HackerBoxes 0013: Autosport: 12 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

AUTOSPORT: Bulan ini, HackerBox Hacker sedang menjajaki elektronik otomotif. Instruksi ini berisi informasi untuk bekerja dengan HackerBoxes #0013. Jika Anda ingin menerima kotak seperti ini langsung ke kotak surat Anda setiap bulan, sekaranglah saatnya untuk berlangganan di HackerBoxes.com dan bergabunglah dengan revolusi!

Topik dan Tujuan Pembelajaran HackerBox ini:

• Mengadaptasi NodeMCU untuk Arduino
• Merakit Kit Mobil 2WD
• Menghubungkan NodeMCU untuk mengontrol Kit Mobil 2WD
• Mengontrol NodeMCU melalui WiFi menggunakan Blynk
• Menggunakan Sensor untuk Navigasi Otonom
• Bekerja dengan Automotive On-board Diagnostics (OBD)

HackerBoxes adalah layanan kotak berlangganan bulanan untuk elektronik DIY dan teknologi komputer. Kami adalah penghobi, pembuat, dan eksperimen. Meretas Planet!

Langkah 1: HackerBoxes 0013: Isi Kotak

• HackerBoxes #0013 Kartu Referensi Koleksi
• Kit Sasis Mobil 2WD
• Modul Prosesor WiFi NodeMCU
• Pelindung Motor untuk NodeMCU
• Blok Jumper untuk Perisai Motor
• Kotak Baterai (4 x AA)
• Sensor Mulai Ultrasonik HC-SR04
• Sensor Reflektifitas IR TCRT5000
• DuPont jumper wanita-wanita 10cm
• Dua Modul Laser Merah
• Mini-ELM327 on-board diagnostik (OBD)
• Stiker Balap HackerBoxes Eksklusif

Beberapa hal lain yang akan membantu:

• Empat Baterai AA
• Pita Busa Dua Sisi atau Strip Velcro
• Kabel microUSB
• Ponsel Pintar atau Tablet
• Komputer dengan Arduino IDE

Yang terpenting, Anda akan membutuhkan rasa petualangan, semangat DIY, dan rasa ingin tahu peretas. Hobi elektronik hardcore tidak selalu mudah, tetapi ketika Anda bertahan dan menikmati petualangan, banyak kepuasan dapat diperoleh dari ketekunan dan membuat proyek Anda berhasil. Ambil setiap langkah secara perlahan, perhatikan detailnya, dan jangan ragu untuk meminta bantuan.

Langkah 2: Elektronik Otomotif dan Mobil Mengemudi Sendiri

Elektronik otomotif adalah sistem elektronik yang digunakan di kendaraan jalan. Ini termasuk carputers, telematika, sistem hiburan dalam mobil, dan sebagainya. Elektronik otomotif berawal dari kebutuhan untuk mengendalikan mesin. Yang pertama digunakan untuk mengontrol fungsi mesin dan disebut sebagai unit kontrol mesin (ECU). Ketika kontrol elektronik mulai digunakan untuk lebih banyak aplikasi otomotif, akronim ECU mengambil arti yang lebih umum dari "unit kontrol elektronik", dan kemudian ECU khusus dikembangkan. Sekarang, ECU bersifat modular. Dua jenis termasuk modul kontrol mesin (ECM) atau modul kontrol transmisi (TCM). Sebuah mobil modern mungkin memiliki hingga 100 ECU.

Mobil yang dikendalikan radio (mobil R/C) adalah mobil atau truk yang dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan pemancar khusus atau remote. Istilah "R/C" telah digunakan untuk berarti "pengendali jarak jauh" dan "pengendali radio", tetapi penggunaan umum "R/C" saat ini biasanya mengacu pada kendaraan yang dikendalikan oleh tautan frekuensi radio.

