„HackerBoxes 0013“: automobilių sportas: 12 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

AUTOSPORTAS: Šį mėnesį „HackerBox Hackers“tyrinėja automobilių elektroniką. Šioje instrukcijoje yra informacijos apie darbą su „HackerBoxes #0013“. Jei norėtumėte kiekvieną mėnesį gauti tokią dėžutę tiesiai į savo pašto dėžutę, dabar pats laikas užsiprenumeruoti HackerBoxes.com ir prisijungti prie revoliucijos!

Šios „HackerBox“temos ir mokymosi tikslai:

• „NodeMCU“pritaikymas „Arduino“
• 2WD automobilio komplekto surinkimas
• „NodeMCU“prijungimas, norint valdyti 2WD automobilių rinkinį
• „NodeMCU“valdymas per „WiFi“naudojant „Blynk“
• Jutiklių naudojimas autonominei navigacijai
• Darbas su automobilių borto diagnostika (OBD)

„HackerBoxes“yra mėnesio prenumeratos dėžutės paslauga, skirta „pasidaryk pats“elektronikai ir kompiuterinėms technologijoms. Esame mėgėjai, kūrėjai ir eksperimentuotojai. Nulaužk planetą!

1 veiksmas: „HackerBoxes 0013“: dėžutės turinys

• „HackerBoxes“#0013 kolekcinė informacinė kortelė
• 2WD automobilio važiuoklės komplektas
• „NodeMCU WiFi“procesoriaus modulis
• „NodeMCU“variklio skydas
• Variklio skydo trumpiklis
• Baterijų dėžutė (4 x AA)
• HC-SR04 ultragarsinis diapazono jutiklis
• TCRT5000 IR atspindžio jutikliai
• „DuPont“moteriški moteriški megztiniai 10 cm
• Du raudoni lazeriniai moduliai
• Mini-ELM327 borto diagnostika (OBD)
• Išskirtinis lenktynių lipdukas „HackerBoxes“

Kai kurie kiti dalykai, kurie bus naudingi:

• Keturios AA baterijos
• Dvipusė putų juosta arba velcro juostelės
• „microUSB“kabelis
• Išmanusis telefonas ar planšetinis kompiuteris
• Kompiuteris su „Arduino IDE“

Svarbiausia, kad jums reikės nuotykių jausmo, „pasidaryk pats“dvasios ir įsilaužėlių smalsumo. „Hardcore“mėgėjų elektronika ne visada yra lengva, tačiau kai atkakliai ir mėgaujatės nuotykiais, atkakliai ir įgyvendindami savo projektus galite būti patenkinti. Tiesiog kiekvieną žingsnį darykite lėtai, apgalvokite smulkmenas ir nedvejodami prašykite pagalbos.

2 žingsnis: automobilių elektronika ir savaeigiai automobiliai

Automobilių elektronika yra bet kokia elektroninė sistema, naudojama kelių transporto priemonėse. Tai apima kompiuterius, telematiką, automobilių pramogų sistemas ir pan. Automobilių elektronika atsirado dėl poreikio valdyti variklius. Pirmieji buvo naudojami variklio funkcijoms valdyti ir buvo vadinami variklio valdymo blokais (ECU). Kai elektroniniai valdikliai buvo pradėti naudoti daugiau automobilių reikmėms, akronimas ECU įgavo bendresnę „elektroninio valdymo bloko“reikšmę, o tada buvo sukurti specialūs ECU. Dabar ECU yra moduliniai. Du tipai apima variklio valdymo modulius (ECM) arba transmisijos valdymo modulius (TCM). Šiuolaikinis automobilis gali turėti iki 100 ekiu.

Radijo bangomis valdomi automobiliai (R/C automobiliai)-tai lengvieji automobiliai ar sunkvežimiai, kuriuos galima valdyti per atstumą naudojant specializuotą siųstuvą arba nuotolinio valdymo pultą. Terminas „R/C“buvo naudojamas tiek „nuotoliniu būdu valdomam“, tiek „valdomam radijo ryšiu“, tačiau šiandien dažniausiai vartojamas „R/C“reiškia transporto priemones, valdomas radijo dažnio jungtimi.

Savarankiškas automobilis (automobilis be vairuotojo, savarankiškai važiuojantis automobilis, robotas automobilis) yra transporto priemonė, galinti pajusti savo aplinką ir naršyti be žmogaus įsikišimo. Autonominiai automobiliai gali aptikti aplinką naudodamiesi įvairiais metodais, tokiais kaip radaras, lidaras, GPS, odometrija ir kompiuterinis matymas. Pažangios valdymo sistemos interpretuoja jutiminę informaciją, kad nustatytų tinkamus navigacijos kelius, taip pat kliūtis ir atitinkamus ženklus. Autonominiai automobiliai turi valdymo sistemas, galinčias analizuoti jutimo duomenis, kad būtų galima atskirti skirtingus kelyje esančius automobilius, o tai labai naudinga planuojant kelią į norimą kelionės tikslą.

