RC-betriebenes elektrisches Spielzeugauto - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Von: Peter Tran 10ELT1

Dieses Tutorial beschreibt den Theorie-, Design-, Herstellungs- und Testprozess für ein ferngesteuertes (RC) angetriebenes elektrisches Spielzeugauto mit den HT12E/D-IC-Chips. Die Tutorials beschreiben die drei Phasen des Autodesigns:

1. Angebundenes Kabel
2. Infrarotsteuerung
3. Radiofrequenzsteuerung

Ein Abschnitt zur Fehlerbehebung ist ebenfalls verfügbar, um häufig auftretende Probleme zu lösen.

Lieferungen

Basis-Auto-Kit

1x Linienfolgeroboter-Kit (LK12070)

Angebundene Kabelphase

• 1x Prototyping-Breadboard
• Steckbrett-Überbrückungskabel
• HT12E IC-Chip (mit Sockel)
• HT12E IC-Chip (mit Sockel)
• 1x 1MΩ Widerstand
• 4x Tastenschalter
• 1x 47kΩ Widerstand
• 4x LED
• Energieversorgung

Infrarot-Übertragungsphase

• 1x Infrarotsender (ICSK054A)
• 1x Infrarot-Empfänger (ICSK054A)

Funkübertragungsphase

• 1x 433MHz RC-Sender
• 1x 433MHZ RC-Empfänger

Integration in Basis Car Kit

• 2x Prototyp-Leiterplatte
• 1x L298N Motortreiber

Schritt 1: Den HT12E/D-IC-Chip verstehen

Die IC-Chips HT12E und HT12E werden zusammen für Fernsteuerungssystemanwendungen verwendet, um Daten über Funk zu senden und zu empfangen. Sie können 12 Informationsbits codieren, die aus 8 Adressbits und 4 Datenbits bestehen. Jeder Adress- und Dateneingang ist extern programmierbar oder über Schalter eingespeist.

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss ein Paar HT12E/D-Chips mit demselben Adress-/Datenformat verwendet werden. Der Decoder empfängt die serielle Adresse und die Daten, die von einem Träger unter Verwendung eines HF-Übertragungsmediums übertragen werden, und gibt nach der Verarbeitung der Daten eine Ausgabe an die Ausgangspins aus.

Beschreibung der HT12E-Pin-Konfiguration

Pins 1-8: Adresspins zum Konfigurieren der 8 Adressbits, die 256 verschiedene Kombinationen ermöglichen.

Pin 9: Erdungsstift

Pins 10-13: Datenpins zum Konfigurieren der 4 Datenbits

Pin 14: Sendefreigabe-Pin, fungiert als Schalter, um die Übertragung von Daten zu ermöglichen

Pin 15-16: Oszilloskop OUT/IN bzw. erfordert 1M Ohm Widerstand

Pin 17: Datenausgangspin, an dem die 12-Bit-Informationen ausgegeben werden

Pin 18: Stromeingangspin

Beschreibung der HT12D-Pin-Konfiguration

Pins 1-8: Adresspins, müssen zur Konfiguration des HT12E passen

Pin 9: Erdungsstift

Pins 10-13: Datenpins

Pin 14: Dateneingangspin

Pins 15-16: Oszilloskop IN/OUT bzw. erfordert 47k Ohm Widerstand

Pin 17: Gültiger Übertragungs-Pin, dient als Indikator für den Empfang von Daten

Pin 18: Stromeingangspin

Warum wird der Encoder HT12E verwendet?

Der HT12E wird aufgrund seiner Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Benutzerfreundlichkeit häufig in Fernsteuerungssystemen verwendet. Viele Smartphones kommunizieren mittlerweile über das Internet, aber die meisten Smartphones verfügen immer noch über ein HT12E, um Internetüberlastungen zu vermeiden. Während das HT12E die Adresse zum Senden mit den übertragenen Daten verwendet, ist seine Sicherheit mit 256 möglichen Kombinationen von 8-Bit immer noch sehr begrenzt. Da ein Signal gesendet wird, ist es unmöglich, den Sender zu verfolgen, wodurch die Signaladresse von jedem erraten werden kann. Diese Adressbeschränkung macht den Einsatz des HT12E nur auf kürzere Distanzen geeignet. Bei geringerer Entfernung können sich Sender und Empfänger gegenseitig sehen, wie z. B. die TV-Fernbedienung, Home Security usw. Bei kommerziellen Produkten können einige Fernbedienungen andere als „Universalfernbedienung“ersetzen. Da sie für eine kürzere Distanz ausgelegt sind, haben viele Geräte der Einfachheit halber denselben Adresseingang.

Schritt 2: Aufbau des Basis-Auto-Kits

Das Basisauto-Kit für dieses Projekt stammt aus einem Line-Following-Roboter-Kit. Konstruktions- und Fertigungsschritte finden Sie unter folgendem Link:

Das Basis-Auto-Kit wird schließlich mit den HT12E/D-IC-Chips zu einem RC-gesteuerten Auto umgebaut.

