RC Four Wheel Ground Rover: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Ini adalah "Monolith di atas roda" (terima kasih kepada Stanley Kubrick:D)

Itu adalah salah satu impian saya untuk membangun penjelajah tanah yang dikendalikan dari jarak jauh sejak saya mulai bermain-main dengan elektronik, karena hal-hal nirkabel selalu membuat saya terpesona. Saya tidak punya cukup waktu dan uang untuk membangun satu sampai untuk proyek kuliah saya. Jadi saya membangun bajak empat roda untuk proyek tahun terakhir saya. Dalam instruksi ini saya akan menjelaskan bagaimana saya menggunakan penutup amplifier lama untuk membangun bajak dari awal dan cara membuat pengontrol radio.

Ini adalah penjelajah tanah empat roda, dengan empat motor penggerak terpisah. Sirkuit driver motor berbasis di sekitar L298N, dan kontrol RF didasarkan pada pasangan HT12E dan HT12D dari semikonduktor Holtek. Itu tidak menggunakan Arduino atau mikrokontroler lainnya. Versi yang saya buat menggunakan pemancar ASK band ISM 433 MHz murah dan pasangan penerima untuk operasi nirkabel. Rover dikendalikan oleh empat tombol tekan dan metode mengemudi yang digunakan adalah penggerak diferensial. Kontroler memiliki jangkauan sekitar 100 m di ruang terbuka. Mari kita mulai membangun sekarang.

(Semua gambar dalam resolusi tinggi. Buka di tab baru untuk resolusi tinggi.)

Langkah 1: Bagian dan Alat yang Diperlukan

• Roda 4 x 10 cm x 4 cm dengan lubang 6 mm (atau yang sesuai dengan motor yang Anda miliki)
• Motor roda gigi 4 x 12V, 300 atau 500 RPM dengan poros 6 mm
• 1 x Selungkup logam dengan ukuran yang sesuai (saya menggunakan kembali kasing logam lama)
• 4 x L berbentuk klem motor
• 2 x 6V 5Ah, baterai Lead-Acid
• Baterai 1x9V
• 1 x L298N Motor Driver Board atau IC telanjang
• Pemancar 1 x 433MHz
• 2 x 433MHz Penerima (kompatibel)
• Tombol Tekan 4 x 12 mm
• 1 x DC Barel Jack
• 1 x HT12E
• 1 x HT12D
• 1 x CD4077 Quad XNOR Gerbang IC
• 1 x CD4069 Quad NOT Gerbang IC
• 4 x 100uF Kapasitor Elektrolit
• Kapasitor Keramik 7 x 100nF
• 4 x 470R Resistor
• 1 x 51K Resistor (penting)
• 1 x 680R Resistor
• 1 x 1M Resistor (penting)
• 1x7805 atau LM2940 (5V)
• 1x7809
• Terminal Sekrup 3 x 2pin
• 1 x Saklar Rocker SPDT
• 1 x Cat Hitam Matte
• LED, kabel, PCB umum, soket IC, sakelar, pengebor, Dremel, kertas pasir, dan alat lainnya

Bagian seperti motor, roda, klem dll dapat dipilih sesuai kebutuhan Anda.

Langkah 2: Skema Pengemudi Motor

HT12D adalah dekoder 12-bit yang merupakan dekoder output paralel input serial. Pin input HT12D akan dihubungkan ke penerima yang memiliki output serial. Di antara 12-bit, 8 bit adalah bit alamat dan HT12D akan mendekode input jika hanya jika data yang masuk cocok dengan alamatnya saat ini. Ini berguna jika Anda ingin mengoperasikan banyak perangkat dalam frekuensi yang sama. Anda bisa menggunakan DIPswitch 8 pin untuk mengatur nilai alamat. Tapi saya menyoldernya langsung ke GND yang menghasilkan alamat 00000000. HT12D di sini dioperasikan pada 5V dan nilai Rosc adalah 51 KΩ. Nilai resistor penting karena mengubahnya dapat menyebabkan masalah dengan decoding.

Output dari penerima 433MHz terhubung ke input HT12D, dan empat output terhubung ke driver dual H-bridge L298 2A. Pengemudi membutuhkan heat sink untuk pembuangan panas yang tepat karena bisa menjadi sangat panas.

Ketika saya menekan tombol Kiri pada remote, saya ingin M1 dan M2 berjalan ke arah yang berlawanan dengan M3 dan M4 dan sebaliknya untuk operasi Kanan. Untuk operasi Maju, semua motor harus berjalan dalam arah yang sama. Ini disebut differential drive dan digunakan di tank tempur. Oleh karena itu kita hanya membutuhkan tidak hanya satu pin untuk mengontrol tetapi empat pada saat yang bersamaan. Ini tidak dapat dicapai dengan tombol tekan SPST yang saya miliki, kecuali jika Anda memiliki beberapa sakelar SPDT atau joystick. Anda akan memahami ini dengan melihat tabel logika yang ditunjukkan di atas. Logika yang diperlukan tercapai di ujung pemancar pada langkah berikutnya.

