Maverick - Voiture de communication bidirectionnelle télécommandée : 17 étapes (avec photos)

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

Salut tout le monde, je suis Razvan et bienvenue dans mon projet "Maverick".

J'ai toujours aimé les choses télécommandées, mais je n'ai jamais eu de voiture RC. J'ai donc décidé d'en construire un qui puisse faire un peu plus que simplement bouger. Pour ce projet, nous utiliserons des pièces accessibles à tous ceux qui ont un magasin d'électronique à proximité ou peuvent acheter des choses sur Internet.

Je suis actuellement à bord d'un navire et je n'ai pas accès à différents types de matériaux et d'outils, donc ce projet n'inclura pas d'imprimante 3D, de CNC ou d'appareils sophistiqués (même je pense que ce sera très utile mais je ne avoir accès à un tel équipement), cela se fera avec des outils beaucoup plus simples disponibles. Ce projet se veut simple et amusant.

Comment ça marche?

Maverick est une voiture RC qui utilise le module LRF24L01 pour envoyer et recevoir des données depuis et vers la télécommande.

Il peut mesurer la température et l'humidité de sa zone et envoyer les données à la télécommande pour les afficher sur un graphique. Il peut également mesurer la distance par rapport aux objets et obstacles environnants, en envoyant les informations de portée à afficher.

Par une simple pression sur un bouton il peut aussi être autonome, et dans ce mode il évitera les obstacles et il décidera où aller en fonction de la mesure prise par le capteur à ultrasons.

Alors commençons à construire.

Étape 1: Pièces requises pour la télécommande

- Contrôleur Arduino Micro (j'ai utilisé un Arduino Uno pour mon contrôleur);

- Émetteur-récepteur radio NRF24L01 (il sera utilisé pour la communication bidirectionnelle entre la voiture et la télécommande)

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (utilisé pour afficher les données du véhicule, il permettra à l'opérateur de visualiser les paramètres mesurés par les capteurs de la voiture sur un graphique);

- Joystick (pour le contrôle du véhicule, ou le contrôle du servo du véhicule);

- Deux LED de couleurs différentes (j'ai choisi le rouge et le vert pour l'indication des modes de fonctionnement);

- Condensateurs 10 microF;

- 2 boutons poussoirs (pour la sélection des modes de fonctionnement);

- Diverses résistances;

- Planche à pain;

- Fils de connexion;

- Trombone (comme aiguille du graphique);

- Boîte à chaussures en carton (pour le cadre)

- Élastiques

Étape 2: Pièce requise pour le Maverick

- Micro-contrôleur Arduino (j'ai utilisé et Arduino Nano);

- Émetteur-récepteur radio NRF24L01 (il sera utilisé pour la communication sans fil bidirectionnelle entre la voiture et la télécommande);

- Pilote de moteur L298 (le module pilotera réellement les moteurs électriques de la voiture);

- Capteur DHT11 (capteur de température et d'humidité);

- 2 x moteurs électriques avec engrenage et roues;

- Capteur à ultrasons HC-SR04 (capteur qui donnera la capacité de détecter les objets autour et d'éviter les obstacles);

- Tower Pro Micro Servo 9g SG90 (permettra l'orientation du capteur à ultrasons afin qu'il puisse mesurer la portée dans différentes directions);

- LED blanche (pour l'éclairage, j'ai utilisé un ancien capteur de couleur qui est grillé mais les LED fonctionnent toujours);

- Condensateurs 10 microF;

- Planche à pain;

- Fils de connexion;

- Planche à pince A4 comme cadre du véhicule;

- Quelques roues d'une ancienne imprimante;

- Du ruban adhésif double face;

- Attaches de dossier pour fixer les moteurs au châssis;

- Élastiques

Les outils utilisés:

- Pinces

- Tournevis

- Appuie deux fois

- Élastiques

- Cutter

Étape 3: Quelques détails sur certains des matériaux:

Module L298:

Les broches Arduino ne peuvent pas être directement connectées aux moteurs électriques car le microcontrôleur ne peut pas gérer les ampères requis par les moteurs. Nous devons donc connecter les moteurs à un pilote de moteur qui sera contrôlé par le micro-contrôleur Arduino.

