Macchinina elettrica alimentata a radiocomando: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Di: Peter Tran 10ELT1

Questo tutorial descrive in dettaglio la teoria, la progettazione, la produzione e il processo di test per un'auto giocattolo elettrica alimentata da telecomando (RC) utilizzando i chip IC HT12E/D. I tutorial descrivono in dettaglio le tre fasi del design dell'auto:

1. Cavo legato
2. Controllo a infrarossi
3. Controllo a radiofrequenza

È inoltre disponibile una sezione di risoluzione dei problemi per risolvere i problemi comuni che possono sorgere.

Forniture

Kit auto base

1x kit robot che segue la linea (LK12070)

Fase del cavo collegato

• 1x tagliere per prototipazione
• Cavi jumper per tagliere
• Chip CI HT12E (con presa)
• Chip CI HT12E (con presa)
• 1x resistenza da 1 MΩ
• 4x interruttore a pulsante momentaneo
• 1x resistenza da 47 kΩ
• 4x LED
• Alimentazione elettrica

Fase di trasmissione a infrarossi

• 1x trasmettitore a infrarossi (ICSK054A)
• 1x ricevitore a infrarossi (ICSK054A)

Fase di trasmissione radio

• 1x trasmettitore RC da 433 MHz
• 1x ricevitore RC 433MHZ

Integrazione nel kit per auto di base

• 2x scheda PCB prototipo
• 1x driver motore L298N

Passaggio 1: comprensione del chip IC HT12E/D

I chip IC HT12E e HT12E vengono utilizzati insieme per applicazioni di sistema di controllo remoto, per trasmettere e ricevere dati via radio. Sono in grado di codificare 12 bit di informazioni che consistono in 8 bit di indirizzo e 4 bit di dati. Ciascun indirizzo e ingresso dati è programmabile dall'esterno o alimentato tramite interruttori.

Per un corretto funzionamento, è necessario utilizzare una coppia di chip HT12E/D con lo stesso indirizzo/formato dati. Il decodificatore riceve l'indirizzo seriale e i dati, trasmessi da un vettore utilizzando un mezzo di trasmissione RF e fornisce l'uscita ai pin di uscita dopo l'elaborazione dei dati.

Descrizione della configurazione dei pin HT12E

Pin 1-8: Pin di indirizzo per configurare gli 8 bit di indirizzo, consentendo 256 combinazioni diverse.

Pin 9: pin di terra

Pin 10-13: Pin dati per configurare i 4 bit di dati

Pin 14: Pin di abilitazione trasmissione, funge da interruttore per consentire la trasmissione dei dati

Pin 15-16: Oscilloscopio OUT/IN rispettivamente, richiede una resistenza da 1M ohm

Pin 17: pin di uscita dati da cui escono le informazioni a 12 bit

Pin 18: pin di ingresso alimentazione

Descrizione della configurazione dei pin HT12D

Pin 1-8: pin di indirizzo, devono corrispondere alla configurazione dell'HT12E

Pin 9: pin di terra

Pin 10-13: Pin dati

Pin 14: Pin di ingresso dati

Pin 15-16: Oscilloscopio IN/OUT rispettivamente, richiede una resistenza da 47k ohm

Pin 17: Pin di trasmissione valido, funge da indicatore per quando i dati vengono ricevuti

Pin 18: pin di ingresso alimentazione

Perché viene utilizzato l'encoder HT12E?

L'HT12E è ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo remoto, grazie alla sua affidabilità, disponibilità e facilità d'uso. Molti smartphone ora comunicano via Internet, ma la maggior parte degli smartphone dispone ancora di un HT12E per evitare la congestione di Internet. Sebbene l'HT12E utilizzi l'indirizzo per trasmettere con i dati trasmessi, con 256 possibili combinazioni di 8 bit, la sua sicurezza è ancora molto limitata. Quando un segnale viene trasmesso, è impossibile rintracciare il trasmettitore, rendendo l'indirizzo del segnale potenzialmente indovinabile da chiunque. Questa limitazione dell'indirizzo rende l'uso dell'HT12E adatto solo a una distanza più breve. A una distanza più breve, l'invio e il ricevitore possono visualizzarsi reciprocamente, come il telecomando TV, la sicurezza domestica, ecc. Nei prodotti commerciali, alcuni telecomandi possono sostituire altri come "telecomando universale". Poiché sono progettati per una distanza più breve, molti dispositivi hanno lo stesso input di indirizzo per semplicità.