Mobil otonom (mobil tanpa pengemudi, mobil self-driving, mobil robot) adalah kendaraan yang mampu merasakan lingkungannya dan bernavigasi tanpa masukan manusia. Mobil otonom dapat mendeteksi lingkungan sekitar menggunakan berbagai teknik seperti radar, lidar, GPS, odometri, dan visi komputer. Sistem kontrol canggih menafsirkan informasi sensorik untuk mengidentifikasi jalur navigasi yang sesuai, serta rintangan dan tanda yang relevan. Mobil otonom memiliki sistem kontrol yang mampu menganalisis data sensorik untuk membedakan antara mobil yang berbeda di jalan, yang sangat berguna dalam merencanakan jalur ke tujuan yang diinginkan.

Langkah 3: Arduino untuk NodeMCU

NodeMCU adalah platform IoT sumber terbuka. Ini termasuk firmware yang berjalan pada SoC Wi-Fi ESP8266 dari Sistem Espressif dan perangkat keras berdasarkan modul ESP-12.

Arduino IDE sekarang dapat dengan mudah diperluas untuk mendukung pemrograman modul NodeMCU seolah-olah mereka adalah platform pengembangan Arduino lainnya.

Untuk memulai, pastikan Anda telah menginstal Arduino IDE (www.arduino.cc) serta driver untuk chip Serial-USB yang sesuai pada modul NodeMCU yang Anda gunakan. Saat ini sebagian besar modul NodeMCU menyertakan chip CH340 Serial-USB. Pabrikan chip CH340 (WCH.cn) memiliki driver yang tersedia untuk semua sistem operasi populer. Lihat halaman terjemahan Google untuk situs mereka.

Jalankan Ardino IDE, masuk ke preferensi, dan cari bidang untuk memasukkan "URL Manajer Papan Tambahan"

Tempel di URL ini:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Untuk menginstal Manajer Dewan untuk ESP8266.

Setelah menginstal, tutup IDE dan mulai kembali.

Sekarang sambungkan modul NodeMCU ke komputer Anda menggunakan kabel microUSB (seperti yang digunakan oleh sebagian besar ponsel dan tablet).

Pilih jenis papan dalam Arduino IDE sebagai NodeMCU 1.0

Kami selalu suka memuat dan menguji demo berkedip pada papan Arduino baru hanya untuk mendapatkan keyakinan bahwa semuanya bekerja dengan benar. NodeMCU tidak terkecuali, tetapi Anda harus mengubah pin LED dari pin13 ke pin16 sebelum mengkompilasi dan mengunggah. Pastikan tes cepat ini berfungsi dengan benar sebelum beralih ke hal yang lebih rumit dengan Arduino NodeMCU.

Berikut adalah instruksi yang membahas proses pengaturan untuk Arduino NodeMCU dengan beberapa contoh aplikasi yang berbeda. Ini agak menyimpang dari tujuan di sini, tetapi mungkin berguna untuk melihat sudut pandang lain jika Anda buntu.

Langkah 4: Kit Chassis Mobil 2WD

Isi Kit Chassis Mobil 2WD:

• Chassis Aluminium (warna bervariasi)
• Dua Motor DC FM90
• Dua Roda dengan Ban Karet
• Kastor roda bebas
• Perangkat Keras Perakitan
• Pemasangan Perangkat Keras

Motor DC FM90 terlihat seperti servo mikro karena dibuat dalam wadah plastik yang sama dengan servo mikro umum, seperti FS90, FS90R, atau SG92R. Namun, FM90 bukan servo. FM90 adalah motor DC dengan roda gigi plastik.

Kecepatan motor FM90 dikendalikan oleh modulasi lebar pulsa (PWM) kabel daya. Arah dikendalikan dengan menukar polaritas daya seperti motor DC yang disikat. FM90 dapat berjalan pada 4-6 Volt DC. Meskipun kecil, ia menarik arus yang cukup sehingga tidak boleh digerakkan langsung dari pin mikrokontroler. Pengemudi motor atau jembatan-H harus digunakan.

