Trasmettitore RC basato su Arduino stampato in 3D: 25 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo progetto ti mostrerà come ho progettato e costruito un trasmettitore RC basato su Arduino.

Il mio obiettivo per questo progetto era progettare un trasmettitore RC stampabile in 3D che potessi usare per controllare altri progetti Arduino. Volevo che il controller fosse il più permanente possibile, ma volevo anche la possibilità di smontarlo e ridisegnarne parti. Questo progetto è il risultato di alcune settimane di duro lavoro.

Forniture

Per costruire questo controller, avrai bisogno di:

• Joystick analogico x2
• Potenziometro analogico x2
• Display OLED 128x32 da 0,91 pollici x1
• Arduino Nano x1
• Modulo NRF24L01 con antenna x1
• 3 cm x 7 cm perfboard x1
• BRC 18650 Batteria agli ioni di litio da 3,7 v x2
• Custodia per batteria 18650 a 2 celle x1
• AMS1117 3.3 regolatore di tensione x1
• Interruttore a levetta a 3 posizioni x1
• Interruttore a levetta a 2 posizioni x2

Oggetti aggiuntivi:

• Filo multicolore standard 22 gauge
• Filo solido multicolore da 22 gauge
• Intestazioni Pin maschio + femmina
• viti e dadi a testa bombata m3 (lunghezze assortite)
• m2 viti a testa bombata e dadi (lunghezze assortite)
• distanziali m2 (lunghezza assortita)

• Accesso a:

  • stampante 3d
  • Saldatore

Passaggio 1: modello 3D

Ho iniziato modellando il controller in un software di modellazione 3D. Ci sono state alcune cose che ho preso in considerazione durante il processo di progettazione:

• La mia stampante 3D è relativamente piccola, quindi le mie parti dovrebbero essere unite dopo il processo di stampa. Per risolvere questo problema, ho aggiunto dei fori in tutto il design per fissare le parti utilizzando viti m2.
• Volevo riorganizzare facilmente le parti sul mio progetto senza dover ristampare, quindi ho aggiunto fori uniformemente distanziati in cui le parti sarebbero state unite per consentire opportunità di progettazione post-stampa.
• Ho evitato del tutto le sporgenze in questo design, ottenendo stampe di alta qualità.

Questo modello non contiene tutte le parti che compongono il trasmettitore, ma sono incluse tutte le parti necessarie per la stampa 3D. Puoi scaricare il file STEP per questo modello facendo clic su download qui sotto.

*Ho incluso il file.stl per l'enclosure nrf24 per coloro che avevano problemi a dividerlo in tre parti separate.

Passaggio 2: stampa 3D

Questo è un passaggio abbastanza semplice. Dopo che tutte le parti sono state stampate, è possibile iniziare la preparazione per l'assemblaggio delle parti.

Passaggio 3: preparazione per l'assemblaggio: fili

Per consentire modifiche al design di questo progetto, ho saldato le intestazioni dei pin maschio a un'estremità di tutti i fili.

Passaggio 4: preparazione per il montaggio: display OLED

Prima di iniziare l'assemblaggio, sarà necessario preparare alcuni componenti elettronici. La prima cosa da fare è saldare i fili a ciascuno dei pin del componente. (È più facile usare il cavo standard in questa situazione perché è più flessibile e quindi più facile da assemblare.) Il mio display OLED era senza pin-header, quindi ho saldato i cavi direttamente alla scheda breakout. Tuttavia, non fa differenza se si salda o meno alle intestazioni dei pin.

Passaggio 5: preparazione per l'assemblaggio: joystick

Il prossimo passo è saldare i fili ai joystick. In questo caso, ho saldato i fili alle intestazioni dei pin per alcuni motivi:

1. Se avessi rimosso le intestazioni dei pin e saldato ai fori, avrei dovuto far passare i fili attraverso le parti superiori dei fori perché il supporto stampato in 3D è direttamente sotto la scheda di sblocco del joystick.
2. Da quando ho saldato le intestazioni dei pin, i fili scendono verso il basso e rendono più organizzato il lato superiore del trasmettitore.

Ho usato gli stessi colori per gli stessi tipi di pin su entrambi i joystick:

• Rosso per VCC
• Nero per GND
• Blu per VRX
• Giallo per VRY
• Verde per SW

Ciò ha reso più semplice il collegamento dei cavi alle porte appropriate sull'Arduino.

