hanya perlu menghubungkan konektor keseimbangan ke masing-masing pin voltmeter. Jika Anda belum pernah melakukan ini sebelumnya, klik video yang ditautkan di bagian Bacaan Ekstra untuk mempelajari lebih lanjut.

Catatan di Sirkuit

Pin yang memungkinkan (1, 9) pada L293D membutuhkan sinyal PWM untuk memiliki kecepatan variabel. Itu berarti hanya beberapa pin pada Arduino Nano yang dapat dihubungkan dengannya. Untuk pin lain di L293D, apa pun bisa.

Karena NRF24L01+ berkomunikasi melalui SPI, kita harus menghubungkan pin SPI-nya ke pin SPI pada Arduino Nano (jadi sambungkan MOSI -> MOSI, MISO -> MISO, dan SCK -> SCK). Penting juga untuk diperhatikan bahwa saya menghubungkan pin IRQ dari NRF24 ke pin 2 pada Arduino Nano. Ini karena pin IRQ menjadi LOW setiap kali NR24 menerima pesan. Mengetahui hal ini, saya dapat memicu interupsi untuk memberi tahu Nano agar membaca radio. Ini memungkinkan Nano untuk melakukan hal-hal lain sambil menunggu data baru.

Langkah 9: PCB

Karena saya ingin membuat desain modular ini, saya membuat PCB menggunakan papan perf dan banyak pin header.

Langkah 10: Koneksi Akhir

Dengan PCB selesai dan mobil RC dimusnahkan, saya menggunakan kabel buaya untuk menguji apakah semuanya berfungsi.

Setelah menguji bahwa semua koneksi sudah benar, saya mengganti kabel buaya dengan kabel asli dan mengikat semua komponen ke sasis.

Pada titik ini, Anda mungkin telah menyadari bahwa artikel ini bukanlah panduan langkah demi langkah. Ini karena tidak mungkin untuk menulis setiap langkah jadi sebagai gantinya, beberapa langkah Instructables berikutnya akan saya bagikan beberapa tips yang saya pelajari saat membuat mobil.

Langkah 11: Tip 1: Penempatan Modul Radio

Untuk meningkatkan jangkauan mobil RC, saya menempatkan modul radio NRF sejauh mungkin ke samping. Ini karena gelombang radio memantul dari logam seperti PCB dan kabel, oleh karena itu, mengurangi jangkauan. Untuk mengatasi ini, saya meletakkan modul di bagian paling samping dari PCB dan memotong celah di rumah mobil agar bisa menonjol.

Langkah 12: Tip 2: Tetap Modular

Hal lain yang saya lakukan yang menyelamatkan saya beberapa kali adalah menghubungkan semuanya melalui pin header dan blok terminal. Ini memungkinkan penggantian suku cadang dengan mudah jika salah satu komponen digoreng (untuk alasan apa pun…).

Langkah 13: Tip 3: Gunakan Heat Sink

Motor di mobil RC saya mendorong L293D hingga batasnya. Sementara pengemudi motor dapat menangani hingga 600 mA terus menerus, itu juga berarti menjadi sangat panas dan cepat! Inilah mengapa ide yang baik untuk menambahkan beberapa pasta termal dan heatsink untuk mencegah L293D memasak sendiri. Namun, bahkan dengan heat sink, chip masih bisa terlalu panas untuk disentuh. Inilah sebabnya mengapa merupakan ide yang baik untuk membiarkan mobil menjadi dingin setelah 2-3 menit bermain.

Langkah 14: Waktu Pengendali RC

Dengan mobil RC selesai, kita bisa mulai membuat controller.

Seperti mobil RC, saya juga membeli pengontrol beberapa waktu lalu karena berpikir saya bisa melakukan sesuatu dengannya. Ironisnya, pengontrol sebenarnya adalah IR sehingga menggunakan LED IR untuk berkomunikasi antar perangkat.

Ide dasar dari build ini adalah untuk menjaga board asli di dalam controller dan membangun Arduino dan NRF24L01+ di sekitarnya.

Langkah 15: Dasar-dasar Joystick Analog

Menghubungkan ke joystick analog mungkin menakutkan terutama karena tidak ada papan breakout untuk pin. Tidak khawatir! Semua joystick analog beroperasi dengan prinsip panduan yang sama dan biasanya memiliki pinout yang sama.

Pada dasarnya, joystick analog hanyalah dua potensiometer yang mengubah resistansi saat digerakkan ke arah yang berbeda. Misalnya, saat Anda menggerakkan joystick ke kanan, nilai potensiometer sumbu-x berubah. Sekarang ketika Anda menggerakkan joystick ke depan, nilai potensiometer sumbu y berubah.

Dengan pemikiran ini, jika kita melihat bagian bawah joystick analog, kita melihat 6 pin, 3 untuk potensiometer sumbu x, dan 3 untuk potensiometer sumbu y. Yang perlu Anda lakukan adalah menghubungkan 5V dan ground ke pin luar dan menghubungkan pin tengah ke input analog pada Arduino.