Schritt 3: Angebundene Kabelphase

1. Verwenden Sie ein Prototyping-Steckbrett und Prototyping-Überbrückungskabel.
2. Befolgen Sie das obige schematische Diagramm, um die Komponenten zu montieren und mit dem Steckbrett zu verbinden. Beachten Sie, dass die einzige Verbindung zwischen den beiden ICs Pin 17 am HT12E bis Pin 14 am HT12D ist.
3. Testen Sie das Design, indem Sie sicherstellen, dass die an den HT12D angeschlossenen LEDs leuchten, wenn der entsprechende Schalter am HT12E gedrückt wird. Hilfe bei häufigen Problemen finden Sie im Abschnitt Fehlerbehebung.

Vorteile eines kabelgebundenen Setups

1. Zuverlässig und stabil, da keine Gefahr von Fremdkörpern als Störung besteht
2. Relativ günstig
3. Einfache und unkomplizierte Einrichtung und Fehlerbehebung
4. Nicht anfällig für Rückschlüsse durch andere externe Quellen

Nachteile eines kabelgebundenen Setups

1. Unpraktisch für Datenübertragung über große Entfernungen
2. Die Kosten werden bei einer Übertragung mit großer Reichweite deutlich höher
3. Schwierig zu verlagern oder an andere Orte zu verschieben
4. Der Bediener muss sich in unmittelbarer Nähe des Senders und des Empfängers aufhalten
5. Reduzierte Flexibilität und Mobilität der Nutzung

Schritt 4: Infrarot-Übertragungsphase

1. Trennen Sie das direkt angebundene Kabel von Pin 17 des HT12E, schließen Sie den Ausgangspin eines Infrarotsenders an und schließen Sie den Sender an die Stromversorgung an.
2. Trennen Sie das direkt angebundene Kabel von Pin 14 des HT12 D, schließen Sie den Eingangspin eines Infrarotempfängers an und schließen Sie den Empfänger an die Stromversorgung an.
3. Testen Sie das Design, indem Sie sicherstellen, dass die an den HT12D angeschlossenen LEDs leuchten, wenn der entsprechende Schalter am HT12E gedrückt wird. Hilfe bei häufigen Problemen finden Sie im Abschnitt Fehlerbehebung.

Vorteile einer Infrarot-Übertragungseinrichtung

1. Sicher für kurze Distanzen durch die Anforderung der Sichtverbindung
2. Infrarotsensor korrodiert oder oxidiert im Laufe der Zeit nicht
3. Kann ferngesteuert werden
4. Erhöhte Einsatzflexibilität
5. Erhöhte Nutzungsmobilität

Nachteile einer Infrarot-Übertragungseinrichtung

1. Kann keine harten/festen Gegenstände wie Wände oder sogar Nebel durchdringen
2. Infrarot bei hoher Leistung kann die Augen schädigen
3. Weniger effektiv als ein direkter kabelgebundener Aufbau
4. Erfordert eine spezielle Frequenznutzung, um Störungen durch eine externe Quelle zu vermeiden
5. Erfordert eine externe Stromquelle zum Betrieb des Senders

Schritt 5: Funkübertragungsphase

1. Trennen Sie den Infrarotsender vom Strom und Pin 17 des HT12E, verbinden Sie den Ausgangspin des 433 MHz Funksenders. Schließen Sie den Sender auch an Masse und Strom an.
2. Trennen Sie den Infrarotempfänger vom Strom und Pin 14 des HT12D, verbinden Sie die Datenpins des 433 MHz Funkempfängers. Verbinden Sie den Empfänger außerdem mit Masse und Strom.
3. Testen Sie das Design, indem Sie sicherstellen, dass die an den HT12D angeschlossenen LEDs leuchten, wenn der entsprechende Schalter am HT12E gedrückt wird. Hilfe bei häufigen Problemen finden Sie im Abschnitt Fehlerbehebung.

Vorteile einer Funkübertragungsanlage

1. Erfordert keine Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger
2. Unempfindlich gegen Störungen durch helle Lichtquellen
3. Einfach und einfach zu bedienen
4. Kann ferngesteuert werden
5. Erhöht die Flexibilität

Nachteile eines Funkübertragungsaufbaus

1. Kann anfällig für Überschneidungen von Benutzern anderer Funkübertragungssysteme in der Nähe sein
2. Endliche Anzahl von Frequenzen
3. Mögliche Störungen durch andere Radiosender, zB: Radiosender, Rettungsdienste, LKW-Fahrer

Schritt 6: Prototyp Funksender

1. Übertragen Sie die Komponenten für den Funksender vom Prototyping-Breadboard auf eine Prototyping-Platine.
2. Löten Sie die Komponenten mit Bezug auf das Diagramm aus Schritt drei.
3. Verwenden Sie feste Zinndrähte, um den Stromkreis miteinander zu verbinden, und verwenden Sie ummantelte Drähte, wo Überlappungen auftreten, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Schritt 7: Prototyp Funkempfänger

