Transmissor RC basat en Arduino imprès en 3D: 25 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest projecte us mostrarà com he anat dissenyant i construint un transmissor RC basat en Arduino.

El meu objectiu per a aquest projecte era dissenyar un transmissor RC imprimible en 3D que pogués utilitzar per controlar altres projectes Arduino. Volia que el controlador fos el més permanent possible, però també volia la possibilitat de desmuntar-lo i redissenyar-ne parts. Aquest projecte és el resultat d'unes setmanes de treball dur.

Subministraments

Per construir aquest controlador, necessitareu:

• Joystick analògic x2
• Potenciòmetre analògic x2
• Pantalla OLED de 128x32 0,91 polzades x1
• Arduino Nano x1
• Mòdul NRF24L01 amb antena x1
• Tauler de perfils de 3cm x 7cm x1
• BRC 18650 3,7 v bateria de ions de Li x2
• Funda de bateria 18650 de 2 cel·les x1
• AMS1117 3.3 regulador de voltatge x1
• Interruptor de palanca de 3 posicions x1
• Interruptor de palanca de 2 posicions x2

Elements addicionals:

• Filferro estàndard de calibre 22 multicolor
• Filferro de calibre 22 de nucli sòlid multicolor
• Capçaleres Pin masculí + femení
• cargols i femelles de capçal m3 (longitud variada)
• cargols i femelles de capçal panellera de m2 (longitud variada)
• m2 separacions (longitud assortida)

• L'accés a:

  • Impressora 3D
  • Soldador

Pas 1: model 3D

Vaig començar modelant el controlador en un programari de modelatge 3D. Hi va haver algunes coses que vaig tenir en compte durant el procés de disseny:

• La meva impressora 3D és relativament petita, de manera que caldria unir les meves peces després del procés d’impressió. Per solucionar-ho, he afegit forats al llarg del disseny per fixar peces mitjançant cargols de m2.
• Volia reordenar fàcilment les peces del meu disseny sense haver de tornar a imprimir, de manera que vaig afegir forats espaiats uniformement on s’unirien les parts per permetre les oportunitats de disseny després de la impressió.
• Vaig evitar totalment els voladissos en aquest disseny, donant lloc a impressions d'alta qualitat.

Aquest model no conté totes les parts que formen el transmissor, però s’inclouen totes les parts necessàries per imprimir en 3D. Podeu descarregar el fitxer STEP d’aquest model fent clic a baixar a continuació.

* He inclòs el fitxer.stl del recinte nrf24 per a aquells que tenien problemes per dividir-lo en tres parts separades.

Pas 2: impressió 3D

Es tracta d’un pas bastant senzill. Després d'imprimir totes les peces, podeu començar la preparació per al muntatge de les peces.

Pas 3: Preparació per al muntatge: cables

Per tal de permetre canvis en el disseny d'aquest projecte, he soldat capçaleres de pins masculins a un extrem de tots els cables.

Pas 4: Preparació per al muntatge: pantalla OLED

Abans de començar el muntatge, haureu de preparar alguns components electrònics. El primer que cal fer és soldar cables a cadascun dels pins del component. (És més fàcil utilitzar el cable estàndard en aquesta situació perquè és més flexible i, per tant, és més fàcil de muntar.) La meva pantalla OLED no tenia cap capçalera, de manera que heu soldat els cables directament a la placa de sortida. Tanmateix, no fa diferència el temps o no es solda a les capçaleres dels pins.

Pas 5: Preparació per al muntatge: palanques de control

El següent pas és soldar els cables als joysticks. En aquest cas, he soldat els cables a les capçaleres dels pins per uns quants motius:

1. Si hagués tret les capçaleres dels pins i s’hagués soldat als forats, hauria hagut d’introduir els cables a través de la part superior dels forats perquè el suport imprès en 3D es troba directament a sota del tauler de control del joystick.
2. Com que he soldat a les capçaleres dels pins, els cables cauen directament cap avall i fan que la part superior del transmissor estigui més organitzada.

He utilitzat els mateixos colors per als mateixos tipus de pins als dos joysticks:

• Vermell per a VCC
• Negre per a GND
• Blau per a VRX
• Groc per a VRY
• Verd per SW

Això va fer que fos més fàcil connectar els cables als ports adequats de l'Arduino.

