Émetteur RC basé sur Arduino imprimé en 3D : 25 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce projet vous montrera comment j'ai conçu et construit un émetteur RC basé sur Arduino.

Mon objectif pour ce projet était de concevoir un émetteur RC imprimable en 3D que je pourrais utiliser pour contrôler d'autres projets Arduino. Je voulais que le contrôleur soit aussi permanent que possible, mais je voulais aussi pouvoir le démonter et en redessiner certaines parties. Ce projet est le résultat de quelques semaines de travail acharné.

Fournitures

Pour construire ce contrôleur, vous aurez besoin de:

• Joystick analogique x2
• Potentiomètre analogique x2
• Écran OLED 128x32 0,91 pouces x1
• Arduino Nano x1
• Module NRF24L01 avec antenne x1
• Panneau perforé de 3 cm x 7 cm x1
• Batterie Li-ion BRC 18650 3,7 v x2
• Boîtier de batterie 2 cellules 18650 x1
• Régulateur de tension AMS1117 3.3 x1
• Interrupteur à bascule à 3 positions x1
• Interrupteur à bascule à 2 positions x2

Eléments supplémentaires:

• Fil multicolore standard de calibre 22
• Fil à âme pleine multicolore de calibre 22
• En-têtes de broche mâle + femelle
• Vis et écrous à tête cylindrique m3 (longueur assortie)
• m2 vis à tête cylindrique et écrous (longueur assortie)
• m2 entretoises (longueur assortie)

• Accès à:

  • Imprimante 3D
  • Fer à souder

Étape 1: modèle 3D

J'ai commencé par modéliser le contrôleur dans un logiciel de modélisation 3D. Il y a eu quelques éléments que j'ai pris en considération pendant le processus de conception:

• Mon imprimante 3D est relativement petite, mes pièces devraient donc être jointes après le processus d'impression. Pour résoudre ce problème, j'ai ajouté des trous dans toute la conception pour fixer les pièces à l'aide de vis m2.
• Je voulais réorganiser facilement les pièces de ma conception sans avoir à réimprimer, j'ai donc ajouté des trous uniformément espacés où les pièces seraient jointes pour permettre des opportunités de conception post-impression.
• J'ai évité complètement les surplombs dans cette conception, ce qui a permis d'obtenir des impressions de haute qualité.

Ce modèle ne contient pas toutes les pièces qui composent l'émetteur, mais toutes les pièces nécessaires à l'impression 3D sont incluses. Vous pouvez télécharger le fichier STEP pour ce modèle en cliquant sur télécharger ci-dessous.

* J'ai inclus le fichier.stl pour le boîtier nrf24 pour ceux qui avaient du mal à le diviser en trois parties distinctes.

Étape 2: Impression 3D

C'est une étape assez simple. Une fois que toutes les pièces ont été imprimées, vous pouvez commencer la préparation pour l'assemblage des pièces.

Étape 3: Préparation pour l'assemblage: Fils

Afin de permettre des modifications à la conception de ce projet, j'ai soudé des en-têtes de broches mâles à une extrémité de tous les fils.

Étape 4: Préparation de l'assemblage: écran OLED

Avant de commencer l'assemblage, vous devrez préparer quelques-uns des composants électroniques. La première chose à faire est de souder les fils à chacune des broches du composant. (Il est plus facile d'utiliser le fil standard dans cette situation car il est plus flexible et donc plus facile à assembler.) Mon écran OLED était sans embases, j'ai donc soudé les fils directement sur la carte de dérivation. Cependant, cela ne fait aucune différence que vous soudiez ou non aux en-têtes des broches.

Étape 5: Préparation pour l'assemblage: Joysticks

L'étape suivante consiste à souder les fils aux joysticks. Dans ce cas, j'ai soudé les fils aux en-têtes de broches pour plusieurs raisons:

1. Si j'avais retiré les en-têtes des broches et soudé aux trous, j'aurais dû faire passer les fils par le haut des trous car le support imprimé en 3D se trouve directement sous la carte de dérivation du joystick.
2. Depuis que j'ai soudé aux en-têtes des broches, les fils tombent vers le bas et rendent le côté supérieur de l'émetteur plus organisé.

J'ai utilisé les mêmes couleurs pour les mêmes types de broches sur les deux joysticks:

• Rouge pour VCC
• Noir pour GND
• Bleu pour VRX
• Jaune pour VRY
• Vert pour SW

Cela a facilité la connexion des fils aux ports appropriés de l'Arduino.