Seluruh pengaturan ditenagai oleh dua baterai Lead-Acid 6V, 5Ah dalam konfigurasi seri. Dengan cara ini kita akan memiliki banyak ruang untuk menempatkan baterai di dalam sasis. Namun akan lebih baik jika Anda dapat menemukan baterai Li-Po di kisaran 12V. Jack barel DC digunakan untuk menghubungkan baterai Pb-Acid ke pengisi daya eksternal. 5V untuk HT12D dihasilkan menggunakan regulator 7805.

Langkah 3: Membangun Pengemudi Motor

Saya menggunakan perfboard untuk menyolder semua komponen. Tempatkan komponen terlebih dahulu dengan cara yang lebih mudah untuk menyoldernya tanpa menggunakan banyak jumper. Ini adalah masalah pengalaman. Setelah penempatannya memuaskan, solder kaki dan potong bagian yang berlebih. Sekarang saatnya untuk perutean. Anda mungkin telah menggunakan fitur router otomatis pada banyak perangkat lunak desain PCB. Anda adalah router di sini. Gunakan logika Anda untuk perutean terbaik dengan penggunaan jumper yang minimal.

Saya menggunakan soket IC untuk penerima RF daripada langsung menyoldernya, karena saya dapat menggunakannya kembali nanti. Seluruh papan bersifat modular sehingga saya dapat membongkarnya dengan mudah jika diperlukan nanti. Menjadi modular adalah salah satu kegemaran saya.

Langkah 4: Skema Pengendali Jarak Jauh RF

Ini adalah remote kontrol RF 4 saluran untuk rover. Pengendali jarak jauh didasarkan pada HT12E dan HT12D, pasangan encoder-decoder seri 2^12 dari semikonduktor Holtek. Komunikasi RF dimungkinkan oleh pasangan pemancar-penerima ASK 433MHz.

HT12E adalah encoder 12-bit dan pada dasarnya adalah encoder output serial-input paralel. Dari 12 bit, 8-bit adalah bit alamat yang dapat digunakan untuk mengontrol banyak penerima. Pin A0-A7 adalah pin input alamat. Frekuensi osilator harus 3 KHz untuk operasi 5V. Maka nilai Rosc akan menjadi 1,1 MΩ untuk 5V. Kami menggugat baterai 9V, dan karena itu nilai Rosc adalah 1 MΩ. Lihat lembar data untuk menentukan frekuensi dan resistor osilator yang tepat yang akan digunakan untuk rentang tegangan tertentu. AD0-AD3 adalah input bit kontrol. Input ini akan mengontrol output D0-D3 dari dekoder HT12D. Anda dapat menghubungkan output HT12E ke modul pemancar apa pun yang menerima data serial. Dalam hal ini, kami menghubungkan output ke pin input dari pemancar 433MHz.

Kami memiliki empat motor untuk dikendalikan dari jarak jauh, yang masing-masing dua dihubungkan secara paralel untuk penggerak diferensial seperti yang terlihat pada diagram blok sebelumnya. Saya ingin mengontrol motor untuk penggerak diferensial dengan empat tombol tekan SPST yang biasanya tersedia. Tapi ada masalah. Kami tidak dapat mengontrol (atau mengaktifkan) beberapa saluran encoder HT12E hanya dengan tombol tekan SPST. Di sinilah gerbang logika berperan. Satu 4069 CMOS NOR dan satu 4077 NAND membentuk driver logika. Untuk setiap penekanan tombol, kombinasi logika menghasilkan sinyal yang diperlukan pada beberapa pin input encoder (ini adalah solusi intuitif, bukan sesuatu yang dibuat dengan eksperimen, seperti "bola lampu!"). Output dari gerbang logika ini terhubung ke input HT12E dan dikirim secara serial melalui pemancar. Setelah menerima sinyal, HT12D akan memecahkan kode sinyal dan menarik pin output yang sesuai yang kemudian akan menggerakkan L298N dan motor.

Langkah 5: Membangun RF Remote Cotroller

Saya menggunakan dua buah perfboard terpisah untuk remote kontrol; satu untuk tombol dan satu untuk rangkaian logika. Semua papan sepenuhnya modular sehingga dapat dilepas tanpa pematrian. Pin antena modul pemancar terhubung ke antena teleskopik eksternal yang diselamatkan dari radio tua. Tapi Anda bisa menggunakan sepotong kawat untuk itu. Remote kontrol menggunakan baterai 9V secara langsung.

Semuanya dijejalkan ke dalam kotak plastik kecil yang saya temukan di kotak sampah. Bukan cara terbaik untuk membuat pengendali jarak jauh, tetapi ini sesuai dengan tujuannya.

Langkah 6: Melukis Pengendali Jarak Jauh

Semuanya dikemas di dalam dengan tombol tekan, sakelar DPDT, LED indikator daya hidup, dan antena terbuka. Saya mengebor beberapa lubang di dekat pemancar karena saya menemukan itu menjadi sedikit panas setelah operasi yang lama. Jadi lubang akan memberikan aliran udara.