Nous devrons être capables de contrôler les deux moteurs électriques qui déplacent la voiture dans les deux sens, afin que la voiture puisse avancer et reculer et aussi pouvoir se diriger.

Pour faire tout ce qui précède, nous aurons besoin d'un pont en H qui est en fait un réseau de transistors qui permet de contrôler le flux de courant vers les moteurs. Le module L298 est exactement cela.

Ce module nous permet également de faire fonctionner les moteurs à différentes vitesses en utilisant les broches ENA et ENB avec deux broches PWM d'Arduino, mais pour ce projet afin d'épargner deux broches PWM nous ne contrôlerons pas la vitesse des moteurs, seulement la direction donc les cavaliers pour les broches ENA et ENB resteront en place.

Module NRF24L01:

Il s'agit d'un émetteur-récepteur couramment utilisé qui permet une communication sans fil entre la voiture et la télécommande. Il utilise la bande 2,4 GHz et peut fonctionner avec des débits en bauds de 250 kbps jusqu'à 2 Mbps. S'il est utilisé dans un espace ouvert et avec un débit en bauds inférieur, sa portée peut atteindre jusqu'à 100 mètres, ce qui le rend parfait pour ce projet.

Le module est compatible avec le Micro-contrôleur Arduino mais il faut faire attention à l'alimenter à partir de broche 3.3V et non à partir de 5V sinon vous risquez d'endommager le module.

Capteur DHT 11:

Ce module est un capteur très bon marché et facile à utiliser. Il fournit des lectures numériques de température et d'humidité, mais vous aurez besoin d'une bibliothèque Arduino IDE pour l'utiliser. Il utilise un capteur d'humidité capacitif et une thermistance pour mesurer l'air ambiant et envoie un signal numérique sur la broche de données.

Étape 4: Configuration des connexions pour Maverick

Connexions non-conformistes:

Module NRF24L01 (broches)

VCC - Arduino Nano 3V3

GND - Arduino Nano GND

CS - Arduino Nano D8

CE - Arduino Nano D7

MOSI - Arduino Nano D11

SCK-Arduino Nano D13

MISO - Arduino Nano D12

IRQ Non utilisé

Module L298N (broches)

IN1 - Arduino Nano D5

IN2 - Arduino Nano D4

IN3 - Arduino Nano D3

IN4 - Arduino Nano D2

ENA - a cavalier en place -

ENB - a un cavalier en place -

DHT11

Rail VCC 5V de la maquette

GND GND rail de la maquette

S D6

Capteur à ultrasons HC-SR04

Rail VCC 5V de la maquette

GND GND rail de la maquette

Trig - Arduino Nano A1

Écho - Arduino Nano A2

Tour Pro Micro Servo 9g SG90

GND (fil de couleur marron) Rail GND de la maquette

Rail VCC (fil de couleur rouge) 5V de la maquette

Signal (fil de couleur orange) - Arduino Nano D10

Lumière LED - Arduino Nano A0

Planche à pain

Rail 5V - Arduino Nano 5V

Rail GND - Arduino Nano GND

Au départ, j'ai inséré l'Arduino Nano dans la maquette, avec la connexion USB à l'extérieur pour un accès plus facile plus tard.

- Broche Arduino Nano 5V sur le rail 5V de la maquette

-Broche Arduino Nano GND sur le rail GND de la planche à pain

Module NRF24L01

- GND du module va au GND du rail de la maquette

- VCC va à la broche Arduino Nano 3V3. Attention à ne pas connecter le VCC au 5V de la maquette car vous risquez de détruire le module NRF24L01

- La broche CSN va à l'Arduino Nano D8;

- La broche CE va à l'Arduino Nano D7;

- La broche SCK va à l'Arduino Nano D13;

- La broche MOSI va à l'Arduino Nano D11;

- La broche MISO va à l'Arduino Nano D12;

- La broche IRQ ne sera pas connectée. Attention si vous utilisez une carte différente de l'Arduino Nano ou de l'Arduino Uno, les broches SCK, MOSI et MISO seront différentes.

