RC Powered Electric Toy Car: 10 Βήματα (με Εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Από: Peter Tran 10ELT1

Αυτό το σεμινάριο περιγράφει λεπτομερώς τη θεωρία, το σχεδιασμό, τη διαδικασία κατασκευής και δοκιμής ενός ηλεκτρικού παιχνιδιού με τηλεχειριστήριο (RC) που χρησιμοποιεί τα τσιπ IC HT12E/D. Τα σεμινάρια περιγράφουν λεπτομερώς τα τρία στάδια του σχεδιασμού του αυτοκινήτου:

1. Συνδεδεμένο καλώδιο
2. Έλεγχος υπέρυθρων
3. Έλεγχος ραδιοσυχνοτήτων

Διατίθεται επίσης μια ενότητα αντιμετώπισης προβλημάτων για την επίλυση κοινών ζητημάτων που ενδέχεται να προκύψουν.

Προμήθειες

Base Car Kit

Κιτ ρομπότ 1x Line Following (LK12070)

Συνδεδεμένη φάση καλωδίου

• 1x Πρωτότυπο Breadboard
• Καλώδια Jumper Breadboard
• Τσιπ HT12E IC (με υποδοχή)
• Τσιπ HT12E IC (με υποδοχή)
• Αντίσταση 1x 1MΩ
• 4x Momentary Button Switch
• Αντίσταση 1x 47kΩ
• 4x LED
• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος

Φάση μετάδοσης υπερύθρων

• 1x πομπός υπέρυθρων (ICSK054A)
• 1x δέκτης υπέρυθρων (ICSK054A)

Φάση ραδιοφωνικής μετάδοσης

• Πομπός RC 1x 433MHz
• 1x 433MHZ RC δέκτης

Ενσωμάτωση στο Base Car Kit

• 2x Prototype PCB Board
• 1x L298N Πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα

Βήμα 1: Κατανόηση του HT12E/D IC Chip

Τα τσιπ HT12E και HT12E χρησιμοποιούνται μαζί για εφαρμογές συστήματος τηλεχειριστηρίου, για τη μετάδοση και λήψη δεδομένων μέσω ραδιοφώνου. Είναι σε θέση να κωδικοποιήσουν 12 bits πληροφοριών που αποτελούνται από 8 bits διεύθυνσης και 4 bits δεδομένων. Κάθε διεύθυνση και είσοδος δεδομένων είναι εξωτερικά προγραμματιζόμενα ή τροφοδοτούνται με χρήση διακοπτών.

Για σωστή λειτουργία, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα ζεύγος τσιπ HT12E/D με την ίδια μορφή διεύθυνσης/δεδομένων. Ο αποκωδικοποιητής λαμβάνει τη σειριακή διεύθυνση και τα δεδομένα, που μεταδίδονται από έναν φορέα χρησιμοποιώντας ένα μέσο μετάδοσης RF και δίνει έξοδο στους πείρους εξόδου μετά την επεξεργασία των δεδομένων.

Περιγραφή διαμόρφωσης καρφιτσών HT12E

Καρφίτσες 1-8: Καρφίτσες διευθύνσεων για να διαμορφώσετε τα 8 δυαδικά ψηφία διευθύνσεων, επιτρέποντας 256 διαφορετικούς συνδυασμούς.

Καρφίτσα 9: Πείρος γείωσης

Καρφίτσες 10-13: Καρφίτσες δεδομένων για τη διαμόρφωση των 4 δυαδικών ψηφίων δεδομένων

Καρφίτσα 14: Το pin ενεργοποίησης μετάδοσης, λειτουργεί ως διακόπτης που επιτρέπει τη μετάδοση δεδομένων

Καρφίτσα 15-16: Το παλμογράφο OUT/IN αντίστοιχα, απαιτεί αντίσταση 1M ohm

Καρφίτσα 17: Καρφίτσα εξόδου δεδομένων όπου εμφανίζονται οι πληροφορίες 12-bit

Καρφίτσα 18: Καρφίτσα εισόδου ισχύος

Περιγραφή ρύθμισης παραμέτρων HT12D Pin

Καρφίτσες 1-8: Οι καρφίτσες διευθύνσεων, πρέπει να ταιριάζουν με τη διαμόρφωση του HT12E