Pas 6: Preparació per al muntatge: NRF24L01

Per al mòdul NRF24L01, he tret les capçaleres dels pins i heu soldat directament als forats per tenir espai per al perfboard. Una vegada més, vaig prendre nota dels colors que he utilitzat per a cada pin per a futures referències.

Pas 7: Preparació per al muntatge: potenciòmetres

Per als potenciòmetres, soldeu els cables a cadascun dels tres cables. Els dos cables externs estan connectats a terra o vcc (no importa en quin ordre) i es produeix el cable central. Vaig soldar un fil negre i vermell als dos cables externs i un cable blanc al conductor central per a tots dos. potenciòmetres.

Pas 8: Preparació per al muntatge: interruptors

Agafeu l'interruptor de tres posicions i soldeu un cable a cadascuna de les capçaleres dels pins. Vaig utilitzar el negre per al mig i altres dos colors per als exteriors, dels quals vaig prendre nota per a futures referències.

Als dos commutadors de posició hi ha tres capçaleres de pin. Només n'utilitzarà dos. Hi ha un cable negre al mig i un altre cable va en una de les dues capçaleres de pins externs. Important: feu això només per un commutador.

El següent interruptor s'utilitzarà com a interruptor d'encesa i apagada. De moment, només heu de soldar un cable al pin central d’aquest interruptor d’encesa i apagada.

Pas 9: Preparació per al muntatge: soldeu la caixa de la bateria a l’interruptor d’encesa i apagada

Soldeu el cable vermell de la caixa de la bateria a un dels pins externs de l’interruptor d’encesa i apagada. Si encara no ho heu fet, soldeu una capçalera de pin al fil negre de la caixa de la bateria.

Pas 10: Preparació per al muntatge: regulador de tensió AMS1117

Per a aquest pas necessitareu el regulador AMS1117 de 3,3 volts. Aquí en tinc un adjunt a un tauler dissenyat per al NRF24L01, de manera que mostraré com completar aquest pas mitjançant aquesta part. Si només teniu l’AMS1117 IC, hi ha un munt de tutorials que us poden ajudar amb el cablejat.

El primer que vaig fer va ser dessoldar totes les capçaleres dels pins del tauler. Després he soldat un fil negre i vermell als passadors corresponents.

Continuant amb el disseny no permanent, vaig agafar una fila de dues capçaleres de pins femenins i les vaig connectar als ports VCC i GND on hi hauria el mòdul NRF24L01.

Un cop fet això, podeu passar al següent pas.

Pas 11: prepareu el tauler de perfecció: capçaleres Arduino i Pin

L’últim que cal fer abans del muntatge és preparar el perfboard. Per fer-ho, necessitareu l’Arduino Nano, els cables de nucli sòlid i els capçals de pin femella.

Assegureu-vos que el vostre Arduino Nano tingui capçaleres de pins i procediu a soldar-lo al perfboard. Voleu col·locar-lo tan lluny com sigui possible de la placa per deixar espai per a les extensions de connexió, però també voldreu deixar una fila a cada costat de l’Arduino per soldar les capçaleres de pin femelles. Assegureu-vos que el connector USB estigui el més a prop possible de la vora de la placa. El meu tauler de 3cm x 7cm té 10 forats per 24 forats. Això em va deixar amb dues files al costat esquerre de l'Arduino, una fila al costat dret i uns nou forats darrere de l'Arduino.

A continuació, agafeu dues files de quinze capçaleres de pins femenins i soldeu-les al costat de l'Arduino. He fet servir capçaleres femenines estàndard de pin, però m’hauria agradat haver utilitzat capçaleres apilables per aquest motiu:

Haureu de connectar els cables de les capçaleres dels pins als cables de l’Arduino. Si heu utilitzat les capçaleres de pin estàndard, haureu de fer la connexió amb un pont de soldadura, que és una mica tediós i requereix molt de temps. Si heu utilitzat les capçaleres de joc, podeu doblar els cables per tocar els cables Arduino per facilitar la tasca de soldadura

Sigui quina sigui la forma que vulgueu fer, les capçaleres dels pins han d'estar connectades a les capçaleres del pin Arduino.

Pas 12: prepareu el tauler de perfeccionament: extensions de pins

Un cop tingueu les capçaleres Arduino i pin soldades a la placa, el següent pas és ampliar els pins de 5v i terra per adaptar-los a tots els components elèctrics.