3 žingsnis: „Arduino“, skirtas „NodeMCU“

„NodeMCU“yra atvirojo kodo daiktų interneto platforma. Jame yra programinė įranga, veikianti naudojant „ESP8266 Wi-Fi SoC“iš „Espressif Systems“, ir aparatinė įranga, pagrįsta ESP-12 moduliu.

Dabar „Arduino IDE“galima lengvai išplėsti, kad būtų galima programuoti „NodeMCU“modulius, tarsi jie būtų bet kuri kita „Arduino“kūrimo platforma.

Norėdami pradėti, įsitikinkite, kad turite įdiegtą „Arduino IDE“(www.arduino.cc) ir atitinkamo serijinio USB lusto tvarkykles naudojamame „NodeMCU“modulyje. Šiuo metu daugumoje „NodeMCU“modulių yra „CH340 Serial-USB“lustas. CH340 lustų (WCH.cn) gamintojas turi visų populiarių operacinių sistemų tvarkykles. Peržiūrėkite jų svetainės „Google“vertimo puslapį.

Paleiskite „Ardino IDE“, eikite į nuostatas ir suraskite lauką, kuriame reikia įvesti „Papildomi valdytojo URL“

Įklijuokite šį URL:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Norėdami įdiegti ESP8266 valdybą.

Įdiegę uždarykite IDE ir paleiskite jį iš naujo.

Dabar prijunkite „NodeMCU“modulį prie kompiuterio naudodami „microUSB“kabelį (kaip naudoja dauguma mobiliųjų telefonų ir planšetinių kompiuterių).

Pasirinkite „Arduino IDE“plokštės tipą kaip „NodeMCU 1.0“

Mums visada patinka įkelti ir išbandyti mirksėjimo demonstraciją naujoje „Arduino“plokštėje, kad tik įsitikintume, jog viskas veikia teisingai. „NodeMCU“nėra išimtis, tačiau prieš sudarydami ir įkeldami turite pakeisti LED kaištį iš „pin13“į „pin16“. Įsitikinkite, kad šis greitasis testas veikia tinkamai, prieš pereidamas prie kažko sudėtingesnio naudojant „Arduino NodeMCU“.

Čia yra instrukcija, apimanti „Arduino NodeMCU“sąrankos procesą su įvairiais taikymo pavyzdžiais. Čia šiek tiek nukrypstama nuo tikslo, tačiau, jei įstrigote, gali būti naudinga pažvelgti į kitą požiūrį.

4 žingsnis: 2WD automobilio važiuoklės komplektas

2WD automobilio važiuoklės komplekto turinys:

• Aliuminio korpusas (spalvos skiriasi)
• Du FM90 nuolatinės srovės varikliai
• Du ratai su guminėmis padangomis
• Laisvos eigos ratukas
• Surinkimo įranga
• Montavimo įranga

„FM90 DC“varikliai atrodo kaip mikro servo, nes jie yra įmontuoti į tą patį plastikinį korpusą, kaip ir įprasti mikro servos, tokie kaip FS90, FS90R arba SG92R. Tačiau FM90 nėra servo. FM90 yra nuolatinės srovės variklis su plastikine pavarų dėže.

FM90 variklio greitį kontroliuoja impulsų pločio moduliavimo (PWM) maitinimo laidai. Kryptis valdoma keičiant galios poliškumą, kaip ir bet kurio šepečio nuolatinės srovės variklio atveju. FM90 gali veikti nuo 4 iki 6 voltų nuolatinės srovės. Nors ir mažas, jis pritraukia pakankamai srovės, todėl neturėtų būti varomas tiesiai iš mikrovaldiklio kaiščio. Turi būti naudojamas variklio vairuotojas arba H tiltas.

FM90 nuolatinės srovės variklio specifikacijos:

• Matmenys: 32,3 mm x 12,3 mm x 29,9 mm / 1,3 colio x 0,49 colio x 1,2 colio
• Spline skaičius: 21
• Svoris: 8,4 g
• Greitis be apkrovos: 110 aps / min (4,8 v) / 130 aps / min (6 v.)
• Veikimo srovė (be apkrovos): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• Maksimalus sukimo momentas (4,8 V): 1,3 kg/cm/18,09 uncijos
• Maksimalus sukimo momentas (6v): 1,5 kg/cm/20,86 uncijos/in
• Stabdymo srovė: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

5 žingsnis: automobilio važiuoklė: mechaninis surinkimas

Automobilio važiuoklę galima lengvai surinkti pagal šią schemą.

Atminkite, kad yra du nedideli aparatūros maišeliai. Vienas iš jų apima montavimo įrangą su šešiais žalvariniais 5 mm-M3 atjungikliais kartu su atitinkamais varžtais ir veržlėmis. Ši tvirtinimo įranga gali būti naudinga vėlesniuose valdiklių, jutiklių ir kitų elementų tvirtinimo prie važiuoklės etapuose.