- J'ai également attaché un condensateur de 10µF entre le VCC et le GND du module pour ne pas avoir de problèmes avec l'alimentation du module. Ce n'est pas obligatoire si vous utilisez le module à puissance minimale, mais comme j'ai lu sur Internet, de nombreux projets ont eu des problèmes avec cela.

- Vous devrez également télécharger la bibliothèque RF24 pour ce module. Vous pouvez le trouver sur le site suivant:

Module L298N

- Pour les broches ENA et ENB j'ai laissé les cavaliers connectés car je n'ai pas besoin de contrôler la vitesse des moteurs, afin de ménager deux broches numériques PWM sur l'Arduino Nano. Ainsi, dans ce projet, les moteurs fonctionneront toujours à pleine vitesse, mais au final, les roues ne tourneront pas trop vite à cause de l'engrenage des moteurs.

- La broche IN1 va à l'Arduino Nano D5;

- La broche IN2 va à l'Arduino Nano D4;

- La broche IN3 va à l'Arduino Nano D3;

- La broche IN4 va à l'Arduino Nano D2;

- Le + de la batterie ira sur le slot 12V;

- Le – de la batterie ira sur la fente GND et sur le rail GND de la maquette;

- Si vous utilisez une batterie puissante (12V maximum), vous pouvez alimenter l'Arduino Nano du slot 5V à la broche Vin, mais je n'ai qu'une batterie 9V donc j'en ai utilisé une pour les moteurs uniquement et une pour alimenter l'Arduino Nano et les capteurs.

- Les deux moteurs vont être connectés aux slots à droite et à gauche du module. Au départ, peu importe comment vous les connecterez, cela peut être ajusté plus tard à partir du code Arduino ou uniquement en commutant les fils entre eux lorsque nous testerons le véhicule.

Module DHT11

- Les broches du module s'adaptent parfaitement à la planche à pain. Ainsi, la broche - va au rail GND.

- La broche Signal va à Arduino Nano D6;

- La broche VCC va sur le rail de la planche à pain 5V.

Module de capteur à ultrasons HC-SR04

- La broche VCC va au rail 5V de la maquette;

- La broche GND au rail GND de la maquette;

- La broche Trig à l'Arduino Nano A1;

- La broche Echo à l'Arduino Nano A2;

- Le module à ultrasons sera fixé au servomoteur avec un double ruban adhésif ou/et avec des élastiques afin de pouvoir mesurer des distances à différents angles par rapport à la direction longitudinale du véhicule. Cela sera utile lorsqu'en mode Autonome le véhicule mesurera la distance à droite, puis à gauche et il décidera où tourner. Vous pourrez également contrôler le servo afin de trouver les différentes distances dans différentes directions du véhicule.

Tour Pro Micro Servo 9g SG90

- Le fil marron au rail GND de la maquette

- Le fil rouge au rail 5V de la maquette

- Le fil orange vers l'Arduino Nano D10;

LED

- La LED sera alimentée par la broche A0. J'ai utilisé un ancien capteur de couleur qui est grillé mais les LED fonctionnent toujours et le fait d'en être 4 sur le petit panneau est parfait pour éclairer le chemin du véhicule. Si vous n'utilisez qu'une seule LED, vous devez utiliser une résistance de 330Ω en série avec la LED pour ne pas la brûler.

Félicitations, les connexions du véhicule sont faites.

Étape 5: Connexions à distance Maverick:

Module NRF24L01 (broches)

VCC-Arduino Uno broche 3V3

GND - Arduino Uno broche GND

CS - Arduino Uno broche D8

CE - Arduino Uno broche D7

MOSI - Arduino Uno broche D11

SCK - Arduino Uno broche D13

MISO - Arduino Uno broche D12

IRQ Non utilisé

Manette

GND GND rail de la maquette

Rail VCC 5V de la maquette

VRX-Arduino Uno broche A3

VRY - Arduino Uno broche A2

Tour Pro Micro Servo 9g SG90

GND (fil de couleur marron) Rail GND de la maquette

Rail VCC (fil de couleur rouge) 5V de la maquette

Signal (fil de couleur orange) - Arduino Uno broche D6

LED rouge - Arduino Uno broche D4

LED verte - Arduino Uno broche D5

Bouton poussoir autonome - Arduino Uno pin D2

Bouton de gamme - Arduino Uno broche D3

Planche à pain

Rail 5V - broche Arduino Uno 5V

Rail GND - broche Arduino Uno GND

Comme j'utilise pour le contrôleur un Arduino Uno, j'ai attaché l'Uno à une planche à pain avec des élastiques afin de ne pas bouger.

