RC-aangedreven elektrische speelgoedauto - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Door: Peter Tran 10ELT1

Deze tutorial beschrijft het theorie-, ontwerp-, fabricage- en testproces voor een door afstandsbediening (RC) aangedreven elektrische speelgoedauto met behulp van de HT12E/D IC-chips. De tutorials beschrijven de drie fasen van auto-ontwerp:

1. Vastgebonden kabel
2. Infrarood controle
3. Radiofrequentieregeling

Er is ook een sectie voor probleemoplossing beschikbaar om veelvoorkomende problemen op te lossen die zich kunnen voordoen.

Benodigdheden

Basis Carkit

1x Lijnvolgende Robot Kit (LK12070)

Vastgebonden kabelfase

• 1x Prototyping Breadboard
• Breadboard-startkabels
• HT12E IC-chip (met socket)
• HT12E IC-chip (met socket)
• 1x 1MΩ Weerstand
• 4x kortstondige knopschakelaar
• 1x 47kΩ Weerstand
• 4x LED
• Stroomvoorziening

Infrarood transmissiefase

• 1x Infraroodzender (ICSK054A)
• 1x Infrarood Ontvanger (ICSK054A)

Radiotransmissiefase:

• 1x 433MHz RC-zender
• 1x 433MHZ RC-ontvanger

Integratie in Base Car Kit

• 2x prototype printplaat
• 1x L298N-motorstuurprogramma

Stap 1: De HT12E/D IC-chip begrijpen

De HT12E en HT12E IC-chips worden samen gebruikt voor afstandsbedieningssysteemtoepassingen, voor het verzenden en ontvangen van gegevens via radio. Ze kunnen 12 bits informatie coderen, die bestaat uit 8 adresbits en 4 databits. Elke adres- en data-ingang is extern programmeerbaar of via schakelaars ingevoerd.

Voor een goede werking moet een paar HT12E/D-chips met hetzelfde adres/gegevensformaat worden gebruikt. De decoder ontvangt het seriële adres en de gegevens, verzonden door een drager met behulp van een RF-transmissiemedium en geeft uitvoer aan de uitvoerpinnen na verwerking van de gegevens.

HT12E Pinconfiguratie Beschrijving:

Pinnen 1-8: Adrespinnen om de 8 adresbits te configureren, waardoor 256 verschillende combinaties mogelijk zijn.

Pin 9: Aardingspen

Pins 10-13: Datapinnen om de 4 databits te configureren

Pin 14: Transmit enable pin, fungeert als een schakelaar om gegevensoverdracht mogelijk te maken

Pin 15-16: Oscilloscoop OUT/IN respectievelijk vereist 1M ohm weerstand

Pin 17: pin voor gegevensuitvoer waar de 12-bits informatie uitkomt

Pin 18: Voedingsingangspin

HT12D Pinconfiguratie Beschrijving:

Pinnen 1-8: Adrespinnen, moeten overeenkomen met de configuratie van de HT12E

Pin 9: Aardingspen

Pinnen 10-13: Gegevenspinnen

Pin 14: Gegevensinvoerpin

Pins 15-16: Oscilloscoop IN/OUT respectievelijk vereist 47k ohm weerstand

Pin 17: Geldige transmissiepin, fungeert als indicator voor wanneer gegevens worden ontvangen

Pin 18: Voedingsingangspin

Waarom wordt de HT12E-encoder gebruikt?

De HT12E wordt veel gebruikt in afstandsbedieningen vanwege zijn betrouwbaarheid, beschikbaarheid en gebruiksgemak. Veel smartphones communiceren nu via internet, maar de meeste smartphones beschikken nog steeds over een HT12E om internetopstoppingen te voorkomen. Hoewel de HT12E het adres gebruikt om te verzenden met de verzonden gegevens, met 256 mogelijke combinaties van 8-bits, is de beveiliging nog steeds erg beperkt. Omdat een signaal wordt uitgezonden, is het onmogelijk om de zender te traceren, waardoor het signaaladres mogelijk door iedereen kan worden geraden. Deze adresbeperking maakt het gebruik van de HT12E alleen geschikt op kortere afstand. Op een kortere afstand kunnen de zender en ontvanger elkaar zien, zoals de afstandsbediening van de tv, Home Security, enz. In commerciële producten kunnen sommige afstandsbedieningen andere vervangen als een 'universele afstandsbediening'. Omdat ze zijn ontworpen voor een kortere afstand, hebben veel apparaten voor de eenvoud dezelfde adresinvoer.

