HackerBoxes 0013: esport automàtic: 12 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

AUTOSPORT: Aquest mes, HackerBox Hackers està explorant l'electrònica d'automoció. Aquesta instrucció conté informació per treballar amb HackerBoxes # 0013. Si voleu rebre una caixa d’aquest tipus a la vostra bústia de correu cada mes, ara és el moment de subscriure-vos a HackerBoxes.com i unir-vos a la revolució.

Temes i objectius d'aprenentatge d'aquest HackerBox:

• Adaptació del NodeMCU per a Arduino
• Muntatge d’un kit de cotxe de dues rodes motores
• Cablatge d’un NodeMCU per controlar un kit de cotxes de 2 rodes motores
• Controlar un NodeMCU per WiFi mitjançant Blynk
• Ús de sensors per a la navegació autònoma
• Treballar amb el diagnòstic de bord automotriu (OBD)

HackerBoxes és el servei de caixa de subscripció mensual per a electrònica de bricolatge i tecnologia informàtica. Som aficionats, creadors i experimentadors. Pirateja el planeta!

Pas 1: HackerBoxes 0013: contingut de la caixa

• HackerBoxes # 0013 Targeta de referència col·leccionable
• Kit de xassís de cotxe 2WD
• Mòdul de processador WiFi NodeMCU
• Protecció del motor per a NodeMCU
• Jumper Block per a Motor Shield
• Caixa de bateries (4 x AA)
• Sensor de distància ultrasònic HC-SR04
• Sensors de reflectivitat IR TCRT5000
• Jersei DuPont femella-dona de 10cm
• Dos mòduls làser vermells
• Diagnòstic integrat Mini-ELM327 (OBD)
• Calcomania exclusiva de curses HackerBoxes

Algunes altres coses que us seran útils:

• Quatre bateries AA
• Cinta d'escuma de doble cara o tires de velcro
• Cable microUSB
• Telèfon intel·ligent o tauleta
• Ordinador amb IDE Arduino

El més important és que necessiteu un sentiment d’aventura, esperit de bricolatge i curiositat per part dels pirates informàtics. L’electrònica aficionada no sempre és fàcil, però quan persisteix i gaudeix de l’aventura, es pot derivar una gran satisfacció de perseverar i fer funcionar els seus projectes. Només cal que feu cada pas lentament, tingueu en compte els detalls i no dubteu a demanar ajuda.

Pas 2: electrònica automotriu i cotxes autònoms

L’electrònica automotriu és qualsevol sistema electrònic que s’utilitza en vehicles de carretera. Aquests inclouen carputers, sistemes telemàtics, sistemes d’entreteniment al cotxe, etc. L’electrònica automotriu es va originar en la necessitat de controlar els motors. Els primers s’utilitzaven per controlar les funcions del motor i s’anomenaven unitats de control del motor (ECU). A mesura que es van començar a utilitzar controls electrònics per a més aplicacions d'automoció, l'acrònim ECU va adoptar el significat més general de "unitat de control electrònic" i, a continuació, es van desenvolupar ECU específiques. Ara, les ECU són modulars. Dos tipus inclouen mòduls de control del motor (ECM) o mòduls de control de transmissió (TCM). Un cotxe modern pot tenir fins a 100 ECU.

Els cotxes radiocontrolats (cotxes R / C) són cotxes o camions que es poden controlar a distància mitjançant un transmissor o un comandament a distància especialitzats. El terme "R / C" s'ha utilitzat tant per "control remot" com per "radiocontrol", però l'ús comú de "R / C" actualment fa referència als vehicles controlats per un enllaç de radiofreqüència.

Un cotxe autònom (cotxe sense conductor, cotxe autònom, cotxe robòtic) és un vehicle capaç de detectar el seu entorn i navegar sense aportacions humanes. Els cotxes autònoms poden detectar entorns utilitzant diverses tècniques com radar, lidar, GPS, odometria i visió per ordinador. Els sistemes de control avançats interpreten la informació sensorial per identificar els camins de navegació adequats, així com els obstacles i la senyalització rellevant. Els cotxes autònoms tenen sistemes de control que són capaços d’analitzar dades sensorials per distingir els diferents vehicles de la carretera, cosa que és molt útil per planificar un camí cap a la destinació desitjada.

Pas 3: Arduino per a NodeMCU

NodeMCU és una plataforma IoT de codi obert. Inclou firmware que s’executa amb el SoC Wi-Fi ESP8266 d’Espressif Systems i maquinari basat en el mòdul ESP-12.

Ara, l'IDE Arduino es pot ampliar fàcilment per donar suport a la programació de mòduls NodeMCU com si fossin qualsevol altra plataforma de desenvolupament Arduino.