Soldeu dues files de capçaleres de 10 pins al tauler de perfils de l’extrem oposat com l’Arduino amb una fila d’espai entre elles.

Agafeu un tros de filferro de nucli sòlid i feu-lo passar del pin de 5V a l'Arduino a una fila de capçaleres de pin. Retireu l’aïllament perquè el cable quedi exposat allà on toqui els cables de les capçaleres dels pins. Soldeu el cable al seu lloc.

Feu el mateix, tret del pin GND de l'Arduino i de l'altra fila de capçaleres de pin.

Un cop fet això, el transmissor ja es pot muntar.

Pas 13: Muntatge: fixeu els joysticks a la base

Per a aquesta tasca, necessitareu vuit cargols m4 i les femelles corresponents, juntament amb algunes rondelles.

Col·loqueu les femelles als forats hexagonals de la part inferior de la part impresa en 3D que es mostra a la part superior.

Feu lliscar una arandela a cada cargol.

Introduïu quatre cargols m4 als quatre forats del tauler de control del joystick.

Feu lliscar la peça impresa en 3D offset del joystick per actuar com a punt de separació entre el tauler de separació i el muntatge del joystick.

Feu lliscar el joystick amb cargols al seu lloc a la base, subjectant les femelles a les ranures mentre subjecteu els cargols.

Repetiu aquest pas per l'altre joystick.

Pas 14: Muntatge: connecteu els potenciòmetres i la pantalla OLED al bastidor del potenciòmetre

Feu lliscar els potenciòmetres al seu lloc al bastidor del potenciòmetre. Els potenciòmetres que tinc vénen amb femelles per apretar-los i els he utilitzat aquí per mantenir els potenciòmetres al seu lloc. Per apretar les femelles a l’interior de la inserció, he utilitzat un tornavís de cap pla.

A continuació, introduïu els cables de la pantalla OLED per la ranura del costat esquerre del bastidor del potenciòmetre. Estrenyiu la tapa sobre la pantalla amb uns cargols de m2. És possible que hàgiu d'afegir algunes volanderes per adaptar-les al ressalt de la pantalla.

Pas 15: Muntatge: fixeu el bastidor del potenciòmetre a la base del joystick

Agafeu el bastidor del potenciòmetre i fixeu-lo a la base del joystick mitjançant cargols de m2 perquè les capçaleres del joystick estiguin orientades cap a fora del bastidor.

Pas 16: Muntatge: connecteu el recinte NRF24L01 al bastidor del potenciòmetre

El recinte NRF24L01 es compon de tres parts. Agafeu la primera part i introduïu els cables del mòdul per la ranura de la part posterior. L'extrem davanter hauria d'estar assegut a la ranura i les juntes de soldadura que sobresurten de la part posterior del tauler també haurien de situar-se a la seva ranura respectiva.

Agafeu la tapa del recinte i alineeu els forats de manera que el costat pla de la coberta quedi pla contra el recinte. Feu lliscar dos cargols de m2 pels forats i introduïu aquest conjunt als forats del bastidor del potenciòmetre. Per completar aquest pas, alineeu els forats del segon tap amb els cargols de m2 de manera que el petit ressalt parabòlic de la part frontal de la peça quedi al voltant del cilindre del mòdul NRF24L01. Estrenyiu-lo amb dues femelles.

Pas 17: Muntatge: fixeu les nanses a la base

Agafeu les dues nanses i fixeu-les a la base mitjançant cargols de m2 com es mostra a les imatges anteriors.

Pas 18: Muntatge: fixeu la caixa de la bateria a la base

Connecteu la caixa de la bateria al muntatge de la bateria amb cargols m3 de avellanament.

Connecteu el suport de la bateria a la base amb cargols de m2 perquè la caixa de la bateria s’obri cap avall.

Pas 19: Muntatge: fixeu els interruptors a les nanses

Per a aquest pas necessitareu tots els commutadors. Comenceu amb el commutador de tres posicions.

Traieu el fixador de l'interruptor i feu lliscar l'interruptor pel forat hexagonal de la maneta dreta. No és crucial on es troba aquest commutador.