Passaggio 6: preparazione per l'assemblaggio: NRF24L01

Per il modulo NRF24L01, ho rimosso le intestazioni dei pin e saldato direttamente ai fori per avere spazio per la perfboard. Ancora una volta, ho preso nota dei colori che ho usato per ogni pin per riferimento futuro.

Passaggio 7: preparazione per l'assemblaggio: potenziometri

Per i potenziometri, saldare i fili a ciascuno dei tre conduttori. I due cavi esterni sono pin di terra o vcc (non importa in quale ordine) e viene emesso il cavo centrale. Ho saldato un filo rosso e un filo nero ai due cavi esterni e un filo bianco al cavo centrale per entrambi potenziometri.

Passaggio 8: preparazione per il montaggio: interruttori

Prendi l'interruttore a tre posizioni e salda un filo a ciascuna delle intestazioni dei pin. Ho usato il nero per il centro e altri due colori per gli esterni, che ho preso nota per riferimento futuro.

Sugli interruttori a due posizioni ci sono tre intestazioni pin. Utilizzerai solo due di questi. Un filo nero va nel mezzo e un altro filo va su una delle due intestazioni dei pin esterni. Importante: eseguire questa operazione per un solo interruttore.

L'interruttore successivo verrà utilizzato come interruttore on-off. Per ora, salda solo un filo al pin centrale di questo interruttore on-off.

Passaggio 9: preparazione per l'assemblaggio: saldare la custodia della batteria all'interruttore di accensione

Saldare il filo rosso della custodia della batteria a uno dei pin esterni dell'interruttore on-off. Se non l'hai già fatto, saldare un'intestazione del pin sul filo nero della custodia della batteria.

Passaggio 10: preparazione per il montaggio: regolatore di tensione AMS1117

Per questo passaggio avrai bisogno del regolatore AMS1117 da 3,3 volt. Qui, ne ho uno collegato a una scheda breakout progettata per NRF24L01, quindi mostrerò come completare questo passaggio utilizzando questa parte. Se hai solo l'IC AMS1117, ci sono molti tutorial là fuori che possono aiutarti con il cablaggio.

La prima cosa che ho fatto è stata dissaldare tutte le intestazioni dei pin dalla scheda. Ho quindi saldato un filo rosso e nero ai pin corrispondenti.

Continuando con il design non permanente, ho preso una fila di due connettori femmina per pin e li ho collegati alle porte VCC e GND dove si trovava il modulo NRF24L01.

Fatto ciò, puoi passare al passaggio successivo.

Passaggio 11: preparare la scheda Perf: Arduino e intestazioni pin

L'ultima cosa da fare prima del montaggio è preparare il perfboard. Per fare ciò, avrai bisogno dell'Arduino Nano, dei cavi a nucleo solido e delle intestazioni dei pin femmina.

Assicurati che il tuo Arduino Nano abbia le intestazioni dei pin e procedi a saldarlo alla perfboard. Dovrai posizionarlo il più lontano possibile da un lato della scheda per lasciare spazio alle estensioni di connessione, ma vorrai anche lasciare una riga su ciascun lato dell'Arduino per saldare le intestazioni dei pin femmina. Assicurati che il connettore USB sia il più vicino possibile al bordo della scheda. La mia tavola da 3 cm x 7 cm ha 10 fori per 24 fori. Questo mi ha lasciato con due file sul lato sinistro dell'Arduino, una fila sul lato destro e circa nove fori dietro l'Arduino.

Quindi prendi due file di quindici intestazioni pin femmina e saldale accanto all'Arduino. Ho usato intestazioni pin femmina standard ma avrei voluto usare intestazioni impilabili per questo motivo:

Dovrai collegare i cavi sulle intestazioni dei pin ai cavi su Arduino. Se hai utilizzato le intestazioni dei pin standard, sarà necessario un ponte di saldatura per effettuare la connessione, il che è un po' noioso e richiede tempo. Se hai utilizzato le intestazioni di picchettamento, puoi piegare i cavi per toccare i cavi Arduino per rendere l'attività di saldatura molto più semplice

Qualunque sia il modo in cui scegli di farlo, le intestazioni dei pin devono essere collegate alle intestazioni dei pin di Arduino.