Per començar, assegureu-vos que teniu instal·lat l'IDE Arduino (www.arduino.cc), així com els controladors del xip Serial-USB adequat al mòdul NodeMCU que esteu utilitzant. Actualment, la majoria de mòduls NodeMCU inclouen el xip CH340 Serial-USB. El fabricant dels xips CH340 (WCH.cn) té controladors disponibles per a tots els sistemes operatius populars. Consulteu la pàgina de traducció de Google del seu lloc.

Executeu l'IDE d'Ardino, aneu a les preferències i busqueu el camp per introduir "URL addicionals del gestor de taulers".

Enganxeu aquest URL:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Per instal·lar el gestor de la placa per a ESP8266.

Després de la instal·lació, tanqueu l'IDE i, a continuació, reinicieu-lo.

Ara connecteu el mòdul NodeMCU a l’ordinador mitjançant un cable microUSB (com fa servir la majoria de telèfons mòbils i tauletes).

Seleccioneu el tipus de placa de l'IDE Arduino com a NodeMCU 1.0

Sempre ens agrada carregar i provar la demostració de parpelleig en una nova placa Arduino només per tenir una certa seguretat que tot funciona correctament. El NodeMCU no és una excepció, però heu de canviar el pin LED del pin13 al pin16 abans de compilar-lo i penjar-lo. Assegureu-vos que aquesta prova ràpida funcioni correctament abans de passar a qualsevol cosa més complicada amb l’Arduino NodeMCU.

Aquí teniu un document instructiu que repassa el procés de configuració d’Arduino NodeMCU amb alguns exemples d’aplicacions diferents. Aquí està una mica desviat de l’objectiu, però pot ser útil buscar un altre punt de vista si us quedeu atrapats.

Pas 4: Kit de xassís de cotxe 2WD

Contingut del kit de xassís de vehicles 2WD:

• Xassís d'alumini (els colors varien)
• Dos motors FM90 DC
• Dues rodes amb pneumàtics de goma
• Roda lliure
• Maquinari de muntatge
• Maquinari de muntatge

Els motors de corrent continu FM90 semblen micro servos perquè estan construïts en la mateixa carcassa de plàstic que els micro servos habituals, com ara el FS90, FS90R o SG92R. Tot i això, el FM90 no és un servo. El FM90 és un motor de corrent continu amb un tren d'engranatges de plàstic.

La velocitat del motor FM90 es controla mitjançant una amplada de pols modulant (PWM) dels cables de potència. La direcció es controla canviant la polaritat de potència com amb qualsevol motor de corrent continu. El FM90 pot funcionar amb 4-6 volts de corrent continu. Tot i que és petit, atrau prou corrent que no s’ha de conduir directament des d’un pin del microcontrolador. S'ha d'utilitzar un conductor de motor o un pont en H.

Especificacions del motor de corrent continu FM90:

• Dimensions: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 "x 0,49" x 1,2"
• Recompte de splines: 21
• Pes: 8,4 g
• Velocitat sense càrrega: 110 RPM (4,8 v) / 130 RPM (6 v)
• Corrent de funcionament (sense càrrega): 100mA (4,8v) / 120mA (6v)
• Parell màxim de parada (4,8 v): 1,3 kg / cm / 18,09 oz / in
• Parell màxim de parada (6 v): 1,5 kg / cm / 20,86 oz / in
• Corrent de parada: 550 mA (4,8 v) / 650 mA (6 v)

Pas 5: Xassís del cotxe: muntatge mecànic

El xassís del cotxe es pot muntar fàcilment segons aquest esquema.

Tingueu en compte que hi ha dues bosses petites de maquinari. Un inclou maquinari de muntatge amb sis separadors de llautó de 5 mm-M3 juntament amb cargols i femelles coincidents. Aquest maquinari de muntatge pot ser útil en passos posteriors de muntatge de controladors, sensors i altres elements al xassís.

Per a aquest pas, utilitzarem el maquinari de muntatge que inclou:

• Quatre cargols prims M2x8 i petites femelles coincidents per fixar els motors
• Quatre perns M3x10 més gruixuts i femelles més grans per fixar la roda de la roda
• Dos cargols PB2.0x8 amb rosques gruixudes per fixar les rodes als motors

Tingueu en compte que els motors FM90 estan orientats de manera que els cables de cable s’estenen des de la part posterior del xassís muntat.

Pas 6: Xassís del cotxe: afegiu un paquet de potència i un controlador

La placa protectora del motor ESP-12E admet connectar directament el mòdul NodeMCU. El blindatge del motor inclou un xip de controlador de motor push-pull L293DD (full de dades). Els cables del cable del motor s’han de connectar als terminals de cargol A + / A- i B + / B- de la pantalla del motor (després d’extreure els connectors). Els cables de la bateria s’han de connectar als terminals de cargol d’entrada de la bateria.