Καρφίτσα 9: Πείρος γείωσης

Καρφίτσες 10-13: Καρφίτσες δεδομένων

Καρφίτσα 14: Καρφίτσα εισαγωγής δεδομένων

Καρφίτσες 15-16: Το παλμογράφο IN/OUT αντίστοιχα, απαιτεί αντίσταση 47k ohm

Καρφίτσα 17: Έγκυρη ακίδα μετάδοσης, λειτουργεί ως ένδειξη για τη λήψη δεδομένων

Καρφίτσα 18: Καρφίτσα εισόδου ισχύος

Γιατί χρησιμοποιείται ο κωδικοποιητής HT12E;

Το HT12E χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα τηλεχειρισμού, λόγω της αξιοπιστίας, της διαθεσιμότητας και της ευκολίας χρήσης του. Πολλά smartphones επικοινωνούν τώρα μέσω διαδικτύου, αλλά τα περισσότερα smartphones εξακολουθούν να διαθέτουν HT12E για να αποφευχθεί η συμφόρηση στο διαδίκτυο. Ενώ το HT12E χρησιμοποιεί τη διεύθυνση για τη μετάδοση με τα μεταδιδόμενα δεδομένα, με 256 πιθανούς συνδυασμούς 8-bit, η ασφάλειά του εξακολουθεί να είναι πολύ περιορισμένη. Καθώς μεταδίδεται ένα σήμα, είναι αδύνατο να εντοπιστεί ο πομπός, καθιστώντας τη διεύθυνση σήματος δυνητικά μαντέψιμη από οποιονδήποτε. Αυτός ο περιορισμός διεύθυνσης καθιστά τη χρήση του HT12E κατάλληλη μόνο σε μικρότερη απόσταση. Σε μικρότερη απόσταση, ο αποστολέας και ο δέκτης μπορούν να βλέπουν ο ένας τον άλλον, όπως το τηλεχειριστήριο της τηλεόρασης, το Home Security κ.λπ. Στα εμπορικά προϊόντα, ορισμένα τηλεχειριστήρια μπορούν να αντικαταστήσουν άλλα ως «τηλεχειριστήριο γενικής χρήσης». Επειδή έχουν σχεδιαστεί για μικρότερη απόσταση, πολλές συσκευές έχουν την ίδια είσοδο διεύθυνσης για απλότητα.

Βήμα 2: Κατασκευή του κιτ αυτοκινήτου βάσης

Το κιτ αυτοκινήτου βάσης για αυτό το έργο προέρχεται από ένα κιτ ρομπότ Line Following. Τα βήματα κατασκευής και κατασκευής βρίσκονται στον ακόλουθο σύνδεσμο:

Το Base Car Kit θα μετατραπεί τελικά σε αυτοκίνητο με έλεγχο RC, χρησιμοποιώντας τα τσιπ HT12E/D IC.

Βήμα 3: Φάση συνδεδεμένου καλωδίου

1. Χρησιμοποιήστε ένα πρωτότυπο breadboard και πρωτότυπο καλώδια jumper.
2. Ακολουθήστε το παραπάνω σχηματικό διάγραμμα για να τοποθετήσετε και να συνδέσετε τα εξαρτήματα στο ψωμί. Σημείωση, η μόνη σύνδεση μεταξύ των δύο IC είναι η ακίδα 17 στο HT12E και η ακίδα 14 στο HT12D.
3. Δοκιμάστε το σχέδιο διασφαλίζοντας ότι τα LED που είναι συνδεδεμένα στο HT12D ανάβουν όταν πατηθεί ο αντίστοιχος διακόπτης τους στο HT12E. Ανατρέξτε στην ενότητα Αντιμετώπιση προβλημάτων για βοήθεια με κοινά ζητήματα.