Étape 6: Préparation pour l'assemblage: NRF24L01

Pour le module NRF24L01, j'ai retiré les en-têtes des broches et soudé directement aux trous afin d'avoir de la place pour le perfboard. Encore une fois, j'ai pris note des couleurs que j'ai utilisées pour chaque broche pour référence future.

Étape 7: Préparation pour l'assemblage: Potentiomètres

Pour les potentiomètres, soudez les fils à chacun des trois fils. Les deux fils extérieurs sont soit des broches de terre, soit des broches vcc (peu importe dans quel ordre) et le fil du milieu est sorti. J'ai soudé un fil rouge et un fil noir aux deux fils extérieurs et un fil blanc au fil central pour les deux potentiomètres.

Étape 8: Préparation pour l'assemblage: Commutateurs

Prenez l'interrupteur à trois positions et soudez un fil à chacun des en-têtes de broche. J'ai utilisé du noir pour le milieu et deux autres couleurs pour les extérieurs, dont j'ai pris note pour référence future.

Sur les deux commutateurs de position, il y a trois en-têtes de broche. Vous n'en utiliserez que deux. Un fil noir va au milieu et un autre fil va sur l'un des deux en-têtes de broche extérieurs. Important: faites cela pour un seul commutateur.

L'interrupteur suivant sera utilisé comme interrupteur marche-arrêt. Pour l'instant, soudez uniquement un fil à la broche centrale de cet interrupteur marche-arrêt.

Étape 9: Préparation pour l'assemblage: soudez le boîtier de la batterie à l'interrupteur marche-arrêt

Soudez le fil rouge du boîtier de la batterie à l'une des broches extérieures de l'interrupteur marche-arrêt. Si vous ne l'avez pas déjà fait, soudez une tête de broche sur le fil noir du boîtier de la batterie.

Étape 10: Préparation pour l'assemblage: Régulateur de tension AMS1117

Pour cette étape, vous aurez besoin du régulateur AMS1117 3,3 volts. Ici, j'en ai un attaché à une carte de dérivation conçue pour le NRF24L01, je vais donc montrer comment terminer cette étape à l'aide de cette partie. Si vous n'avez que le circuit intégré AMS1117, il existe de nombreux tutoriels qui peuvent vous aider avec le câblage.

La première chose que j'ai faite a été de dessouder tous les en-têtes de broches de la carte. J'ai ensuite soudé un fil rouge et noir aux broches correspondantes.

Poursuivant la conception non permanente, j'ai pris une rangée de deux en-têtes de broches femelles et les ai attachés aux ports VCC et GND où le module NRF24L01 serait assis.

Une fois que vous avez fait cela, vous pouvez passer à l'étape suivante.

Étape 11: Préparez la carte de performances: Arduino et en-têtes de broche

La dernière chose à faire avant l'assemblage est de préparer le perfboard. Pour ce faire, vous aurez besoin de l'Arduino Nano, des fils à âme solide et des en-têtes de broches femelles.

Assurez-vous que votre Arduino Nano a des en-têtes de broches et procédez à la soudure sur le perfboard. Vous voudrez le placer aussi loin que possible d'un côté de la carte pour laisser de la place aux extensions de connexion, mais vous voudrez également laisser une rangée de chaque côté de l'Arduino pour souder les en-têtes de broche femelles. Assurez-vous que le connecteur USB est aussi près que possible du bord de la carte. Ma planche de 3 cm x 7 cm est de 10 trous par 24 trous. Cela m'a laissé deux rangées sur le côté gauche de l'Arduino, une rangée sur le côté droit et environ neuf trous derrière l'Arduino.

Ensuite, prenez deux rangées de quinze en-têtes de broches femelles et soudez-les à côté de l'Arduino. J'ai utilisé des en-têtes à broches femelles standard, mais j'aurais aimé utiliser des en-têtes d'empilage pour cette raison:

Vous devrez connecter les fils des en-têtes de broches aux fils de l'Arduino. Si vous avez utilisé les en-têtes de broches standard, un pont de soudure devra être établi pour la connexion, ce qui est un peu fastidieux et prend du temps. Si vous avez utilisé les en-têtes de jalonnement, vous pouvez plier les fils pour toucher les fils Arduino pour rendre la tâche de soudage beaucoup plus facile

Quelle que soit la manière dont vous choisissez de procéder, les en-têtes de broches doivent être connectés aux en-têtes de broches Arduino.