Passaggio 2: costruzione del kit per auto di base

Il kit di base per questo progetto proviene da un kit di robot che segue la linea. Le fasi di costruzione e produzione possono essere trovate nel seguente link:

Il kit per auto base verrà eventualmente convertito per diventare un'auto controllata da RC, utilizzando i chip IC HT12E/D.

Passaggio 3: fase del cavo collegato

1. Utilizzare una breadboard per prototipazione e cavi jumper per prototipazione.
2. Seguire il diagramma schematico sopra per montare e collegare i componenti alla breadboard. Nota, l'unica connessione tra i due circuiti integrati è il pin 17 sull'HT12E al pin 14 sull'HT12D.
3. Testa il design assicurandoti che i LED collegati all'HT12D si accendano quando viene premuto il rispettivo interruttore sull'HT12E. Vedere la sezione Risoluzione dei problemi per assistenza con problemi comuni.

Vantaggi di una configurazione con cavo tethered

1. Affidabile e stabile grazie all'assenza del rischio di oggetti esterni come interferenza
2. Relativamente economico
3. Semplice e immediato da configurare e risolvere
4. Non suscettibile di inferenza da altre fonti esterne

Svantaggi di una configurazione con cavo tethered

1. Non pratico per la trasmissione di dati a lunga distanza
2. Il costo diventa significativamente più alto con una trasmissione a lungo raggio
3. Difficile da spostare o riposizionare in luoghi diversi
4. L'operatore è tenuto a rimanere nelle immediate vicinanze sia del trasmettitore che del ricevitore
5. Flessibilità e mobilità di utilizzo ridotte

Fase 4: Fase di trasmissione a infrarossi

1. Scollegare il cavo di collegamento diretto dal pin 17 dell'HT12E, collegare il pin di uscita di un trasmettitore a infrarossi e collegare il trasmettitore all'alimentazione.
2. Scollegare il cavo di collegamento diretto dal pin 14 dell'HT12 D, collegare il pin di ingresso di un ricevitore a infrarossi e collegare il ricevitore all'alimentazione.
3. Testa il design assicurandoti che i LED collegati all'HT12D si accendano quando viene premuto il rispettivo interruttore sull'HT12E. Vedere la sezione Risoluzione dei problemi per assistenza con problemi comuni.

Vantaggi di una configurazione di trasmissione a infrarossi

1. Sicuro per brevi distanze grazie al requisito della trasmissione a vista
2. Il sensore a infrarossi non si corrode né si ossida nel tempo
3. Può essere azionato a distanza
4. Maggiore flessibilità di utilizzo
5. Maggiore mobilità di utilizzo

Svantaggi di una configurazione di trasmissione a infrarossi

1. Non può penetrare oggetti duri/solidi come muri o persino nebbia
2. Gli infrarossi ad alta potenza possono essere dannosi per gli occhi
3. Meno efficace della configurazione diretta del cavo cablato
4. Richiede un uso specifico della frequenza per evitare interferenze da una fonte esterna
5. Richiede una fonte di alimentazione esterna per azionare il trasmettitore

Passaggio 5: fase di trasmissione radio

1. Scollegare il trasmettitore infrarossi dall'alimentazione e il pin 17 dell'HT12E, collegare il pin di uscita del trasmettitore radio 433MHz. Inoltre, collegare il trasmettitore a terra e all'alimentazione.
2. Scollegare il ricevitore infrarossi dall'alimentazione e il pin 14 dell'HT12D, collegare i pin dati del ricevitore radio 433MHz. Inoltre, collegare il ricevitore a terra e all'alimentazione.
3. Testa il design assicurandoti che i LED collegati all'HT12D si accendano quando viene premuto il rispettivo interruttore sull'HT12E. Vedere la sezione Risoluzione dei problemi per assistenza con problemi comuni.

Vantaggi di un impianto di trasmissione radio

1. Non richiede la linea di vista tra trasmettitore e ricevitore
2. Non suscettibile di interferenze da fonti di luce intensa
3. Facile e semplice da usare
4. Può essere azionato a distanza
5. Aumenta la flessibilità

Svantaggi di un impianto di trasmissione radio

1. Potrebbe essere soggetto a crossover da utenti vicini di altri sistemi di trasmissione radio
2. Numero finito di frequenze
3. Possibili interferenze da altre emittenti radiofoniche, ad es.: stazioni radio, servizi di emergenza, camionisti

Passaggio 6: prototipo di trasmettitore radio

1. Trasferire i componenti per il trasmettitore radio dalla breadboard di prototipazione a un PCB di prototipazione.
2. Saldare i componenti, facendo riferimento allo schema del passaggio tre.
3. Utilizzare fili di stagno solido per collegare il circuito insieme, utilizzando fili con guaina in cui si verificano sovrapposizioni per evitare cortocircuiti.