Πλεονεκτήματα της σύνδεσης συνδεδεμένου καλωδίου

1. Αξιόπιστο και σταθερό λόγω μη κινδύνου εξωτερικών αντικειμένων ως παρεμβολών
2. Σχετικά φθηνό
3. Απλό και απλό στη ρύθμιση και στην αντιμετώπιση προβλημάτων
4. Δεν είναι ευαίσθητο σε συμπεράσματα από άλλες εξωτερικές πηγές

Μειονεκτήματα εγκατεστημένου συνδεδεμένου καλωδίου

1. Δεν είναι πρακτικό για τη μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις
2. Το κόστος γίνεται σημαντικά υψηλότερο με μια μετάδοση μεγάλης εμβέλειας
3. Δύσκολο να μετακινηθείτε ή να επανατοποθετήσετε σε διαφορετικές τοποθεσίες
4. Ο χειριστής καλείται να παραμείνει κοντά τόσο στον πομπό όσο και στον δέκτη
5. Μειωμένη ευελιξία και κινητικότητα χρήσης

Βήμα 4: Φάση μετάδοσης υπερύθρων

1. Αποσυνδέστε το καλώδιο άμεσης πρόσδεσης από τον πείρο 17 του HT12E, συνδέστε τον πείρο εξόδου ενός πομπού υπέρυθρων ακτίνων και συνδέστε τον πομπό στην τροφοδοσία.
2. Αποσυνδέστε το καλώδιο απευθείας συνδεδεμένο από τον ακροδέκτη 14 του HT12 D, συνδέστε τον πείρο εισόδου ενός δέκτη υπερύθρων και συνδέστε τον δέκτη στην τροφοδοσία.
3. Δοκιμάστε το σχέδιο διασφαλίζοντας ότι τα LED που είναι συνδεδεμένα στο HT12D ανάβουν όταν πατηθεί ο αντίστοιχος διακόπτης τους στο HT12E. Ανατρέξτε στην ενότητα Αντιμετώπιση προβλημάτων για βοήθεια με κοινά ζητήματα.

Πλεονεκτήματα της εγκατάστασης υπέρυθρης μετάδοσης

1. Ασφαλής για μικρές αποστάσεις λόγω της απαίτησης μετάδοσης γραμμής όρασης
2. Ο αισθητήρας υπερύθρων δεν διαβρώνεται ή οξειδώνεται με την πάροδο του χρόνου
3. Μπορεί να λειτουργήσει από απόσταση
4. Αυξημένη ευελιξία χρήσης
5. Αυξημένη κινητικότητα χρήσης

Μειονεκτήματα εγκατεστημένης μετάδοσης υπερύθρων

1. Δεν μπορεί να διεισδύσει σε σκληρά/στερεά αντικείμενα όπως τοίχους ή ακόμη και ομίχλη
2. Η υπέρυθρη ακτινοβολία σε υψηλή ισχύ μπορεί να βλάψει τα μάτια
3. Λιγότερο αποτελεσματικό από το σύρμα που έχει συνδεθεί απευθείας
4. Απαιτεί συγκεκριμένη χρήση συχνότητας για να αποφύγετε παρεμβολές από εξωτερική πηγή
5. Απαιτεί εξωτερική πηγή ισχύος για τη λειτουργία του πομπού

Βήμα 5: Φάση ραδιοφωνικής μετάδοσης

1. Αποσυνδέστε τον πομπό υπερύθρων από την τροφοδοσία και τον πείρο 17 του HT12E, συνδέστε τον πείρο εξόδου του ραδιοπομπού 433MHz. Επίσης, συνδέστε τον πομπό στη γείωση και την τροφοδοσία.
2. Αποσυνδέστε τον δέκτη υπερύθρων από την τροφοδοσία και τον ακροδέκτη 14 του HT12D, συνδέστε τις ακίδες δεδομένων του δέκτη ραδιοφώνου 433MHz. Επίσης, συνδέστε τον δέκτη στη γείωση και τροφοδοτήστε.
3. Δοκιμάστε το σχέδιο διασφαλίζοντας ότι τα LED που είναι συνδεδεμένα στο HT12D ανάβουν όταν πατηθεί ο αντίστοιχος διακόπτης τους στο HT12E. Ανατρέξτε στην ενότητα Αντιμετώπιση προβλημάτων για βοήθεια με κοινά ζητήματα.