Étape 12: Préparez le tableau de performances: extensions de broches

Une fois que vous avez soudé les en-têtes Arduino et broches à la carte, l'étape suivante consiste à étendre les broches 5v et de terre pour accueillir tous les composants électriques.

Soudez deux rangées d'en-têtes à 10 broches sur la carte de perforation à l'extrémité opposée comme l'Arduino avec une rangée d'espace entre eux.

Prenez un morceau de fil à âme pleine et faites-le passer de la broche 5V de l'Arduino à une rangée d'en-têtes de broche. Dénudez l'isolant de manière à ce que le fil soit exposé là où il touche les fils des embases à broches. Soudez le fil en place.

Faites la même chose, sauf avec la broche GND sur l'Arduino et l'autre rangée d'en-têtes de broches.

Une fois cela fait, l'émetteur est prêt à être assemblé.

Étape 13: Assemblage: Fixez les joysticks à la base

Pour cette tâche, vous aurez besoin de huit vis m4 et des écrous correspondants, ainsi que de quelques rondelles.

Placez les écrous dans les trous hexagonaux au bas de la pièce imprimée en 3D illustrée ci-dessus.

Glissez une rondelle sur chaque vis.

Enfoncez quatre vis m4 dans les quatre trous de la carte de dérivation du joystick.

Faites glisser la pièce imprimée en 3D décalée du joystick pour agir comme une entretoise entre le panneau de dérivation et le support du joystick.

Faites glisser le joystick avec des vis à sa place sur la base, en tenant les écrous dans leurs fentes pendant que vous serrez les vis.

Répétez cette étape pour l'autre joystick.

Étape 14: Assemblage: Fixez les potentiomètres et l'écran OLED au rack de potentiomètres

Faites glisser les potentiomètres à leur place sur le support de potentiomètre. Les potentiomètres que j'ai sont venus avec des écrous pour les serrer, et je les ai utilisés ici pour maintenir les potentiomètres en place. Pour serrer les écrous à l'intérieur de l'encart, j'ai utilisé un tournevis à tête plate.

Ensuite, faites passer les fils de l'écran OLED dans la fente sur le côté gauche du rack de potentiomètre. Serrez le couvercle sur l'écran avec quelques vis m2. Vous devrez peut-être ajouter quelques rondelles pour tenir compte de la saillie de l'écran.

Étape 15: Assemblage: Fixez le support de potentiomètre à la base du joystick

Prenez le support de potentiomètre et fixez-le à la base du joystick à l'aide de vis m2 de sorte que les têtes de broche du joystick soient tournées à l'opposé du support.

Étape 16: Assemblage: Fixez le boîtier NRF24L01 au rack de potentiomètre

Le boîtier NRF24L01 est composé de trois parties. Prenez la première partie et faites passer les fils du module lui-même à travers la fente à l'arrière. L'extrémité avant doit reposer dans la fente et les joints de soudure dépassant de l'arrière de la carte doivent également se trouver dans leur fente respective.

Prenez le capuchon du boîtier et alignez les trous de sorte que le côté plat du couvercle soit à plat contre le boîtier. Glissez deux vis m2 dans les trous et placez cet ensemble dans les trous du support de potentiomètre. Pour terminer cette étape, alignez les trous du deuxième capuchon avec les vis m2 de sorte que la petite saillie parabolique à l'avant de la pièce repose autour du cylindre du module NRF24L01. Serrez-le avec deux écrous.

Étape 17: Assemblage: Fixez les poignées à la base

Prenez les deux poignées et fixez-les à la base à l'aide de vis m2 comme indiqué dans les images ci-dessus.

Étape 18: Assemblage: Fixez le boîtier de la batterie à la base

Fixez le boîtier de la batterie au support de batterie avec des vis fraisées m3.

Fixez le support de batterie à la base avec des vis m2 de sorte que le boîtier de la batterie s'ouvre vers le bas.

Étape 19: Assemblage: Fixez les commutateurs aux poignées

Pour cette étape, vous aurez besoin de tous les interrupteurs à bascule. Commencez par l'interrupteur à bascule à trois positions.