Stap 2: De basiscarkit construeren

De basiscarkit voor dit project is afkomstig van een lijnvolgende robotkit. De bouw- en fabricagestappen zijn te vinden via de volgende link:

De Base Car Kit zal uiteindelijk worden omgebouwd tot een RC-bestuurde auto, met behulp van de HT12E/D IC-chips.

Stap 3: Vastgebonden kabelfase

1. Gebruik een prototyping breadboard en prototyping startkabels.
2. Volg het bovenstaande schematische diagram om de componenten op het breadboard te monteren en aan te sluiten. Let op, de enige verbinding tussen de twee IC's is pin 17 op de HT12E naar pin 14 op de HT12D.
3. Test het ontwerp door ervoor te zorgen dat de LED's die op de HT12D zijn aangesloten oplichten wanneer hun respectievelijke schakelaar op de HT12E wordt ingedrukt. Zie het gedeelte Problemen oplossen voor hulp bij veelvoorkomende problemen.

Voordelen van een tethered kabelopstelling

1. Betrouwbaar en stabiel door geen risico van externe objecten als interferentie
2. Relatief goedkoop
3. Eenvoudig en duidelijk in te stellen en problemen op te lossen
4. Niet vatbaar voor gevolgtrekking door andere externe bronnen

Nadelen van een tethered kabelopstelling

1. Onpraktisch voor gegevensoverdracht over lange afstanden
2. De kosten worden aanzienlijk hoger met een langeafstandstransmissie
3. Moeilijk te verplaatsen of te verplaatsen naar andere locaties
4. De operator moet in de buurt van zowel zender als ontvanger blijven
5. Verminderde flexibiliteit en mobiliteit van gebruik

Stap 4: Infraroodtransmissiefase

1. Koppel de direct vastgemaakte kabel los van pin 17 van de HT12E, sluit de uitgangspin van een infraroodzender aan en sluit de zender aan op de voeding.
2. Koppel de direct vastgemaakte kabel los van pin 14 van de HT12 D, sluit de ingangspin van een infraroodontvanger aan en sluit de ontvanger aan op de voeding.
3. Test het ontwerp door ervoor te zorgen dat de LED's die op de HT12D zijn aangesloten oplichten wanneer hun respectievelijke schakelaar op de HT12E wordt ingedrukt. Zie het gedeelte Problemen oplossen voor hulp bij veelvoorkomende problemen.

Voordelen van een infraroodtransmissieopstelling

1. Veilig voor korte afstanden vanwege de eis van zichtlijntransmissie
2. Infraroodsensor corrodeert of oxideert niet na verloop van tijd
3. Kan op afstand worden bediend
4. Verhoogde gebruiksflexibiliteit
5. Verhoogde gebruiksmobiliteit

Nadelen van een infraroodtransmissieopstelling

1. Kan niet doordringen in harde/vaste objecten zoals muren, of zelfs mist
2. Infrarood op hoog vermogen kan schadelijk zijn voor de ogen
3. Minder effectief dan direct tethered wire setup
4. Vereist specifiek gebruik van frequentie om interferentie van een externe bron te voorkomen
5. Vereist externe stroombron om zender te bedienen

Stap 5: Radiotransmissiefase

1. Koppel de infraroodzender los van de voeding en pin 17 van de HT12E, sluit de uitgangspin van de 433MHz radiozender aan. Sluit de zender ook aan op aarde en voeding.
2. Koppel de infraroodontvanger los van de stroom en pin 14 van de HT12D, sluit de datapinnen van de 433MHz radio-ontvanger aan. Sluit de ontvanger ook aan op aarde en voeding.
3. Test het ontwerp door ervoor te zorgen dat de LED's die op de HT12D zijn aangesloten oplichten wanneer hun respectievelijke schakelaar op de HT12E wordt ingedrukt. Zie het gedeelte Problemen oplossen voor hulp bij veelvoorkomende problemen.

Voordelen van een opstelling voor radiotransmissie

1. Vereist geen zichtlijn tussen zender en ontvanger
2. Niet gevoelig voor interferentie van felle lichtbronnen
3. Gemakkelijk en eenvoudig te gebruiken
4. Kan op afstand worden bediend
5. Verhoogt de flexibiliteit

Nadelen van het opzetten van een radiotransmissie

1. Kan gevoelig zijn voor crossover van gebruikers van andere radiotransmissiesystemen in de buurt
2. Eindig aantal frequenties
3. Mogelijke interferentie van andere radiozenders, bijvoorbeeld: radiostations, hulpdiensten, vrachtwagenchauffeurs

Stap 6: prototype radiozender

1. Breng de componenten voor de radiozender over van het prototype-broodbord naar een prototype-PCB.
2. Soldeer de componenten aan de hand van het schema uit stap drie.
3. Gebruik massieve tindraden om het circuit met elkaar te verbinden, gebruik gehulde draden waar overlappingen optreden om kortsluiting te voorkomen.