Passaggio 7: prototipo di ricevitore radio

1. Trasferire i componenti per il ricevitore radio dalla breadboard di prototipazione a un PCB di prototipazione.
2. Saldare i componenti, facendo riferimento allo schema del passaggio tre.
3. Utilizzare fili di stagno solido per collegare il circuito insieme, utilizzando fili con guaina in cui si verificano sovrapposizioni per evitare cortocircuiti.

Passaggio 8: driver del motore prototipo

1. Prese maschio a saldare alle porte: IN1-4 e Motori A-B, per consentire facili regolazioni durante il test, come da schema sopra.
2. Saldare una presa femmina ai terminali negativo e positivo, come nello schema sopra.

Che cos'è un driver del motore? Un controller del motore funge da intermediario tra i chip IC, le batterie e i motori dell'auto. È necessario averne uno perché il chip HT12E di solito può fornire solo circa 0,1 Ampere di corrente al motore, mentre il motore richiede diversi ampere per funzionare correttamente.

Passaggio 9: integrazione con il kit per auto di base

I seguenti passaggi sono per convertire il kit per auto base in un'auto radiocomandata funzionale.

1. Scollegare il pacco batteria dell'auto dal circuito.
2. Saldare i cavi dei ponticelli del prototipo a ciascuna connessione del motore e collegarli al driver del motore secondo lo schema al punto otto.
3. Saldare il cavo di alimentazione per il ricevitore radio e il driver del motore al pacco batteria ora scollegato.
4. Collegare i pin di uscita dall'HT12D (pin 10-13) alle relative intestazioni sul driver del motore secondo lo schema al punto otto.
5. Alimentare il trasmettitore radio utilizzando una batteria USB portatile.

Passaggio 10: test e risoluzione dei problemi

test

1. Dopo ogni fase di costruzione, l'input nell'HT12E dovrebbe suscitare una risposta (cioè o i LED si accendono o i motori girano) dall'HT12D.

2. Per controllare l'auto utilizzando il radiocomando:

   • Guida in avanti: tieni in avanti sia il motore sinistro che quello destro
   • Guida all'indietro: tieni indietro entrambi i motori sinistro e destro
   • Girare a sinistra: tenere il motore destro in avanti e il motore sinistro indietro
   • Girare a destra: tenere il motore sinistro in avanti e il motore destro indietro

3. Le caratteristiche prestazionali specifiche che possono essere testate sono:

   • Velocità
   • Portata (del trasmettitore/ricevitore radio)
   • Tempo di risposta
   • Affidabilità
   • Agilità
   • Resistenza (durata della batteria)
   • Capacità di operare in vari tipi/condizioni di terreno e superficie
   • Limiti della temperatura di esercizio
   • Limite di carico
4. In caso di mancata risposta o di risposta errata, seguire la guida alla risoluzione dei problemi di seguito:

Risoluzione dei problemi

1. I motori girano nella direzione opposta a quanto previsto

   • Regola l'ordine in cui i cavi jumper del prototipo sono collegati sul driver del motore (tutti i pin possono essere scambiati)
   • Il circuito è in corto circuito: controllare i giunti di saldatura e i collegamenti dei cavi di accoppiamento

2. I motori/circuiti non si accendono

   • Il circuito potrebbe non avere abbastanza tensione/corrente per accendersi
   • Verificare la mancanza di una connessione (inclusa l'alimentazione)
3. La luce abilitata alla trasmissione non funziona
   • I LED sono polarizzati, assicurarsi che sia nel giusto orientamento
   • Il LED potrebbe essersi bruciato a causa di corrente/tensione troppo elevate
   • I circuiti non stanno realmente ricevendo segnali, ricontrollare i collegamenti

4. Il trasmettitore/ricevitore radio non è abbastanza potente

   • Verificare se anche altre persone stanno utilizzando i trasmettitori/ricevitori radio
   • Aggiungi un'antenna aggiuntiva (può essere un cavo) per aumentare la connessione
   • Puntare il trasmettitore/ricevitore nella direzione generale l'uno dell'altro, potrebbero essere di bassa qualità