Retirez l'attache de l'interrupteur et faites glisser l'interrupteur à travers le trou hexagonal sur la poignée droite. L'emplacement de cet interrupteur n'est pas crucial.

Prenez l'interrupteur à bascule à deux positions avec deux fils et poussez-le à travers un trou sur le côté gauche de la poignée, en le fixant de la même manière que l'interrupteur précédent.

Choisissez un autre trou sur la poignée gauche pour fixer le dernier interrupteur à bascule à deux positions, qui devrait être l'interrupteur marche-arrêt.

Étape 20: Assemblage: Fixez l'assemblage de la carte de perforation à la base du joystick

Utilisez des vis m2 et des entretoises m2 pour fixer le support de panneau perforé à la base du joystick. Assurez-vous que la fente sur le support de carte de perforation s'adapte autour du module NRF24L01. Encore une fois, vous devrez peut-être ajouter quelques rondelles entre le support et la base pour tenir compte de la saillie de la tête de vis (vous pouvez également utiliser le décalage imprimé en 3D pour cela). Assurez-vous de faire d'abord glisser les vis m2 plus longues dans les tubes du support, car vous ne pourrez pas le faire une fois le support fixé.

Étape 21: Assemblage: Fixez le panneau de perforation au support de panneau de perforation

Utilisez des vis m2 pour fixer le support de perfboard au perfboard de sorte que l'Arduino et les en-têtes des broches soient tournés à l'opposé du support. La longueur de vos fils peut orienter la direction vers laquelle pointe le port USB de l'Arduino.

Étape 22: Connexions Arduino

Le choix de cette conception d'émetteur se traduit par un dessous apparemment désorganisé. Pour que cela semble être une tâche moins écrasante, je me suis concentré sur un type de connexion à la fois. Par exemple, j'ai commencé par connecter tous les fils GND à la rangée étendue pour GND sur la carte de perf. Voici les connexions:

Épingles numériques:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - Broche extérieure de l'interrupteur à bascule à 2 positions

D7 - Broche extérieure de l'interrupteur à bascule à 3 positions

D8 - Autre broche extérieure de l'interrupteur à bascule à 3 positions

D9 - Broche CE de NRF24L01

D10 - Broche CSN de NRF24L01

D11 - Broche MOSI de NRF24L01

D12 - Broche DIVERS de NRF24L01

D13 - Broche SCK de NRF24L01

*Remarque: C'est à ce moment-là que le codage couleur de vos fils sera utile. Le boîtier NRF24L01 limite votre vue sur les noms des broches. Lorsque vous codez les fils par couleur, vous pouvez déterminer quelle broche est laquelle sans trop d'effort, ce qui facilite grandement la connexion des fils à l'Arduino.

Broches analogiques:

A0 - Broche centrale du potentiomètre 1

A1 - Broche centrale du potentiomètre 2

A2 - Broche Joystick2 VRX

A3 - Joystick2 VRY Pin

A4 - Broche OLED SDA (DONNÉES)

A5 - Broche OLED SCL (HORLOGE)

A6 - Joystick1 VRY Pin

A7 - Broche Joystick1 VRX

Régulateur de tension (AMS1117):

Connectez la broche de masse du module NRF24L01 à la broche de masse du régulateur de tension. Connectez la broche 3,3 volts du NRF24L01 au régulateur de tension.

Embases de broche d'extension de broche de terre (connectez toutes ces broches aux en-têtes de broche de terre):

• Goupille centrale sur l'interrupteur à bascule à 2 positions
• Goupille centrale sur l'interrupteur à bascule à 3 positions
• Joystick1 GND Broche
• Joystick2 GND Broche
• Potentiomètre 1 broche droite
• Potentiomètre 2 broche droite
• Broche OLED GND
• GND du boîtier de la batterie
• Broche GND sur le régulateur de tension

En-têtes de broche d'extension de broche 5v (connectez toutes ces broches aux en-têtes de broche VCC):

• Joystick1 broche 5v
• Joystick2 broche 5v
• Potentiomètre 1 broche gauche
• Potentiomètre 2 broche gauche
• Broche OLED VCC
• VCC Pin sur le régulateur de tension

Autres connexions:

Le dernier composant à connecter est l'interrupteur marche-arrêt. Un fil de l'interrupteur doit être connecté à la borne positive du boîtier de la batterie. La broche centrale sera connectée à la broche VIN sur l'Arduino.