Ingatlah bahwa nilai untuk potensiometer akan dipetakan ke 1024 dan bukan 512! Ini berarti kita harus menggunakan fungsi builtin map() di Arduino untuk mengontrol output digital apa pun (seperti sinyal PWM yang kita gunakan untuk mengontrol L293D). Ini sudah dilakukan dalam kode tetapi jika Anda berencana untuk menulis program Anda sendiri, Anda harus mengingatnya.

Langkah 16: Koneksi Pengontrol

Koneksi antara NRF24 dan Nano masih sama untuk pengontrol tetapi minus koneksi IRQ.

Rangkaian untuk pengontrol ditunjukkan di atas.

Memodifikasi pengontrol jelas merupakan suatu bentuk seni. Saya telah membuat poin ini berkali-kali, tetapi tidak mungkin untuk menulis langkah demi langkah bagaimana melakukan ini. Jadi, seperti yang saya lakukan sebelumnya, saya akan memberikan beberapa tips tentang apa yang saya pelajari saat membuat controller saya.

Langkah 17: Tip 1: Gunakan Suku Cadang di Tempat Pembuangan Anda

Ruang sangat sempit di pengontrol, oleh karena itu, jika Anda ingin memasukkan input lain untuk mobil, gunakan sakelar dan kenop yang sudah ada di sana. Untuk pengontrol saya, saya juga menghubungkan potensiometer dan sakelar 3 arah ke Nano.

Hal lain yang perlu diingat bahwa ini adalah pengontrol Anda. Jika pinouts tidak sesuai dengan keinginan Anda, Anda selalu dapat mengatur ulang!

Langkah 18: Tip 2: Hapus Jejak yang Tidak Perlu

Karena kami menggunakan papan asli, Anda harus menghapus semua jejak yang mengarah ke joystick analog dan ke sensor lain yang Anda gunakan. Dengan melakukannya, Anda mencegah kemungkinan terjadinya perilaku sensor yang tidak terduga.

Untuk membuat potongan ini, saya hanya menggunakan pemotong kotak dan mencetak PCB beberapa kali untuk benar-benar memisahkan jejak.

Langkah 19: Tip 3: Jaga agar Kabel Sependek Mungkin

Tip ini secara khusus berbicara tentang jalur SPI antara Arduino dan modul NRF24, tetapi ini juga berlaku untuk koneksi lainnya. NRF24L01+ sangat sensitif terhadap interferensi sehingga jika ada suara yang ditangkap oleh kabel, itu akan merusak data. Ini adalah salah satu kelemahan utama komunikasi SPI. Demikian juga, dengan menjaga kabel sependek mungkin, Anda juga membuat seluruh pengontrol lebih bersih dan lebih teratur.

Langkah 20: Tip 4: Penempatan! Penempatan! Penempatan

Selain hanya menjaga kabel sependek mungkin, ini juga berarti menjaga jarak antar bagian sesingkat mungkin.

Saat mencari tempat untuk memasang NRF24 dan Arduino, ingatlah untuk menjaganya sedekat mungkin satu sama lain dan joystick.

Hal lain yang perlu diingat adalah di mana harus meletakkan modul NRF24. Seperti yang dikatakan sebelumnya, gelombang radio tidak dapat menembus logam, oleh karena itu, Anda harus memasang modul di dekat sisi pengontrol. Untuk melakukan ini, saya memotong celah kecil dengan Dremel agar NRF24 menonjol dari samping.

Langkah 21: Kode

Mungkin bagian terpenting dari build ini adalah kode sebenarnya. Saya telah menyertakan komentar dan semuanya jadi saya tidak akan menjelaskan setiap program baris demi baris.

Dengan itu, beberapa hal penting yang ingin saya tunjukkan adalah Anda perlu mengunduh perpustakaan NRF24 untuk menjalankan program. Jika Anda belum menginstal pustakanya, saya sarankan Anda melihat tutorial yang ditautkan di bagian Bacaan Ekstra untuk mempelajari caranya. Selain itu, saat mengirim sinyal ke L293D, jangan pernah menyalakan kedua pin arah. Ini akan memperpendek driver motor dan menyebabkannya terbakar.

Github-

Langkah 22: Produk Akhir

Akhirnya, setelah satu tahun mengumpulkan debu dan 3 minggu kerja manual, saya akhirnya selesai membuat Mobil RC Upcycled. Meskipun harus saya akui, tidak ada yang sekuat mobil yang terlihat pada pendahuluan, ternyata jauh lebih baik daripada yang saya kira. Mobil dapat berkendara selama 40 menit sebelum kehabisan daya dan dapat menempuh jarak hingga 150 m dari pengontrol.

Beberapa hal yang pasti akan saya lakukan untuk meningkatkan mobil adalah menukar L293D dengan L298, driver motor yang lebih besar dan lebih bertenaga. Hal lain yang akan saya lakukan adalah menukar modul radio NRF default untuk versi antena yang diperkuat. Modifikasi ini akan meningkatkan torsi dan jangkauan mobil masing-masing.

Langkah 23: Bacaan Ekstra:

NRF24L01+

• Lembar Data Semikonduktor Nordik
• Komunikasi SPI (Artikel)
• Pengaturan Dasar (Video)
• Tutorial Mendalam (Artikel)
• Kiat dan Trik Lanjutan (Seri Video)

L293D

• Lembar Data Instrumen Texas
• Tutorial Mendalam (Artikel)