Πλεονεκτήματα μιας ραδιοφωνικής μετάδοσης

1. Δεν απαιτεί οπτική επαφή μεταξύ πομπού και δέκτη
2. Δεν είναι ευαίσθητο σε παρεμβολές από πηγές φωτεινού φωτός
3. Εύκολο και απλό στη χρήση
4. Μπορεί να λειτουργήσει από απόσταση
5. Αυξάνει την ευελιξία

Μειονεκτήματα εγκατεστημένης ραδιοφωνικής μετάδοσης

1. Μπορεί να είναι ευαίσθητο σε διασταύρωση από κοντινούς χρήστες άλλων συστημάτων ραδιοφωνικής μετάδοσης
2. Πεπερασμένος αριθμός συχνοτήτων
3. Πιθανές παρεμβολές από άλλους ραδιοτηλεοπτικούς φορείς, π.χ.: ραδιοφωνικούς σταθμούς, υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης, οδηγούς φορτηγών

Βήμα 6: Πρωτότυπο ραδιοπομπού

1. Μεταφέρετε τα εξαρτήματα για τον πομπό ραδιοφώνου από το breadboard πρωτοτύπων σε ένα PCB πρωτοτύπων.
2. Συγκολλήστε τα εξαρτήματα, με αναφορά στο διάγραμμα από το βήμα τρία.
3. Χρησιμοποιήστε συμπαγή καλώδια από κασσίτερο για να συνδέσετε το κύκλωμα μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας καλώδια με μανίκια όπου συμβαίνουν επικαλύψεις για να αποφύγετε βραχυκύκλωμα.

Βήμα 7: Πρωτότυπο δέκτη ραδιοφώνου

1. Μεταφέρετε τα εξαρτήματα για τον δέκτη ραδιοφώνου από το breadboard πρωτοτύπων σε ένα PCB πρωτοτύπων.
2. Συγκολλήστε τα εξαρτήματα, με αναφορά στο διάγραμμα από το βήμα τρία.
3. Χρησιμοποιήστε συμπαγή καλώδια από κασσίτερο για να συνδέσετε το κύκλωμα μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας καλώδια με μανίκια όπου συμβαίνουν επικαλύψεις για να αποφύγετε βραχυκύκλωμα.

Βήμα 8: Πρότυπο πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα

1. Συγκολλήστε αρσενικές πρίζες στις θύρες: IN1-4 και Motors A-B, για εύκολη προσαρμογή κατά τη διάρκεια των δοκιμών, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα.
2. Συγκολλήστε μια θηλυκή πρίζα στους αρνητικούς και θετικούς ακροδέκτες, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα.

Τι είναι ένας οδηγός κινητήρα; Ένας ελεγκτής κινητήρα λειτουργεί ως ενδιάμεσος μεταξύ των τσιπ IC, των μπαταριών και των κινητήρων του αυτοκινήτου. Είναι απαραίτητο να υπάρχει ένα επειδή το τσιπ HT12E μπορεί συνήθως μόνο περίπου 0,1 Amps ρεύματος στον κινητήρα, ενώ ο κινητήρας απαιτεί πολλούς ενισχυτές για να λειτουργήσει με επιτυχία.

Βήμα 9: Ενσωμάτωση με το κιτ αυτοκινήτου βάσης

Τα ακόλουθα βήματα είναι για να μετατρέψετε το Base Car Kit σε ένα λειτουργικό RC Car.

1. Αποσυνδέστε τη μπαταρία του αυτοκινήτου από το κύκλωμα.
2. Συγκολλήστε πρωτότυπα καλώδια βραχυκυκλωτή σε κάθε σύνδεση κινητήρα και συνδέστε τα στον οδηγό κινητήρα σύμφωνα με το διάγραμμα στο βήμα οκτώ.
3. Συγκολλήστε το καλώδιο τροφοδοσίας για τον δέκτη ραδιοφώνου και το πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα στο πακέτο μπαταρίας που έχει αποσυνδεθεί.
4. Συνδέστε τους πείρους εξόδου από το HT12D (ακίδες 10-13) στις σχετικές κεφαλίδες στο πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα σύμφωνα με το διάγραμμα στο βήμα οκτώ.
5. Τροφοδοτήστε τον πομπό ραδιοφώνου χρησιμοποιώντας μια φορητή μπαταρία usb.