Passaggio 12: preparare la scheda Perf: estensioni dei pin

Dopo aver saldato Arduino e le intestazioni dei pin alla scheda, il passaggio successivo consiste nell'estendere i pin 5v e di massa per accogliere tutti i componenti elettrici.

Saldare due file di intestazioni a 10 pin sulla scheda perf all'estremità opposta come l'Arduino con una riga di spazio tra di loro.

Prendi un pezzo di cavo a nucleo solido ed eseguilo dal pin 5V sull'Arduino a una fila di intestazioni pin. Spellare l'isolamento in modo che il filo sia esposto nel punto in cui tocca i cavi sulle intestazioni dei pin. Saldare il filo in posizione.

Fai la stessa cosa tranne che con il pin GND su Arduino e l'altra fila di intestazioni pin.

Fatto ciò, il trasmettitore è pronto per essere assemblato.

Passaggio 13: montaggio: collegare i joystick alla base

Per questo compito, avrai bisogno di otto viti m4 e dei dadi corrispondenti, insieme ad alcune rondelle.

Posiziona i dadi nei fori esagonali sul fondo della parte stampata in 3D mostrata sopra.

Fai scorrere una rondella su ciascuna vite.

Spingi quattro viti M4 nei quattro fori sulla scheda breakout del joystick.

Fai scorrere la parte stampata in 3D dell'offset del joystick per fungere da supporto tra la scheda di sblocco e il supporto del joystick.

Fai scorrere il joystick con le viti nella sua posizione sulla base, tenendo i dadi nelle loro fessure mentre fissi le viti.

Ripetere questo passaggio per l'altro joystick.

Passaggio 14: montaggio: collegare i potenziometri e il display OLED al rack del potenziometro

Far scorrere i potenziometri nelle rispettive posizioni sul rack dei potenziometri. I potenziometri sono forniti con i dadi per serrarli e li ho usati qui per mantenere i potenziometri in posizione. Per serrare i dadi all'interno dell'inserto, ho usato un cacciavite a testa piatta.

Quindi, fai passare i cavi del display OLED attraverso lo slot sul lato sinistro del rack del potenziometro. Stringere il coperchio sul display con alcune viti da m2. Potrebbe essere necessario aggiungere alcune rondelle per sistemare la sporgenza del display.

Fase 15: Assemblaggio: collegare il supporto del potenziometro alla base del joystick

Prendi il rack del potenziometro e fissalo alla base del joystick usando viti m2 in modo che i pin-header del joystick siano rivolti verso il rack.

Passaggio 16: montaggio: collegare la custodia NRF24L01 al rack del potenziometro

La custodia NRF24L01 è composta da tre parti. Prendi la prima parte e fai passare i fili del modulo stesso attraverso l'asola nella parte posteriore. L'estremità anteriore dovrebbe trovarsi nello slot e anche i giunti di saldatura che sporgono dal retro della scheda dovrebbero trovarsi nei rispettivi slot.

Prendi il cappuccio della custodia e allinea i fori in modo che il lato piatto della copertura sia piatto contro la custodia. Far scorrere due viti da m2 attraverso i fori e inserire questo gruppo attraverso i fori sulla cremagliera del potenziometro. Per completare questo passaggio, allineare i fori sul secondo tappo con le viti m2 in modo che la piccola sporgenza parabolica sulla parte anteriore della parte si trovi attorno al cilindro del modulo NRF24L01. Fissalo con due dadi.

Passaggio 17: montaggio: attaccare le maniglie alla base

Prendi entrambe le maniglie e fissale alla base utilizzando viti m2 come mostrato nelle immagini sopra.

Passaggio 18: Assemblaggio: collegare la custodia della batteria alla base

Fissare la custodia della batteria al supporto della batteria con viti m3 svasate.

Fissare il supporto della batteria alla base con viti m2 in modo che l'alloggiamento della batteria si apra verso il basso.

Passaggio 19: montaggio: collegare gli interruttori alle maniglie

Per questo passaggio avrai bisogno di tutti gli interruttori a levetta. Inizia con l'interruttore a levetta a tre posizioni.

Rimuovere il dispositivo di fissaggio dall'interruttore e far scorrere l'interruttore attraverso il foro esagonale sulla maniglia destra. Non è cruciale dove si trova questo interruttore.

Prendere l'interruttore a levetta a due posizioni con due fili e spingerlo attraverso un foro sul lato sinistro della maniglia, fissandolo allo stesso modo dell'interruttore precedente.