- Arduino Uno sera alimenté par une pile 9V via la prise jack;

- Broche Arduino Uno 5V sur le rail 5V de la maquette;

-Broche Arduino Uno GND au rail GND de la planche à pain;

Module NRF24L01

- GND du module va au GND du rail de la maquette

- VCC va à la broche Arduino Uno 3V3. Attention à ne pas connecter le VCC au 5V de la maquette car vous risquez de détruire le module NRF24L01

- La broche CSN va à l'Arduino Uno D8;

- La broche CE va à l'Arduino Uno D7;

- La broche SCK va à l'Arduino Uno D13;

- La broche MOSI va à l'Arduino Uno D11;

- La broche MISO va à l'Arduino Uno D12;

- La broche IRQ ne sera pas connectée. Attention si vous utilisez une carte différente de l'Arduino Nano ou de l'Arduino Uno, les broches SCK, MOSI et MISO seront différentes.

- J'ai également attaché un condensateur de 10µF entre le VCC et le GND du module pour ne pas avoir de problèmes avec l'alimentation du module. Ce n'est pas obligatoire si vous utilisez le module à puissance minimale, mais comme j'ai lu sur Internet, de nombreux projets ont eu des problèmes avec cela.

Module de manette de jeu

- Le module joystick se compose de 2 potentiomètres donc il est très similaire avec les connexions;

- Broche GND au rail GND de la maquette;

- Broche VCC au rail 5V de la maquette;

- Broche VRX à la broche Arduino Uno A3;

- Broche VRY à la broche Arduino Uno A2;

Tour Pro Micro Servo 9g SG90

- Le fil marron au rail GND de la maquette

- Le fil rouge au rail 5V de la maquette

- Le fil orange vers l'Arduino Uno D6;

LED

- La LED rouge sera connectée en série avec une résistance de 330Ω à la broche D4 de l'Arduino Uno;

- La LED verte sera connectée en série avec une résistance de 330Ω à la broche D5 de l'Arduino Uno;

Boutons poussoir

- Les boutons poussoirs serviront à sélectionner le mode de fonctionnement du véhicule;

- Le bouton poussoir autonome sera connecté à la broche D2 de l'Arduino Uno. Le bouton doit être tiré vers le bas avec une résistance de 1k ou 10k, la valeur n'est pas importante.

- Le bouton poussoir de gamme sera connecté à la broche D3 de l'Arduino Uno. Idem, le bouton doit être abaissé avec une résistance de 1k ou 10k.

Voilà, nous avons maintenant connecté toutes les parties électriques.

Étape 6: Construire le cadre de la télécommande

Le cadre de la télécommande est en fait fabriqué à partir d'une boîte à chaussures en carton. Bien sûr, d'autres matériaux feront mieux, mais dans mon cas, les matériaux que je peux utiliser sont limités. J'ai donc utilisé une boîte en carton.

J'ai d'abord coupé les côtés extérieurs de la couverture et obtenu trois parties comme sur la photo.

Ensuite, j'ai pris les deux plus petits morceaux et je les ai collés ensemble avec du ruban adhésif double.

La troisième partie la plus longue viendra perpendiculairement à eux, formant un cadre en forme de «T».

La partie supérieure (horizontale) sera utilisée pour le graphique et la partie inférieure (verticale) sera utilisée pour les composants électriques, afin que tout se colle. Lorsque nous ferons le graphique, nous couperons la partie supérieure pour l'adapter au papier millimétré.

Étape 7: Création du graphique pour la télécommande

Bien sûr, dans cette étape, ce sera bien si vous avez un écran LCD (16, 2) pour que les données fournies par le véhicule soient affichées. Mais dans mon cas, je n'en ai pas, j'ai donc dû trouver un autre moyen d'afficher les données.