Itu adalah kesalahan untuk memotong lubang persegi panjang besar di bagian atas, bukan empat lubang kecil. Aku mungkin sedang memikirkan hal lain. Saya menggunakan cat perak metalik untuk finishing.

Langkah 7: Membangun Sasis

Saya menggunakan penutup logam penguat tua sebagai sasis bajak. Itu memiliki lubang di bawahnya, dan beberapa di antaranya harus diperlebar dengan bor, yang memudahkan pemasangan klem motor. Anda harus menemukan sesuatu yang serupa atau membuatnya menggunakan lembaran logam. Klem motor siku kanan (atau klem L) masing-masing memiliki enam lubang sekrup. Seluruh pengaturan tidak begitu kokoh karena ketebalan lembarannya kecil, tetapi cukup untuk menahan semua berat baterai dan semuanya. Motor dapat dilampirkan ke klem dengan menggunakan mur yang disediakan dengan motor roda gigi DC. Poros motor memiliki lubang berulir untuk memasang roda.

Saya menggunakan motor DC 300 RPM dengan gear box plastik. Motor gearbox plastik (roda gigi masih logam) lebih murah daripada motor roda gigi Johnson. Tapi mereka akan aus lebih cepat dan tidak memiliki banyak torsi. Saya menyarankan Anda untuk menggunakan motor roda gigi Johnson dengan RPM 500 atau 600. 300 RPM tidak cukup untuk kecepatan yang baik.

Setiap motor harus disolder dengan kapasitor keramik 100 nF untuk mengurangi percikan kontak di dalam motor. Itu akan memastikan kehidupan motor yang lebih baik.

Langkah 8: Melukis Sasis

Melukis itu mudah dengan kaleng cat semprot. Saya menggunakan matte hitam untuk seluruh sasis. Anda perlu membersihkan badan logam dengan kertas pasir dan menghilangkan lapisan cat lama untuk hasil akhir yang lebih baik. Oleskan dua lapis untuk umur panjang.

Langkah 9: Pengujian dan Penyelesaian

Saya sangat senang melihat bahwa semuanya bekerja dengan sempurna pada saat pertama kali saya mengujinya. Saya pikir itu adalah pertama kalinya sesuatu seperti itu terjadi.

Saya menggunakan kotak tiffin untuk menahan papan driver di dalamnya. Karena semuanya modular, perakitannya mudah. Kabel antena penerima RF terhubung ke antena kawat baja di luar sasis.

Semuanya tampak hebat ketika dirakit, seperti yang saya harapkan.

Langkah 10: Lihat Aksinya

Di atas adalah saat saya menggunakan rover untuk membawa modul GPS + Accelerometer untuk proyek lain. Di papan atas adalah GPS, akselerometer, transceiver RF, dan Arduino buatan sendiri. Di bawahnya ada papan driver motor. Anda dapat melihat bagaimana menempatkan baterai Pb-Acid di sana. Ada cukup ruang untuk mereka di sana meskipun memiliki kotak makan siang di tengah.

Lihat aksi rover di video. Videonya agak goyang karena saya merekamnya dengan ponsel saya.

Langkah 11: Perbaikan

Seperti yang selalu saya katakan, selalu ada ruang untuk perbaikan. Apa yang saya buat hanyalah rover RC dasar. Itu tidak cukup kuat untuk membawa beban, menghindari rintangan, dan juga tidak cepat. Jangkauan pengontrol RF dibatasi hingga sekitar 100 meter di ruang terbuka. Anda harus mencoba mengatasi semua kekurangan ini saat Anda membangunnya; jangan hanya menirunya, kecuali jika Anda dibatasi oleh ketersediaan suku cadang dan alat. Berikut adalah beberapa saran perbaikan saya untuk Anda.

• Gunakan motor gearbox logam Johnson 500 atau 600 RPM untuk keseimbangan torsi kecepatan yang lebih baik. Mereka sangat kuat dan dapat menghasilkan torsi hingga 12 Kg pada 12V. Tetapi Anda memerlukan driver motor yang kompatibel, dan baterai untuk arus tinggi.
• Gunakan mikrokontroler untuk kontrol PWM motor. Dengan cara ini Anda dapat mengontrol kecepatan rover. Akan membutuhkan sakelar khusus untuk kontrol kecepatan di ujung kendali jarak jauh.
• Gunakan pasangan pemancar dan penerima radio yang lebih baik dan kuat untuk meningkatkan jangkauan operasi.
• Sasis yang kuat mungkin terbuat dari aluminium, bersama dengan peredam kejut pegas.
• Platform robot berputar untuk memasang lengan robot, kamera, dan benda lainnya. Dapat dibuat menggunakan servo di bagian atas sasis.

Saya berencana untuk membangun rover 6 roda dengan semua fitur yang disebutkan di atas, dan untuk digunakan sebagai platform rover tujuan umum. Semoga Anda menyukai proyek ini dan belajar sesuatu. Terima kasih sudah membaca:)