Spesifikasi Motor DC FM90:

• Dimensi: 32.3mm x 12.3mm x 29.9mm / 1.3" x 0.49" x 1.2"
• Jumlah Spline: 21
• Berat: 8.4g
• Tanpa kecepatan beban: 110RPM (4.8v) / 130RPM (6v)
• Arus Berjalan (tanpa beban): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Torsi Kios Puncak (4.8v): 1,3 kg/cm / 18,09 oz/in
• Torsi Kios Puncak (6v): 1,5 kg/cm / 20,86 oz/in
• Kios Saat Ini: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

Langkah 5: Sasis Mobil: Perakitan Mekanis

Chassis Mobil dapat dengan mudah dirakit sesuai dengan diagram ini.

Perhatikan bahwa ada dua tas kecil perangkat keras. Salah satunya termasuk Mounting Hardware dengan enam standoff kuningan 5mm-M3 bersama dengan sekrup dan mur yang cocok. Perangkat keras pemasangan ini mungkin berguna dalam langkah selanjutnya dari pemasangan pengontrol, sensor, dan item lainnya ke sasis.

Untuk langkah ini, kita akan menggunakan Perangkat Keras Perakitan yang meliputi:

• Empat baut M2x8 tipis dan mur kecil yang cocok untuk memasang motor
• Empat baut M3x10 yang lebih tebal dan mur pencocokan yang lebih besar untuk memasang roda kastor
• Dua sekrup PB2.0x8 dengan ulir kasar untuk memasang roda ke motor

Perhatikan bahwa motor FM90 diorientasikan sedemikian rupa sehingga ujung kabel memanjang dari bagian belakang sasis yang dirakit.

Langkah 6: Sasis Mobil: Tambahkan Paket Daya dan Pengontrol

Papan pelindung motor ESP-12E mendukung pemasangan modul NodeMCU secara langsung. Pelindung motor termasuk chip driver motor push-pull L293DD (lembar data). Ujung kabel motor harus disambungkan ke terminal sekrup A+/A- dan B+/B- pada pelindung motor (setelah melepas konektor). Kabel baterai harus disambungkan ke terminal sekrup input baterai.

Jika salah satu roda berputar ke arah yang salah, kabel ke motor yang sesuai dapat ditukar di terminal sekrup, atau bit arah dapat dibalik dalam kode (langkah berikutnya).

Ada tombol daya plastik pada pelindung motor untuk mengaktifkan pasokan input baterai. Blok jumper dapat digunakan untuk merutekan daya ke NodeMCU dari pelindung motor. Tanpa blok jumper terpasang, NodeMCU dapat memberi daya sendiri dari kabel USB. Dengan blok jumper terpasang (seperti yang ditunjukkan), daya baterai memasok motor dan juga digerakkan ke modul NodeMCU.

Pelindung motor dan paket baterai dapat dipasang ke sasis dengan menyejajarkan lubang sekrup dengan bukaan yang tersedia di sasis aluminium. Namun, kami merasa lebih mudah untuk hanya menempelkannya ke sasis menggunakan pita busa dua sisi atau strip velcro perekat.

Langkah 7: Sasis Mobil: Pemrograman dan Kontrol Wi-Fi

Blynk adalah Platform dengan aplikasi iOS dan Android untuk mengontrol Arduino, Raspberry Pi, dan perangkat keras lainnya melalui Internet. Ini adalah dasbor digital tempat Anda dapat membangun antarmuka grafis untuk proyek Anda hanya dengan menarik dan melepas widget. Sangat mudah untuk mengatur semuanya dan Anda akan segera mulai mengotak-atik. Blynk akan membuat Anda online dan siap untuk Internet Of Your Things.

Skrip Arduino HBcar.ino yang disertakan di sini menunjukkan cara menghubungkan empat tombol (maju, mundur, kanan, dan kiri) pada proyek Blynk untuk mengontrol motor pada sasis mobil 2WD.

