Bestuur een voertuig met uw hand: 8 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit project was voor 'Creative Electronics', een BEng Electronics Engineering 4e jaars module aan de Universiteit van Málaga, School of Telecommunications (uma.es/etsi-de-telecomunicacion/)

In deze instructable zullen we zien hoe we een armband kunnen maken om een op afstand bestuurbare auto te besturen met onze hand met behulp van Arduino. Wij hebben de benodigde software en de 3D vormgeving van de armband gemaakt. Dit alles is te vinden in onze GitHub-repository:

github.com/ScruMakers/tankino

Deze besturing kan worden gebruikt in elke auto die wordt bestuurd door Arduino en DC-motoren. Om dit te proberen, hebben we een tankontwerp van Tim Clark gebruikt:

thingiverse.com/thing:652851

Wat we nodig hebben?

- 1 generieke Arduino (we gebruikten een Arduino UNO-bord)

- 1 Arduino NANO-bord

- 1 MPU6050

- HC05 (Master) en HC06 (Slave) Bluetooth-apparaten

- H-brug L298N

- 9V batterij

- 12V batterij

- x2 DC-motoren voor Arduino

- Draden

- 3D-printer (we gebruikten een Anet A8 met Marlin-firmware)

- Soldeerbout

Software:

- BT_Transmitter.ino (Master) code

- BT_Receiver.ino (Slaaf) code

- Arduino IDE (versie 1.8.8)

- Slic3r voor G-Code-generator

Stap 1: 3D printen

Allereerst moeten we alle stukken afdrukken. De stukjes van de armband (vier in totaal) zijn te vinden in de 3Dmodels-directory van onze repository. De onderdelen van de tank zijn hier te vinden. Het is belangrijk op te merken dat we sommige onderdelen mogelijk moeten schuren, vooral de armbandstukken voor de montagestap.

Om de stukken af te drukken, gebruikten we een Anet A8 met Marlin-firmware. We kunnen natuurlijk een andere gebruiken.

Stap 2: Tankmontage

Zodra alle stukken zijn afgedrukt, gaan we ze samenvoegen. In ons geval gebruiken we hete siliconen, maar andere derivaten kunnen worden gebruikt.

Alvorens met de eindmontage te beginnen, is het aan te raden om een eerdere montage zonder siliconen te maken om de juiste aansluiting, wrijving en pasvorm van de verschillende onderdelen te controleren. Als een onderdeel niet past zoals het hoort of niet schuift, moet het worden geschuurd zodat het perfect past. Met alle stukken voorbereid, worden de stukken geassembleerd met behulp van siliconen in de delen die ze verbinden. Om de delen van de rups met elkaar te verbinden, hebben we koperen filamenten tussen elk van hen gebruikt, ze zijn allemaal vast, behalve één die dient om de rups van de tank te monteren en te demonteren. We hebben besloten om de stukken te schilderen om de tank realisme te geven. Hiervoor hebben we spuitverf gebruikt.

We hebben alle informatie verkregen via de volgende link.

Stap 3: Armbandmontage

De volledige armband heeft vier 3D-modellen.

• MPU_holder: Dit is het deel waar de accelerometersensor is geïntegreerd, deze moet in de hand worden geplaatst, met wat banden.
• nano_holder: dit is het grootste deel van de nano-houder, in dit deel worden de 9V-batterij, de bluetooth-module en de arduino nano geplaatst.
• nano_holder_button: Dit is een knop om de 9V-batterij vast te houden die is verbonden met twee docks om de arduino van stroom te voorzien.
• nano_holder_cover: Dit is het deksel van het nanohoudergedeelte.

Beide houders (mpu en nano) kunnen met enkele banden aan de arm worden bevestigd.

Het enige wat je hier hoeft te doen is de knop op zijn plaats in de nanohouder te leggen. Daarvoor moeten we een klein touwtje (we kunnen bijvoorbeeld het touwtje van een oude pen gebruiken) op de knop plakken zoals op de afbeelding. Zodra we zeker weten dat die knop op de juiste plaats zit, moeten we er een stukje achter plaatsen om te voorkomen dat deze van de site verdwijnt. We gebruiken een stuk plastic en we plakken het vast met siliconen. Het eindresultaat moet vergelijkbaar zijn met de uiteindelijke foto.