1. Übertragen Sie die Komponenten für den Funkempfänger vom Prototyping-Breadboard auf eine Prototyping-Platine.
2. Löten Sie die Komponenten mit Bezug auf das Diagramm aus Schritt drei.
3. Verwenden Sie feste Zinndrähte, um den Stromkreis miteinander zu verbinden, und verwenden Sie ummantelte Drähte, wo Überlappungen auftreten, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Schritt 8: Prototyp-Motortreiber

1. Löten Sie die männlichen Buchsen an die Anschlüsse: IN1-4 und Motoren A-B, um einfache Einstellungen während des Tests zu ermöglichen, wie im obigen Diagramm gezeigt.
2. Löten Sie eine Buchse an den Minus- und Pluspol, wie im obigen Diagramm gezeigt.

Was ist ein Motortreiber? Ein Motorcontroller fungiert als Vermittler zwischen den IC-Chips, Batterien und Motoren des Autos. Es ist notwendig, einen zu haben, da der HT12E-Chip normalerweise nur etwa 0,1 Ampere Strom zum Motor liefern kann, während der Motor mehrere Ampere benötigt, um erfolgreich zu funktionieren.

Schritt 9: Integration mit Basis-Auto-Kit

Die folgenden Schritte dienen dazu, das Base Car Kit in ein funktionsfähiges RC Car umzuwandeln.

1. Trennen Sie den Akku des Fahrzeugs vom Stromkreis.
2. Löten Sie Prototyp-Überbrückungskabel an jeden Motoranschluss und verbinden Sie sie gemäß dem Diagramm in Schritt 8 mit dem Motortreiber.
3. Löten Sie das Stromkabel für den Funkempfänger und den Motortreiber an den jetzt abgetrennten Akku.
4. Verbinden Sie die Ausgangspins des HT12D (Pins 10-13) mit den entsprechenden Headern des Moter-Treibers gemäß dem Diagramm in Schritt 8.
5. Versorgen Sie den Funksender mit einem tragbaren USB-Akku.

Schritt 10: Testen und Fehlerbehebung

Testen

1. Nach jeder Bauphase sollte die Eingabe in den HT12E eine Reaktion des HT12D auslösen (dh entweder LEDs leuchten oder Motoren drehen).

2. So steuern Sie das Auto mit der Funksendersteuerung:

   • Vorwärts fahren: linken und rechten Motor nach vorne halten
   • Rückwärts fahren: Halten Sie sowohl den linken als auch den rechten Motor nach hinten
   • Links abbiegen: rechten Motor nach vorne und linken Motor nach hinten halten
   • Rechts abbiegen: Linken Motor nach vorne und rechten Motor nach hinten halten

3. Spezifische Leistungsmerkmale, die getestet werden können, sind:

   • Geschwindigkeit
   • Reichweite (von Funksender/Empfänger)
   • Reaktionszeit
   • Zuverlässigkeit
   • Beweglichkeit
   • Ausdauer (Akkulaufzeit)
   • Fähigkeit, in verschiedenen Gelände- und Oberflächentypen/Bedingungen zu arbeiten
   • Betriebstemperaturgrenzen
   • Tragfähigkeitsgrenze
4. Sollte keine oder eine falsche Reaktion auftreten, befolgen Sie die folgende Anleitung zur Fehlerbehebung:

Fehlerbehebung

1. Motoren drehen sich in die entgegengesetzte Richtung als beabsichtigt

   • Passen Sie die Reihenfolge an, in der die Prototyp-Überbrückungskabel am Motortreiber angeschlossen sind (alle Pins können umgeschaltet werden)
   • Der Stromkreis ist kurzgeschlossen: Überprüfen Sie die Lötstellen und die Überbrückungskabelverbindungen

2. Motoren/Stromkreise schalten sich nicht ein

   • Der Stromkreis hat möglicherweise nicht genug Spannung/Strom zum Einschalten
   • Auf fehlende Verbindung prüfen (einschließlich Strom)

3. Sendelicht funktioniert nicht

   • LEDs sind polarisiert, achten Sie auf die richtige Ausrichtung
   • Die LED ist möglicherweise aufgrund von zu hohem Strom / zu hoher Spannung durchgebrannt
   • Die Schaltkreise empfangen wirklich keine Signale, überprüfen Sie die Verbindungen erneut

4. Funksender/-empfänger ist nicht stark genug

   • Prüfen Sie, ob andere Personen die Funksender/Empfänger gerade auch nutzen
   • Fügen Sie eine zusätzliche Antenne (kann ein Draht sein) hinzu, um die Verbindung zu verstärken
   • Richten Sie den Sender/Empfänger in die allgemeine Richtung zueinander, sie können von geringer Qualität sein