J'ai décidé de faire un petit graphique avec une aiguille à partir d'un servomoteur, un trombone (utilisé comme une aiguille) qui indiquera les valeurs mesurées par les capteurs du véhicule et une feuille de traçage radar, ou vous pouvez utiliser un papier millimétré polaire (Papiers millimétrés téléchargeable sur Internet).

Les paramètres mesurés par les capteurs seront convertis en degrés pour le servomoteur. Parce que le servomoteur n'est pas de la meilleure qualité j'ai limité son mouvement de 20° à 160° (20° signifiant 0 valeur de paramètre mesurée et 160° signifiant la valeur de paramètre maximum qui peut être affichée par exemple 140 cm).

Tout cela peut être ajusté à partir du code Arduino.

Pour le graphique, j'ai utilisé une feuille de traçage radar, que j'ai coupée en deux après l'avoir légèrement modifiée à l'aide de Windows Paint and Snipping Tool.

Après avoir modifié la feuille de traçage radar pour l'adapter à la télécommande, j'ai tracé les lignes reliant le centre de la feuille de traçage au cercle extérieur pour faciliter les lectures.

L'arbre de rotation du servomoteur doit être aligné avec le centre de la feuille de traçage.

J'ai étiré et modifié le trombone pour l'adapter au bras du servomoteur.

Ensuite, le plus important est de « calibrer » le graphique. Ainsi, pour différentes valeurs des paramètres mesurés, l'aiguille du graphique doit indiquer la valeur d'angle correcte. J'ai fait cela en allumant la télécommande et le Maverick, et en mesurant différentes distances avec le capteur à ultrasons tout en prenant les valeurs du moniteur série pour être sûr que ce que le graphique pointe est correct. Après quelques repositionnements du servo et quelques flexions de l'aiguille, le graphique montrait les valeurs mesurées des paramètres appropriés.

Une fois que tout est attaché au cadre en forme de "T", j'ai imprimé et collé avec du ruban adhésif double l'organigramme de sélection de mode afin de ne pas confondre avec le paramètre affiché par le graphique.

Enfin, la télécommande est terminée.

Étape 8: Construire le châssis Maverick

Tout d'abord, je dois remercier mon bon ami Vlado Jovanovic pour avoir consacré du temps et des efforts à la construction du châssis, de la carrosserie et de l'ensemble de la conception du cadre du Maverick.

Le châssis est fabriqué à partir d'un presse-papiers en carton, qui a été découpé en forme octogonale vers l'avant avec beaucoup d'efforts à l'aide d'un cutter, la seule chose disponible autour. La forme octogonale abritera les pièces électroniques. Le support de presse-papiers a été utilisé comme support pour les roues arrière.

Une fois la planche coupée, elle a été recouverte d'un ruban argenté (ruban anti-éclaboussures) pour lui donner un aspect plus agréable.

Les deux moteurs ont été fixés comme sur les photos à l'aide de double ruban adhésif et d'attaches de dossier modifiées. Deux trous ont été percés de chaque côté du châssis pour permettre le passage des câbles moteurs afin d'atteindre le module L298N.

Étape 9: Construire les panneaux latéraux du cadre

Comme mentionné précédemment, toute la coque extérieure du Maverick est en carton. Les panneaux latéraux ont été découpés au cutter, mesurés et travaillés afin de s'adapter au châssis.

Certaines caractéristiques de conception ont été appliquées pour une meilleure apparence et un treillis métallique a été riveté sur la partie intérieure des panneaux pour une similitude d'apparence de réservoir.

Étape 10: Construire les supports avant et arrière pour le cadre

Les supports avant et arrière ont pour but de fixer les panneaux latéraux à l'avant et à l'arrière de la voiture. Le support avant a aussi pour fonction d'accueillir la lumière (dans mon cas le capteur de couleur cassé).

Les dimensions des supports avant et arrière, vous pouvez les trouver dans les images ci-jointes, ainsi que les modèles pour savoir comment couper le support et où et quels côtés plier et coller plus tard.