Si una de les rodes gira en la direcció equivocada, els cables del motor corresponent es poden canviar als terminals de cargol o es pot invertir el bit de direcció al codi (pas següent).

Hi ha un botó d’alimentació de plàstic a la pantalla del motor per activar el subministrament d’entrada de la bateria. El bloc de pont es pot utilitzar per encaminar l'alimentació al NodeMCU des del blindatge del motor. Sense el bloc de pont instal·lat, el NodeMCU pot alimentar-se des del cable USB. Amb el bloc de pont instal·lat (com es mostra), la bateria subministra els motors i també es condueix al mòdul NodeMCU.

El blindatge del motor i la bateria es poden muntar al xassís alineant els forats del cargol amb les obertures disponibles al xassís d'alumini. Tot i això, és més fàcil fixar-los al xassís mitjançant cintes d’escuma de doble cara o tires de velcro adhesives.

Pas 7: Xassís del cotxe: programació i control de Wi-Fi

Blynk és una plataforma amb aplicacions per a iOS i Android per controlar Arduino, Raspberry Pi i altres components de maquinari per Internet. És un tauler digital on podeu crear una interfície gràfica per al vostre projecte simplement arrossegant i deixant anar ginys. És molt senzill configurar-ho tot i començaràs a jugar de seguida. Blynk us posarà en línia i estarà llest per a Internet de les vostres coses.

L’escriptura Arduino de HBcar.ino que s’inclou aquí mostra com connectar quatre botons (endavant, enrere, dret i esquerre) en un projecte de Blynk per controlar els motors del xassís del cotxe 2WD.

Abans de compilar, cal canviar tres cadenes al programa:

• SSID Wi-Fi (per al vostre punt d’accés Wi-Fi)
• Contrasenya Wi-Fi (per al vostre punt d’accés Wi-Fi)
• Token d'autorització Blynk (del vostre projecte Blynk)

Tingueu en compte, a partir del codi d'exemple, que el xip L293DD del blindatge del motor es connecta de la manera següent:

• Pin GPIO 5 per a velocitat del motor A.
• Pin 0 GPIO per a la direcció del motor A.
• Pin 4 GPIO per a la velocitat del motor B.
• Pin 2 GPIO per a la direcció del motor B.

Pas 8: Sensors per a la navegació autònoma: Telemetre per ultrasons

El telemetre ultrasònic HC-SR04 (full de dades) pot proporcionar mesures des d’uns 2cm fins a 400cm amb una precisió de fins a 3mm. El mòdul HC-SR04 inclou un transmissor d'ultrasons, un receptor i un circuit de control.

Després d’enganxar quatre ponts femení-femella als passadors de l’HC-SR04, embolicar una mica de cinta al voltant dels connectors pot ajudar a aïllar les connexions des del curtcircuit fins al xassís d’alumini i també proporcionar una massa flexible per xaclar a la ranura de la part frontal de el xassís tal com es mostra.

En aquest exemple, els quatre pins de l'HC-SR04 es poden connectar a la pantalla del motor:

• VCC (a HC-SR04) a VIN (a la pantalla del motor)
• Disparador (a l'HC-SR04) a D6 (a l'escut del motor)
• Eco (a HC-SR04) a D7 (a la pantalla del motor)
• GND (a HC-SR04) a GND (a blindatge del motor)

VIN subministrarà aproximadament 6VDC a l’HC-SR04, que només necessita 5V. Tot i això, sembla que funciona bé. L’altre rail de potència disponible (3,3 V) de vegades és adequat per alimentar el mòdul HC-SR04 (segur que proveu-ho), però de vegades no és suficient tensió.

Un cop connectat, proveu el codi d'exemple NodeMCUping.ino per provar el funcionament de l'HC-SR04. La distància del sensor a qualsevol objecte s’imprimeix al monitor sèrie (placa 9600) en centímetres. Aconsegueix el nostre regle i prova la precisió. Impressionant no?

Ara que teniu aquest suggeriment, proveu una cosa així per a un vehicle autònom que eviti les col·lisions:

1. endavant fins a una distància <10cm
2. aturar
3. invertir una petita distància (opcional)
4. girar un angle aleatori (temps)
5. bucle al pas 1

Per obtenir informació general, aquí teniu un vídeo tutorial ple de detalls sobre l’ús del mòdul HC-SR04.