Stap 7: prototype radio-ontvanger

1. Breng de componenten voor de radio-ontvanger over van het prototype-broodbord naar een prototype-PCB.
2. Soldeer de componenten aan de hand van het schema uit stap drie.
3. Gebruik massieve tindraden om het circuit met elkaar te verbinden, gebruik gehulde draden waar overlappingen optreden om kortsluiting te voorkomen.

Stap 8: Prototype motorstuurprogramma

1. Soldeer mannelijke sockets op poorten: IN1-4 en Motors A-B, voor gemakkelijke aanpassingen tijdens het testen, zoals in het bovenstaande diagram.
2. Soldeer een vrouwelijke socket aan de negatieve en positieve terminals, zoals in het bovenstaande diagram.

Wat is een Motor Driver? Een Motor Controller fungeert als intermediair tussen de IC-chips, batterijen en motoren van de auto. Het is noodzakelijk om er een te hebben omdat de HT12E-chip gewoonlijk slechts ongeveer 0,1 ampère stroom naar de motor kan sturen, terwijl de motor meerdere ampères nodig heeft om goed te kunnen werken.

Stap 9: Integratie met Base Car Kit

De volgende stappen zijn om de Base Car Kit om te bouwen tot een functionele RC Car.

1. Koppel het accupakket van de auto los van het circuit.
2. Soldeer prototype-startkabels aan elke motoraansluiting en sluit ze aan op de motordriver volgens het diagram in stap acht.
3. Soldeer de stroomkabel voor de radio-ontvanger en de motordriver aan het nu losgekoppelde batterijpakket.
4. Sluit de uitgangspinnen van de HT12D (pinnen 10-13) aan op de relevante headers op de motordriver volgens het diagram in stap acht.
5. Voorzie de radiozender van stroom met een draagbare USB-batterij.

Stap 10: Testen en probleemoplossing

Testen

1. Na elke bouwfase zou invoer in de HT12E een reactie moeten uitlokken (dwz ofwel de LED's gaan aan of de motoren draaien) van de HT12D.

2. Om de auto te besturen met de afstandsbediening van de radiozender:

   • Vooruit rijden: houd zowel de linker als de rechter motor vooruit
   • Achteruit rijden: houd zowel de linker als de rechter motor achteruit
   • Draai naar links: houd de rechter motor vooruit en linker motor achteruit
   • Draai naar rechts: houd linker motor vooruit en rechter motor achteruit

3. Specifieke prestatiekenmerken die getest kunnen worden zijn:

   • Snelheid
   • Bereik (van radiozender/ontvanger)
   • Reactietijd
   • Betrouwbaarheid
   • Wendbaarheid
   • Uithoudingsvermogen (levensduur batterij)
   • Mogelijkheid om te werken in verschillende soorten terreinen en oppervlakken
   • Bedrijfstemperatuurlimieten
   • Belastingslimiet
4. Mocht er geen of een onjuist antwoord optreden, volg dan de onderstaande probleemoplossingsgids:

Probleemoplossen

1. Motoren draaien in de tegenovergestelde richting van wat de bedoeling was

   • Pas de volgorde aan waarin de prototype startkabels zijn aangesloten op de motordriver (alle pinnen kunnen worden omgedraaid)
   • De schakeling maakt kortsluiting: controleer de soldeerverbindingen en de startkabelverbindingen

2. Motoren/circuits gaan niet aan

   • Het circuit heeft mogelijk niet genoeg spanning/stroom om in te schakelen
   • Controleer op een ontbrekende aansluiting (inclusief voeding)

3. Transmit ingeschakeld lampje werkt niet

   • LED's zijn gepolariseerd, zorg ervoor dat deze in de juiste richting staan
   • De LED is mogelijk doorgebrand vanwege een te hoge stroom/spanning
   • De circuits ontvangen echt geen signalen, controleer de verbindingen opnieuw

4. Radiozender/ontvanger is niet sterk genoeg

   • Controleer of andere mensen momenteel ook de radiozenders/-ontvangers gebruiken
   • Voeg een extra antenne toe (kan een draad zijn) om de verbinding te versterken
   • Richt de zender/ontvanger in de algemene richting van elkaar, ze kunnen van lage kwaliteit zijn