Scegli un altro foro sulla maniglia sinistra per collegare l'interruttore a levetta finale a due posizioni, che dovrebbe essere l'interruttore on-off.

Fase 20: Assemblaggio: Fissare il gruppo della scheda Perf alla base del joystick

Utilizzare viti m2 e distanziatori m2 per fissare il supporto per perfboard alla base del joystick. Assicurati che lo slot sul supporto della scheda perf si adatti al modulo NRF24L01. Ancora una volta, potrebbe essere necessario aggiungere alcune rondelle tra il supporto e la base per tenere conto della sporgenza della testa della vite (puoi anche utilizzare l'offset stampato in 3D per questo). Dovrai assicurarti di far scorrere prima le viti m2 più lunghe attraverso i tubi sul supporto, perché non sarai in grado di farlo una volta che il supporto è collegato.

Fase 21: Assemblaggio: collegare la scheda Perf al supporto per scheda Perf

Usa viti m2 per fissare il supporto per perfboard alla perfboard in modo che le intestazioni di Arduino e pin siano rivolte lontano dal supporto. La lunghezza dei tuoi cavi può guidare la direzione in cui punta la porta USB su Arduino.

Passaggio 22: connessioni Arduino

La scelta di questo tipo di trasmettitore si traduce in una parte inferiore apparentemente disorganizzata. Per far sembrare questo un compito meno opprimente, mi sono concentrato su un tipo di connessione alla volta. Ad esempio, ho iniziato collegando tutti i fili GND alla riga estesa per GND sulla scheda perf. Ecco i collegamenti:

Pin digitali:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - Perno esterno dell'interruttore a levetta a 2 posizioni

D7 - Perno esterno dell'interruttore a levetta a 3 posizioni

D8 - Altro pin esterno dell'interruttore a levetta a 3 posizioni

D9 - Pin CE di NRF24L01

D10 - Pin CSN di NRF24L01

D11 - Pin MOSI di NRF24L01

D12 - PIN MISC di NRF24L01

D13 - Pin SCK di NRF24L01

*Nota: questo è il momento in cui la codifica a colori dei cavi sarà utile. L'enclosure NRF24L01 limita la visualizzazione dei nomi dei pin. Quando si codificano i fili a colori, è possibile dire quale pin è quale senza troppi sforzi, rendendo molto più semplice collegare i fili ad Arduino.

Pin analogici:

A0 - Perno centrale del potenziometro 1

A1 - Pin centrale del potenziometro 2

A2 - Joystick2 VRX Pin

A3 - Joystick2 VRY Pin

A4 - Pin OLED SDA (DATI)

A5 - Pin OLED SCL (OROLOGIO)

A6 - Joystick1 Pin VRY

A7 - Joystick1 Pin VRX

Regolatore di tensione (AMS1117):

Collegare il pin di terra del modulo NRF24L01 al pin di terra sul regolatore di tensione. Collegare il pin da 3,3 volt dell'NRF24L01 al regolatore di tensione.

Intestazioni del pin di estensione del pin di terra (collegare tutti questi pin alle intestazioni del pin di terra):

• Perno centrale su interruttore a levetta a 2 posizioni
• Perno centrale su interruttore a levetta a 3 posizioni
• Joystick1 GND Pin
• Perno GND Joystick2
• Potenziometro 1 pin destro
• Potenziometro 2 pin destro
• Pin OLED GND
• GND della custodia della batteria
• GND Pin sul regolatore di tensione

Intestazioni pin di estensione pin 5v (collegare tutti questi pin alle intestazioni pin VCC):

• Joystick1 5v pin
• Joystick2 5v pin
• Potenziometro 1 pin sinistro
• Potenziometro 2 pin sinistro
• Pin OLED VCC
• Pin VCC sul regolatore di tensione

Altri collegamenti:

L'ultimo componente da collegare è l'interruttore on-off. Un cavo dell'interruttore deve essere collegato al terminale positivo sulla custodia della batteria. Il pin centrale sarà collegato al pin VIN su Arduino.