Pas 9: Sensors per a la navegació autònoma: reflectivitat infraroja (IR)

El mòdul del sensor reflectant IR utilitza un TCRT5000 (full de dades) per detectar el color i la distància. El mòdul emet llum IR i després detecta si rep un reflex. Gràcies a la seva capacitat per detectar si una superfície és blanca o negra, aquest sensor s'utilitza sovint en línia seguint robots i registrant dades automàtiques en comptadors de serveis públics.

El rang de distància de mesura és d’1 mm a 8 mm i el punt central és d’uns 2,5 mm. També hi ha un potenciòmetre integrat per ajustar la sensibilitat. El díode IR emetrà llum IR contínuament quan el mòdul estigui connectat a l'alimentació. Quan la llum infraroja emesa no es reflecteix, el triode estarà en estat apagat fent que la sortida digital (D0) indiqui una lògica BAIXA.

Pas 10: feixos làser

Aquests mòduls làser comuns de 5 mW de 5 V es poden utilitzar per afegir feixos de làser vermells a gairebé qualsevol cosa que tingui energia de 5 V disponible.

Tingueu en compte que aquests mòduls es poden danyar fàcilment, de manera que HackerBox # 0013 inclou un parell per proporcionar-ne una còpia de seguretat. Tingueu cura amb els vostres mòduls làser.

Pas 11: Diagnòstic a bord automotriu (OBD)

Diagnòstic a bord (OBD) és un terme automotriu que fa referència a la capacitat d’autodiagnòstic i d’informació d’un vehicle. Els sistemes OBD donen accés al propietari del vehicle o al tècnic de reparació a l’estat dels diferents subsistemes de vehicles. La quantitat d’informació de diagnòstic disponible a través d’OBD ha variat molt des de la seva introducció a les versions dels primers anys vuitanta d’ordinadors de bord. Les primeres versions d’OBD simplement il·luminarien un llum indicador de mal funcionament si es detectés un problema, però no proporcionarien cap informació sobre la naturalesa del problema. Les implementacions OBD modernes utilitzen un port de comunicacions digitals estandarditzat per proporcionar dades en temps real, a més d’una sèrie estandarditzada de codis de problemes de diagnòstic o DTC, que permeten identificar i solucionar ràpidament els mal funcionaments del vehicle.

L’OBD-II és una millora tant de la capacitat com de l’estandardització. La norma OBD-II especifica el tipus de connector de diagnòstic i el seu pinout, els protocols de senyalització elèctrica disponibles i el format de missatgeria. També proporciona una llista de candidats dels paràmetres del vehicle per controlar juntament amb la forma de codificar les dades de cadascun. Hi ha un pin al connector que proporciona energia a l'eina d'escaneig des de la bateria del vehicle, cosa que elimina la necessitat de connectar una eina d'escaneig a una font d'alimentació per separat. Els codis de problemes de diagnòstic OBD-II són de 4 dígits, precedits d’una lletra: P per al motor i la transmissió (propulsor), B per al cos, C per al xassís i U per a la xarxa. Els fabricants també poden afegir paràmetres de dades personalitzats a la seva implementació específica d’OBD-II, incloses sol·licituds de dades en temps real i codis de problemes.

L’ELM327 és un microcontrolador programat per a la interfície amb la interfície de diagnòstic de bord (OBD) que es troba a la majoria de vehicles moderns. El protocol d’ordres ELM327 és un dels estàndards d’interfície PC-OBD més populars i també és implementat per altres proveïdors. L’ELM327 original s’implementa al microcontrolador PIC18F2480 de Microchip Technology. L'ELM327 fa un resum del protocol de baix nivell i presenta una interfície senzilla que es pot trucar mitjançant un UART, normalment mitjançant una eina de diagnòstic manual o un programa informàtic connectat per USB, RS-232, Bluetooth o Wi-Fi. La funció d'aquest programari pot incloure una instrumentació complementària del vehicle, la notificació de codis d'error i la compensació de codis d'error.

Tot i que el parell és probablement el més conegut, hi ha moltes aplicacions que es poden utilitzar amb l'ELM327.

Pas 12: piratejar el planeta

Gràcies per compartir la nostra aventura en electrònica automotriu. Si us ha agradat aquest Instrucable i voleu que cada mes es lliurin directament a la vostra bústia una caixa de projectes electrònics com aquest, uniu-vos-hi subscrivint-vos AQUÍ.

Arribeu i compartiu el vostre èxit als comentaris següents i / o a la pàgina de Facebook de HackerBoxes. Indiqueu-nos si teniu cap pregunta o necessiteu ajuda per res. Gràcies per formar part de HackerBoxes. Si us plau, mantingueu els vostres suggeriments i suggeriments. HackerBoxes són LES VOSTRES caixes. Fem alguna cosa genial!