Agafeu l'interruptor alternatiu de dues posicions amb dos cables i empenyeu-lo per un forat situat a la part esquerra del mànec, fixant-lo de la mateixa manera que l'interruptor anterior.

Trieu un altre forat a la nansa esquerra per fixar l’interruptor alternatiu de dues posicions, que hauria de ser l’interruptor d’encesa i apagada.

Pas 20: Muntatge: connecteu el conjunt de la junta Perf a la base del joystick

Utilitzeu cargols de m2 i separadors de m2 per fixar el suport del perfboard a la base del joystick. Assegureu-vos que la ranura del muntatge de la placa perf s’ajusti al mòdul NRF24L01. Una vegada més, és possible que hàgiu d'afegir algunes volanderes entre el suport i la base per tenir en compte la protuberància del cap de cargol (per a això també podeu utilitzar l'offset imprès en 3D). Voleu assegurar-vos que feu lliscar primer els cargols més llargs de m2 pels tubs del muntatge, perquè no podreu fer-ho un cop el muntatge estigui connectat.

Pas 21: Muntatge: connecteu el tauler de perfecció a la muntura de tauler de perf

Utilitzeu cargols de m2 per fixar el suport del perfboard al perfboard de manera que les capçaleres Arduino i pin estiguin orientades cap a la muntanya. La longitud dels cables pot conduir en la direcció que apunta el port USB de l’Arduino.

Pas 22: connexions Arduino

L'elecció d'aquest disseny de transmissor té com a resultat una part inferior aparentment desorganitzada. Perquè això sembli una tasca menys aclaparadora, em vaig centrar en un tipus de connexió a la vegada. Per exemple, vaig començar connectant tots els cables GND a la fila ampliada de GND a la placa perf. Aquí hi ha les connexions:

Pins digitals:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - Pin exterior del commutador alternador de 2 posicions

D7 - Pin exterior del commutador alternador de 3 posicions

D8 - Altres passadors externs de commutador alternador de 3 posicions

D9 - Pin CE de NRF24L01

D10 - Pin CSN de NRF24L01

D11 - Pin MOSI de NRF24L01

D12 - Pin MISC de NRF24L01

D13 - Pin SCK de NRF24L01

* Nota: en aquest moment, els codis de color seran útils. El recinte NRF24L01 restringeix la vostra visualització dels noms dels pins. Quan codifiqueu els cables per colors, podeu saber quin pin és quin sense gran esforç, cosa que facilita la connexió dels cables a l’Arduino.

Pins analògics:

A0 - Pin central del potenciòmetre 1

A1 - Pin central del potenciòmetre 2

A2 - Joystick2 Pin VRX

A3 - Joystick2 Pin VRY

A4 - Pin SDA (DADES) OLED

A5 - Pin OLED SCL (CLOCK)

A6 - Joystick1 Pin VRY

A7 - Joystick1 Pin VRX

Regulador de tensió (AMS1117):

Connecteu el pin de terra del mòdul NRF24L01 al pin de terra del regulador de tensió. Connecteu el pin de 3,3 volts del NRF24L01 al regulador de tensió.

Capçaleres de pin d'extensió de pins de terra (connecteu tots aquests pins a les capçaleres de pins de terra):

• Pin central al commutador alternador de 2 posicions
• Pin central al commutador de commutació de 3 posicions
• Joystick 1 Pin GND
• Joystick2 Pin GND
• Potenciómetre 1 pin dret
• Potenciómetre 2 passador dret
• Pin OLED GND
• GND de la caixa de la bateria
• Pin GND al regulador de tensió

Capçaleres de pin d'extensió de 5v pins (connecteu tots aquests pins a les capçaleres de pins VCC):

• Joystick1 pin de 5v
• Joystick2 pin de 5v
• Potenciómetre 1 pin esquerre
• Potenciómetre 2 passador esquerre
• Pin OLED VCC
• Pin VCC al regulador de tensió

Altres connexions:

L’últim component a connectar és l’interruptor d’encesa-apagada. Un cable de l’interruptor s’hauria de connectar al terminal positiu de la caixa de la bateria. El pin central es connectarà al pin VIN de l’Arduino.