Stap 4: Tankelektronica

In deze stap verbinden we de Arduino Uno met de H-brug om de motoren en de 12V-voeding te besturen. De H-brug heeft een 5V-uitgang die we gebruiken om het Arduino Uno-bord van stroom te voorzien. Allereerst:

Verbind pin 5 van de Arduino met pin IN1 van de H Bridge. Verbind pin 6 van de Arduino met pin IN2 van de H Bridge. Verbind pin 9 van de Arduino met pin IN3 van de H Bridge. Verbind pin 10 van de Arduino met pin IN4 van de H Bridge. Sluit de linker uitgangen van de H-brug aan op de linker motor en de rechter op de rechter motor. Sluit de pin 2 van de Arduino aan op de pin TX van de HC-06. Sluit de pin 3 van de Arduino aan op de pin TX van de HC-06.

Merk op dat alle Arduino-pinnen die op de H-brug zijn aangesloten, geschikt zijn voor PWM.

Sluit tot slot de voeding aan op de 12V- en GND-ingangen van de H-brug.

Stap 5: Armband elektronica

In de eerste plaats moeten we het MPU-onderdeel monteren. De MPU moet op de houder kunnen worden gestoken. Om dat te bereiken worden er vrouwelijke pinstrips in de gaten geplaatst zoals op de foto's te zien is. Allereerst moeten we de draden door het gat halen en aan de pinstrip solderen. In de voegen kunnen we krimpkous gebruiken. Vervolgens kunnen we de strips in hun gaten brengen zodat ze worden vastgezet. Nu kunnen we de MPU inbrengen en uit zijn plaats halen. In dit eerste deel is het handig om flexibele draden te gebruiken om de beweging van de hand te vergemakkelijken.

Het armbandontwerp maakt het ook mogelijk om alle componenten (Arduino Nano, HC-06 en 9v-batterij) te plaatsen. De procedure is vergelijkbaar met de hierboven beschreven procedure. We moeten ook de MPU-draden naar het bijbehorende gat leiden. Aan het einde moet het elektrische schema zijn zoals weergegeven in de eerste afbeelding.

Op de tweede plaats moeten we twee snaren op het batterijgat plaatsen, zodat het met de andere delen kan worden verbonden. We kunnen dit doen met siliconen, maar daarvoor moeten we de bijbehorende draden in elke string solderen, zodat de batterij is verbonden met Vin en GND.

Stap 6: Bluetooth-koppeling

Zodra de Bluetooth-apparaten correct zijn aangesloten, gaan we een verbinding tussen hen tot stand brengen (pairing). We moeten HC-05- en HC-06-modules koppelen. Om dit te bereiken hebben we de volgende link gebruikt:

Zelfstudie BT koppelen

Stap 7: versnellingsmeter

De accelerometer die we gebruiken heeft een groot aantal voorbeelden en bibliotheken voor gebruik die beschikbaar zijn op internet. We hebben een aantal bibliotheken gekozen (beschikbaar in onze repository) die het I2C-communicatieprotocol verbeteren dat de accelerometer gebruikt, naast het vereenvoudigen van het gegevensproces collectie in een paar functies.

We hebben alle informatie verkregen via de volgende link:

I2C: hier.

Versnellingsmeter: hier.

Stap 8: Software

Tot slot gaan we de software integreren in de zender en de ontvanger. Laad de BT_Transmitter.ino en de BT_Receiver.ino respectievelijk in de zender en de ontvanger. Om dit te doen, moeten we Arduino IDE gebruiken.

De bediening van deze software is eenvoudig: de zender haalt de gegevens van de accelerometer op en stuurt deze naar de ontvanger, die de gegevens ontvangt en de tank verplaatst. De gegevens van de versnellingsmeter zijn altijd lager dan 100, aangezien we de waarde 125 gebruiken om een transmissie te starten. Na het verzenden van 125 sturen de zenders de x- en y-waarden (in graden).