Sebelum kompilasi, tiga string perlu diubah dalam program:

• SSID Wi-Fi (untuk titik akses Wi-Fi Anda)
• Kata Sandi Wi-Fi (untuk titik akses Wi-Fi Anda)
• Token Otorisasi Blynk (dari proyek Blynk Anda)

Perhatikan dari kode contoh bahwa chip L293DD pada pelindung motor disambungkan sebagai berikut:

• GPIO pin 5 untuk kecepatan motor A
• GPIO pin 0 untuk motor A arah
• GPIO pin 4 untuk kecepatan motor B
• GPIO pin 2 untuk arah motor B

Langkah 8: Sensor untuk Navigasi Otonom: Pencari Jangkauan Ultrasonik

Pencari jangkauan ultrasonik (lembar data) HC-SR04 dapat memberikan pengukuran dari sekitar 2cm hingga 400cm dengan akurasi hingga 3mm. Modul HC-SR04 mencakup pemancar ultrasonik, penerima, dan sirkuit kontrol.

Setelah memasang empat jumper wanita-wanita ke pin HC-SR04, melilitkan beberapa selotip di sekitar konektor dapat membantu melindungi koneksi dari korslet ke sasis aluminium dan juga memberikan massa yang lentur untuk dimasukkan ke dalam slot di bagian depan sasis seperti yang ditunjukkan.

Dalam contoh ini, empat pin pada HC-SR04 dapat dihubungkan ke pelindung motor:

• VCC (pada HC-SR04) ke VIN (pada pelindung motor)
• Pemicu (pada HC-SR04) ke D6 (pada pelindung motor)
• Echo (pada HC-SR04) hingga D7 (pada pelindung motor)
• GND (pada HC-SR04) ke GND (pada pelindung motor)

VIN akan memasok sekitar 6VDC ke HC-SR04, yang hanya membutuhkan 5V. Namun, itu tampaknya bekerja dengan baik. Rel daya lain yang tersedia (3.3V) terkadang cukup untuk memberi daya pada modul HC-SR04 (tentu saja mencobanya), tetapi terkadang tegangannya tidak cukup.

Setelah ini terhubung, coba kode contoh NodeMCUping.ino untuk menguji operasi HC-SR04. Jarak dari sensor ke objek apa pun dicetak pada monitor serial (9600 board) dalam sentimeter. Dapatkan penggaris kami dan uji akurasinya. Mengesankan bukan?

Sekarang setelah Anda memiliki petunjuk ini, coba sesuatu seperti ini untuk kendaraan otonom yang menghindari tabrakan:

1. maju sampai jarak < 10cm
2. berhenti
3. membalikkan jarak kecil (opsional)
4. putar sudut acak (waktu)
5. loop ke langkah 1

Untuk beberapa informasi latar belakang umum, berikut adalah video tutorial lengkap dengan detail penggunaan modul HC-SR04.

Langkah 9: Sensor untuk Navigasi Otonom: Reflektivitas Inframerah (IR)

Modul Sensor Reflektif IR menggunakan TCRT5000 (lembar data) untuk mendeteksi warna dan jarak. Modul memancarkan cahaya IR dan kemudian mendeteksi jika menerima pantulan. Berkat kemampuannya untuk mendeteksi apakah suatu permukaan berwarna putih atau hitam, sensor ini sering digunakan dalam robot yang mengikuti garis dan pencatatan data otomatis pada meteran utilitas.

Rentang jarak pengukuran adalah dari 1mm hingga 8mm, dan titik pusatnya sekitar 2.5mm. Ada juga potensiometer on-board untuk menyesuaikan sensitivitas. Dioda IR akan memancarkan cahaya IR terus menerus ketika modul terhubung ke daya. Ketika pancaran sinar infra merah tidak dipantulkan, triode akan dalam keadaan mati menyebabkan keluaran digital (D0) menunjukkan logika LOW.

Langkah 10: Sinar Laser

Modul laser 5mW 5V yang umum ini dapat digunakan untuk menambahkan sinar laser merah ke hampir semua hal yang memiliki daya 5V.