Pas 23: Codi de transmissor

El pas final d’aquest controlador és el codi. Faré una petita explicació d’aquest codi, però si voleu una explicació més profunda de com funciona i s’utilitza exactament el mòdul NRF24l01, visiteu aquest lloc:

Comunicació sense fils Arduino: tutorial NRF24L01

#incloure

., -1); Ràdio RF24 (9, 10); const byte address [6] = "00001"; dades int [11]; const int onevrx = 7; // variable per VRX al joystick 1 const int onevry = 6; // variable per a VRY al joystick 1 const int twovrx = 2; // variable per VRX al joystick 2 const int twovry = 3; // variable per VRY al joystick 2 const int pot0Pin = 0; // variable per al pot 1 const int pot1Pin = 1; // variable per al pot 2 const int ASwitch = 6; // variable per commutador de commutació de dues posicions const int BSwitch1 = 8; // variable per a la posició una de les tres posicions de commutació const int BSwitch2 = 7; // variable per a la posició tres de tres commutador de posició const int CButton = 2; // variable per al botó opcional 1 const int DButton = 3; // variable per al polsador opcional 2 int oneX; int oneY; int twoX; int twoY; int pot0; int pot1; configuració nul·la () {Serial.begin (9600); radio.begin (); radio.openWritingPipe (adreça); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.stopListening (); pinMode (ASwitch, INPUT_PULLUP); // estableix APin al mode de sortida pinMode (BSwitch1, INPUT_PULLUP); // estableix BPin al mode de sortida pinMode (BSwitch2, INPUT_PULLUP); // Estableix CPin al mode de sortida pinMode (CButton, INPUT_PULLUP); // estableix DPin al mode de sortida pinMode (DButton, INPUT_PULLUP); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); retard (1000); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (BLANC); display.setCursor (0, 0); display.print ("Encès"); display.display (); retard (10); } void loop () {oneX = analogRead (onevrx); oneY = analogRead (onevry); twoX = analogRead (twovrx); twoY = analogRead (twovry); pot0 = analogRead (pot0Pin); pot1 = analogRead (pot1Pin); dades [0] = oneX; dades [1] = unY; dades [2] = dosX; dades [3] = dosY; dades [4] = pot0; dades [5] = pot1; dades [6] = digitalRead (ASwitch); dades [7] = digitalRead (BSwitch1); dades [8] = digitalRead (BSwitch2); dades [9] = digitalRead (CButton); dades [10] = digitalRead (DButton); radio.write (& data, sizeof (data)); // enviar dades al retard del receptor (100); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (BLANC); display.setCursor (5, 5); display.println (dades [4]); display.print ("Potència de recepció"); // afegiu tota la informació addicional que vulgueu mostrar a l'OLED aquí display.display (); }

Pas 24: Codi del receptor

#incloure

#include #include RF24 radio (9, 10); // cns, ce // defineix l'objecte que vol controlar NRF24L01 const byte address [6] = "00001"; // definiu l'adreça de comunicació que hauria de correspondre a les dades del transmissor int [11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // defineix la matriu que s'utilitza per desar les dades de comunicació void setup () {radio.begin (); radio.openReadingPipe (0, adreça); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.startListening (); // estableix com a receptor Serial.begin (9600); } void loop () {if (radio.available ()) {radio.read (& data, sizeof (data)); // imprimir uns quants punts de dades des del controlador al monitor sèrie Serial.print (dades [0]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (dades [1]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (dades [2]); Serial.print ("\ t / t"); Serial.print (dades [3]); Serial.println (""); } // De nou, aquest és només l'exemple de codi base per al mòdul receptor.

Pas 25: Conclusió

Podeu controlar pràcticament qualsevol projecte Arduino amb aquest controlador i el seu disseny permet encara més modificacions. Podeu decidir que voleu dos potenciòmetres addicionals en lloc d'una pantalla OLED (si voleu el fitxer STEP d'un bastidor de 4 potenciòmetres, us el puc enviar. Només heu de fer un comentari amb la sol·licitud). O potser voleu afegir uns quants botons al disseny. Depèn completament de vosaltres.

Si teniu cap pregunta, comentari o dubte, no dubteu a fer-ho.

Gràcies per dedicar-vos temps a llegir aquests 24 passos. Espero que hagueu pogut aprendre alguna cosa o obtenir algunes idees noves sobre el que es pot aconseguir amb una impressora 3D i un Arduino.

Finalista del Concurs Arduino 2020