Étape 23: Code de l'émetteur

La dernière étape de ce contrôleur est le code. Je vais faire une petite explication pour ce code, mais si vous souhaitez une explication plus approfondie du fonctionnement et de l'utilisation du module NRF24l01, visitez ce site:

Communication sans fil Arduino - Tutoriel NRF24L01

#comprendre

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // Largeur d'affichage OLED, en pixels #define SCREEN_HEIGHT 32 // Hauteur d'affichage OLED, en pixels Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1); radio RF24 (9, 10); adresse d'octet const[6] = "00001"; données int[11]; const int onevrx = 7; //variable pour VRX sur joystick 1 const int onevry = 6; //variable pour VRY sur le joystick 1 const int twovrx = 2; //variable pour VRX sur joystick 2 const int twovry = 3; //variable pour VRY sur joystick 2 const int pot0Pin = 0; //variable pour le pot 1 const int pot1Pin = 1; //variable pour pot 2 const int ASwitch = 6; //variable pour interrupteur à bascule à deux positions const int BSwitch1 = 8; //variable pour la position 1 de l'interrupteur à bascule à trois positions const int BSwitch2 = 7; //variable pour la position trois de l'interrupteur à bascule à trois positions const int CButton = 2; //variable pour le bouton poussoir optionnel 1 const int DButton = 3; //variable pour le bouton poussoir optionnel 2 int oneX; entier unY; int deuxX; int deuxY; int pot0; int pot1; void setup() { Serial.begin(9600); radio.begin(); radio.openWritingPipe(adresse); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.stopListening(); pinMode(ASwitch, INPUT_PULLUP); // définit APin sur le mode de sortie pinMode(BSwitch1, INPUT_PULLUP); // définit BPin sur le mode de sortie pinMode(BSwitch2, INPUT_PULLUP); // définit CPin sur le mode de sortie pinMode(CButton, INPUT_PULLUP); // définit DPin sur le mode de sortie 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("Mise sous tension"); display.display(); retard(10); } boucle vide() { oneX = analogRead(onevrx); unY = analogRead(onevry); twoX = analogRead(twovrx); deuxY = analogRead(twovry); pot0 = analogRead(pot0Pin); pot1 = analogRead(pot1Pin); données[0] = unX; données[1] = unY; données[2] = deuxX; data[3] = deuxY; données[4] = pot0; données[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)); //envoyer les données au récepteur delay(100); display.clearDisplay(); display.setTextSize(.25); display.setTextColor(BLANC); display.setCursor(5, 5); display.println(données[4]); display.print("Recevoir l'alimentation"); // ajoutez toute information supplémentaire que vous voudriez afficher sur l'OLED ici display.display(); }

Étape 24: Code du récepteur

#comprendre

#include #include radio RF24 (9, 10); //cns, ce // définir l'objet à contrôler NRF24L01 const byte address[6] = "00001"; // définir l'adresse de communication qui doit correspondre à l'émetteur int data[11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // définit le tableau utilisé pour enregistrer les données de communication void setup() { radio.begin(); radio.openReadingPipe(0, adresse); radio.setPALevel(RF24_PA_MIN); radio.startListening(); //défini comme récepteur Serial.begin(9600); } boucle vide() { if (radio.available()) { radio.read(&data, sizeof(data)); //impression de quelques points de données du contrôleur vers le moniteur série 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(""); } //Encore une fois, il ne s'agit que de l'exemple de code de base pour le module récepteur.

Étape 25: Conclusion

Vous pouvez contrôler pratiquement n'importe quel projet Arduino avec ce contrôleur, et sa conception permet encore plus de modifications. Vous pouvez décider de vouloir deux potentiomètres supplémentaires au lieu d'un écran OLED (si vous souhaitez le fichier STEP d'un rack de 4 potentiomètres, je peux vous l'envoyer. Faites simplement un commentaire avec la demande). Ou peut-être souhaitez-vous ajouter quelques boutons-poussoirs au design. Cela dépend entièrement de vous.

Si vous avez des questions, des commentaires ou des préoccupations, n'hésitez pas à demander.

Merci d'avoir pris le temps de lire ces 24 étapes. J'espère que vous avez pu apprendre quelque chose ou avoir de nouvelles idées sur ce qui peut être accompli avec une imprimante 3D et un Arduino.

Finaliste du concours Arduino 2020