Perhatikan bahwa modul ini mudah rusak, jadi HackerBox #0013 menyertakan pasangan untuk menyediakan cadangan. Berhati-hatilah dengan modul laser Anda!

Langkah 11: Automotive On-board Diagnostics (OBD)

Diagnostik on-board (OBD) adalah istilah otomotif yang mengacu pada kemampuan diagnostik dan pelaporan kendaraan sendiri. Sistem OBD memberi pemilik kendaraan atau teknisi perbaikan akses ke status berbagai subsistem kendaraan. Jumlah informasi diagnostik yang tersedia melalui OBD sangat bervariasi sejak diperkenalkan pada awal 1980-an versi komputer kendaraan on-board. Versi awal OBD hanya akan menerangi lampu indikator malfungsi jika masalah terdeteksi tetapi tidak akan memberikan informasi apa pun tentang sifat masalahnya. Implementasi OBD modern menggunakan port komunikasi digital standar untuk menyediakan data real-time di samping serangkaian kode masalah diagnostik standar, atau DTC, yang memungkinkan seseorang untuk dengan cepat mengidentifikasi dan memperbaiki malfungsi di dalam kendaraan.

OBD-II merupakan peningkatan baik dalam kapabilitas maupun standardisasi. Standar OBD-II menentukan jenis konektor diagnostik dan pinout-nya, protokol pensinyalan listrik yang tersedia, dan format pesan. Ini juga menyediakan daftar kandidat parameter kendaraan untuk dipantau bersama dengan cara mengkodekan data untuk masing-masing. Ada pin di konektor yang menyediakan daya untuk alat pindai dari baterai kendaraan, yang menghilangkan kebutuhan untuk menghubungkan alat pindai ke sumber listrik secara terpisah. Kode Masalah Diagnostik OBD-II terdiri dari 4 digit, didahului dengan huruf: P untuk mesin dan transmisi (powertrain), B untuk bodi, C untuk sasis, dan U untuk jaringan. Produsen juga dapat menambahkan parameter data khusus ke implementasi OBD-II spesifik mereka, termasuk permintaan data waktu nyata serta kode masalah.

ELM327 adalah mikrokontroler yang diprogram untuk antarmuka ke antarmuka diagnostik on-board (OBD) yang ditemukan di sebagian besar mobil modern. Protokol perintah ELM327 adalah salah satu standar antarmuka PC-ke-OBD yang paling populer dan juga diimplementasikan oleh vendor lain. ELM327 asli diimplementasikan pada mikrokontroler PIC18F2480 dari Teknologi Microchip. ELM327 mengabstraksi protokol tingkat rendah dan menyajikan antarmuka sederhana yang dapat dipanggil melalui UART, biasanya dengan alat diagnostik genggam atau program komputer yang terhubung dengan USB, RS-232, Bluetooth atau Wi-Fi. Fungsi perangkat lunak tersebut dapat mencakup instrumentasi kendaraan tambahan, pelaporan kode kesalahan, dan menghapus kode kesalahan.

Meskipun Torsi mungkin yang paling terkenal, ada banyak aplikasi yang dapat digunakan dengan ELM327.

Langkah 12: Meretas Planet

Terima kasih telah berbagi petualangan kami dalam elektronik otomotif. Jika Anda menikmati Instruksi ini dan ingin memiliki sekotak proyek elektronik seperti ini yang dikirimkan langsung ke kotak surat Anda setiap bulan, silakan bergabung dengan kami dengan BERLANGGANAN DI SINI.

Jangkau dan bagikan kesuksesan Anda di komentar di bawah dan/atau di halaman Facebook HackerBoxes. Tentu saja beri tahu kami jika Anda memiliki pertanyaan atau butuh bantuan dengan apa pun. Terima kasih telah menjadi bagian dari HackerBoxes. Harap teruskan saran dan umpan balik Anda. HackerBoxes adalah kotak ANDA. Mari kita membuat sesuatu yang hebat!