Passaggio 23: codice trasmettitore

Il passaggio finale a questo controller è il codice. Farò una piccola spiegazione per questo codice, ma se desideri una spiegazione più approfondita di come funziona e viene utilizzato esattamente il modulo NRF24l01, visita questo sito:

Comunicazione wireless Arduino - Tutorial NRF24L01

#includere

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // Larghezza display OLED, in pixel #define SCREEN_HEIGHT 32 // Altezza display OLED, in pixel Adafruit_SSD1306 display (SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1); radio RF24 (9, 10); const byte indirizzo[6] = "00001"; dati int[11]; const int onevrx = 7; //variabile per VRX sul joystick 1 const int onevry = 6; //variabile per VRY sul joystick 1 const int twovrx = 2; //variabile per VRX sul joystick 2 const int twovry = 3; //variabile per VRY sul joystick 2 const int pot0Pin = 0; //variabile per pot 1 const int pot1Pin = 1; //variabile per pot 2 const int ASwitch = 6; //variabile per interruttore a levetta a due posizioni const int BSwitch1 = 8; //variabile per la posizione uno dei tre interruttori a levetta const int BSwitch2 = 7; //variabile per la posizione tre di un interruttore a levetta a tre posizioni const int CButton = 2; //variabile per pulsante opzionale 1 const int DButton = 3; //variabile per pulsante opzionale 2 int oneX; int unoY; int dueX; int dueY; int pot0; int pot1; void setup() { Serial.begin(9600); radio.begin(); radio.openWritingPipe(indirizzo); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.stopListening(); pinMode(ASwitch, INPUT_PULLUP); // imposta APin sulla modalità di output pinMode(BSwitch1, INPUT_PULLUP); // imposta BPin in modalità di output pinMode(BSwitch2, INPUT_PULLUP); // imposta CPin in modalità di output pinMode(CButton, INPUT_PULLUP); // imposta DPin in modalità di output pinMode(DButton, INPUT_PULLUP); display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); ritardo(1000); display.clearDisplay(); display.setTextSize(.25); display.setTextColor(BIANCO); display.setCursor(0, 0); display.print("Accendi"); display.display(); ritardo(10); } void loop() { oneX = analogRead(onevrx); unoY = analogRead(uno); dueX = analogRead(twovrx); dueY = analogRead(twovry); pot0 = analogRead(pot0Pin); pot1 = analogRead(pot1Pin); dati[0] = unoX; dati[1] = unoY; dati[2] = dueX; dati[3] = dueY; data[4] = pot0; dati[5] = pot1; data[6] = digitalRead(ASwitch); data[7] = digitalRead(BSwitch1); data[8] = digitalRead(BSwitch2); data[9] = digitalRead(CButton); data[10] = digitalRead(DButton); radio.write(&data, sizeof(data)); //invia i dati al destinatario delay(100); display.clearDisplay(); display.setTextSize(.25); display.setTextColor(BIANCO); display.setCursor(5, 5); display.println(data[4]); display.print("Potenza di ricezione"); //aggiungere qualsiasi informazione aggiuntiva che si desidera visualizzare sull'OLED qui display.display(); }

Passaggio 24: codice ricevitore

#includere

#include #include radio RF24(9, 10); //cns, ce // definisce l'oggetto da controllare NRF24L01 const byte address[6] = "00001"; // definisce l'indirizzo di comunicazione che dovrebbe corrispondere al trasmettitore int data[11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // definisce l'array utilizzato per salvare i dati di comunicazione void setup() { radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, indirizzo); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.startListening(); //imposta come ricevitore Serial.begin(9600); } void loop() { if (radio.available()) { radio.read(&data, sizeof(data)); //stampa alcuni punti dati dal controller al monitor seriale Serial.print(data[0]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(data[1]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(data[2]); Serial.print("\t\t"); Serial.print(data[3]); Serial.println(""); } //Ancora una volta, questo è solo l'esempio di codice base per il modulo ricevitore.

Passo 25: Conclusione

Puoi controllare praticamente qualsiasi progetto Arduino con questo controller e il suo design consente ancora più modifiche. Potresti decidere di volere due potenziometri aggiuntivi invece di un display OLED (se desideri il file STEP di un rack di 4 potenziometri, posso inviartelo. Basta fare un commento con la richiesta). O forse desideri aggiungere alcuni pulsanti al design. Dipende interamente da te.

Se hai domande, commenti o dubbi, non esitare a chiedere.

Grazie per aver dedicato del tempo a leggere questi 24 passaggi. Spero che tu sia stato in grado di imparare qualcosa o avere qualche nuova idea su cosa si può realizzare con una stampante 3D e un Arduino.

Secondo classificato all'Arduino Contest 2020