Βήμα 10: Δοκιμή και αντιμετώπιση προβλημάτων

Δοκιμές

1. Μετά από κάθε φάση κατασκευής, η είσοδος στο HT12E θα πρέπει να προκαλέσει απόκριση (δηλαδή είτε να ανάψουν τα LED είτε να γυρίσουν οι κινητήρες) από το HT12D.

2. Για να ελέγξετε το αυτοκίνητο χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή ραδιοπομπού:

   • Οδήγηση προς τα εμπρός: κρατήστε και τον αριστερό και τον δεξιό κινητήρα προς τα εμπρός
   • Οδήγηση προς τα πίσω: κρατήστε και τον αριστερό και τον δεξιό κινητήρα προς τα πίσω
   • Στρίψτε αριστερά: κρατήστε το δεξί μοτέρ εμπρός και το αριστερό μοτέρ πίσω
   • Στρίψτε δεξιά: κρατήστε αριστερό μοτέρ εμπρός και δεξί κινητήρα πίσω

3. Ειδικά χαρακτηριστικά απόδοσης που μπορούν να ελεγχθούν είναι:

   • Ταχύτητα
   • Εύρος (ραδιοπομπού/δέκτη)
   • Χρόνος απόκρισης
   • Αξιοπιστία
   • Ευκινησία
   • Αντοχή (διάρκεια ζωής μπαταρίας)
   • Δυνατότητα λειτουργίας σε διάφορα εδάφη και τύπο/συνθήκες επιφάνειας
   • Όρια θερμοκρασίας λειτουργίας
   • Όριο μεταφοράς φορτίου
4. Σε περίπτωση που δεν υπάρξει ή προκύψει εσφαλμένη απάντηση, ακολουθήστε τον παρακάτω οδηγό αντιμετώπισης προβλημάτων:

Αντιμετώπιση προβλημάτων

1. Οι κινητήρες περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν που προοριζόταν

   • Ρυθμίστε τη σειρά με την οποία συνδέονται τα πρωτότυπα καλώδια βραχυκυκλωτή στο πρόγραμμα οδήγησης κινητήρα (όλες οι ακίδες μπορούν να αλλάξουν)
   • Το κύκλωμα βραχυκυκλώνει: ελέγξτε τις συνδέσεις συγκόλλησης και τις συνδέσεις καλωδίων βραχυκυκλωτήρα

2. Οι κινητήρες/τα κυκλώματα δεν ενεργοποιούνται

   • Το κύκλωμα μπορεί να μην έχει αρκετή τάση/ρεύμα για να ενεργοποιηθεί
   • Ελέγξτε για σύνδεση που λείπει (συμπεριλαμβανομένης της τροφοδοσίας)

3. Η φωτεινή ένδειξη μετάδοσης δεν λειτουργεί

   • Τα LED είναι πολωμένα, βεβαιωθείτε ότι είναι στο σωστό προσανατολισμό
   • Η λυχνία LED μπορεί να ανατινάχθηκε λόγω πολύ υψηλού ρεύματος/τάσης
   • Τα κυκλώματα δεν λαμβάνουν σήματα, ελέγξτε ξανά τις συνδέσεις

4. Ο πομπός/δέκτης ραδιοφώνου δεν είναι αρκετά ισχυρός

   • Ελέγξτε εάν και άλλα άτομα χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή τους πομπούς/δέκτες ραδιοφώνου
   • Προσθέστε μια επιπλέον κεραία (μπορεί να είναι καλώδιο) για να ενισχύσετε τη σύνδεση
   • Στρέψτε τον πομπό/δέκτη προς τη γενική κατεύθυνση του άλλου, μπορεί να είναι χαμηλής ποιότητας