Étape 11: Construire le capot supérieur du cadre

Le capot supérieur doit contenir tout à l'intérieur et pour un meilleur design, j'ai fait quelques lignes sur le côté arrière afin que l'électronique à l'intérieur de la voiture puisse être vue. De plus, le couvercle supérieur est conçu de manière à pouvoir être retiré afin de remplacer les piles.

Toutes les pièces ont été attachées les unes aux autres avec des boulons et des écrous comme sur la photo.

Étape 12: Assemblage du cadre de carrosserie

Étape 13: Montage des moteurs sur le châssis

Les deux moteurs ont été fixés comme sur les photos à l'aide de double ruban adhésif et d'attaches de dossier modifiées. Deux trous ont été percés de chaque côté du châssis pour permettre le passage des câbles moteurs afin d'atteindre le module L298N.

Étape 14: Montage de l'électronique sur le châssis

Comme alimentation, j'ai utilisé deux piles 9V comme étant les plus adaptées une fois disponibles. Mais pour les monter sur le châssis, j'ai dû fabriquer un support de batterie qui maintiendra les batteries en place pendant que la voiture se déplacera et qui sera également facile à retirer au cas où il faudrait remplacer les batteries. J'ai donc refait un support de batterie à partir de carton et l'ai attaché au châssis avec une attache de dossier modifiée.

Le module L298N a été installé à l'aide de 4 entretoises.

La planche à pain a été fixée sur le châssis à l'aide de double ruban adhésif.

Le capteur à ultrasons était fixé aux servomoteurs à l'aide d'un double ruban et de quelques élastiques.

Eh bien maintenant, tous les composants électroniques sont en place.

Étape 15: montage du cadre de carrosserie sur le châssis

Étape 16: Comment utiliser le Maverick

Maverick peut fonctionner en 4 modes et cela sera indiqué par les deux LED de la télécommande (rouge et verte).

1. Contrôle manuel (humidité). Initialement, lorsque le véhicule est allumé, il sera en commande manuelle. Cela signifie que Maverick sera contrôlé manuellement à partir de la télécommande à l'aide du joystick. Les deux LED seront éteintes sur la télécommande indiquant que nous sommes en mode manuel. La valeur affichée sur le graphique de la télécommande sera l'HUMIDITÉ de l'air autour de Maverick.

2. Contrôle manuel (température). Lorsque la LED verte et la LED rouge sont allumées. Cela signifie que Maverick sera contrôlé manuellement à partir de la télécommande à l'aide du joystick. Dans ce mode, la lumière sera également allumée. La valeur affichée sur le graphique de la télécommande sera la TEMPÉRATURE de l'air autour de Maverick en degrés C.

3. Mode autonome. Lorsque le bouton poussoir automatique est enfoncé, la LED rouge s'allume, indiquant le mode autonome. Dans ce mode, Maverick commence à se déplacer tout seul en évitant les obstacles et en décidant où tourner en fonction des informations reçues du capteur à ultrasons. Dans ce mode, la valeur affichée sur le graphique de la télécommande sera la distance mesurée pendant le déplacement.

4. Mode de mesure de portée. Lorsque le bouton Range est enfoncé, la LED verte s'allume, indiquant que Maverick est en mode Range. Maintenant, le Maverick ne bougera pas. Le joystick va maintenant contrôler le servomoteur attaché au capteur à ultrasons. Afin de mesurer la distance entre le véhicule et les différents objets qui l'entourent, il suffit de déplacer le joystick et de diriger le capteur à ultrasons vers l'objet. La valeur de la distance vers l'objet sera affichée sur le graphique de la télécommande en cm.

Pour allumer et éteindre la lumière LED sur le Maverick, vous devez avoir les deux LED sur la télécommande allumée (pour la lumière allumée) ou éteinte (pour la lumière éteinte).

Étape 17: Code Arduino

Vous pouvez trouver les codes pour la télécommande et pour Maverick ci-joint.

C'est tout pour mon projet Maverick. J'espère que vous l'aimez et merci d'avoir regardé et de voter pour elle si vous l'aimez.