Šiam žingsniui mes naudosime surinkimo įrangą, kurią sudaro:

• Keturi ploni M2x8 varžtai ir mažos atitinkamos veržlės varikliams pritvirtinti
• Keturi storesni M3x10 varžtai ir didesnės atitinkamos veržlės, skirtos ratuko tvirtinimui
• Du PB2.0x8 varžtai su šiurkščiais sriegiais, skirti pritvirtinti ratus prie variklių

Atkreipkite dėmesį, kad FM90 varikliai yra nukreipti taip, kad laidų laidai būtų iš surinktos važiuoklės galo.

6 veiksmas: automobilio važiuoklė: pridėkite maitinimo bloką ir valdiklį

ESP-12E variklio skydo plokštė palaiko tiesioginį „NodeMCU“modulio prijungimą. Variklio skydelyje yra L293DD stūmoklio variklio vairuotojo mikroschema (duomenų lapas). Variklio laidų laidai turi būti prijungti prie variklio skydo A+/A- ir B+/B- varžtų gnybtų (nuėmus jungtis). Akumuliatoriaus laidai turi būti prijungti prie akumuliatoriaus įvesties varžtų gnybtų.

Jei vienas iš ratų sukasi netinkama kryptimi, laidus prie atitinkamo variklio galima sukeisti varžtų gnybtuose arba krypties bitą apversti kodu (kitas žingsnis).

Variklio skydelyje yra plastikinis maitinimo mygtukas, skirtas įjungti akumuliatoriaus įvesties šaltinį. Perjungimo blokas gali būti naudojamas energijai nukreipti į „NodeMCU“iš variklio skydo. Neįdiegę jungiklio bloko, „NodeMCU“gali maitintis iš USB kabelio. Kai sumontuotas trumpiklis (kaip parodyta), akumuliatorius maitina variklius ir taip pat yra varomas į „NodeMCU“modulį.

Variklio skydas ir akumuliatoriaus blokas gali būti pritvirtinti prie važiuoklės, sujungiant varžtų skyles su turimomis angomis aliuminio važiuoklėje. Tačiau mums lengviau juos tiesiog pritvirtinti prie važiuoklės, naudojant dvipusę putplasčio juostą arba lipnias velcro juosteles.

7 žingsnis: automobilio važiuoklė: programavimas ir „Wi-Fi“valdymas

„Blynk“yra platforma su „iOS“ir „Android“programomis, skirtais valdyti „Arduino“, „Raspberry Pi“ir kitą aparatūrą internetu. Tai skaitmeninis prietaisų skydelis, kuriame galite sukurti savo projekto grafinę sąsają tiesiog vilkdami ir numesdami valdiklius. Viską sukonfigūruoti išties paprasta ir iškart pradėsite tvarkytis. „Blynk“pasieks jus internete ir bus pasirengęs jūsų daiktų internetui.

Čia pateiktas „HBcar.ino Arduino“scenarijus rodo, kaip sujungti keturis mygtukus (pirmyn, atgal, dešinėn ir kairėn) „Blynk“projekte, norint valdyti 2WD automobilio važiuoklės variklius.

Prieš kompiliavimą programoje reikia pakeisti tris eilutes:

• „Wi-Fi“SSID (jūsų „Wi-Fi“prieigos taškui)
• „Wi-Fi“slaptažodis (jūsų „Wi-Fi“prieigos taškui)
• „Blynk“autorizacijos ženklas (iš jūsų „Blynk“projekto)

Atkreipkite dėmesį į pavyzdinį kodą, kad L293DD mikroschema ant variklio skydo yra prijungta taip:

• GPIO kaištis 5 variklio A greičiui
• GPIO kaištis 0 variklio A krypčiai
• GPIO kaištis 4 variklio B greičiui
• GPIO kaištis 2 variklio B krypčiai

8 veiksmas: autonominės navigacijos jutikliai: ultragarso diapazono ieškiklis

Ultragarsinis diapazono ieškiklis (duomenų lapas) HC-SR04 gali pateikti matavimus nuo 2 iki 400 cm tikslumu iki 3 mm. HC-SR04 modulį sudaro ultragarsinis siųstuvas, imtuvas ir valdymo grandinė.

Prie HC-SR04 kaiščių pritvirtinus keturis moteriškus-moteriškus megztinius, juostelės apvyniojimas aplink jungtis gali padėti izoliuoti jungtis nuo sutrumpinimo iki aliuminio važiuoklės ir taip pat suteikti lanksčios masės, kad būtų galima įsisukti į angą, esančią priekyje. važiuoklė, kaip parodyta.

Šiame pavyzdyje keturi HC-SR04 kaiščiai gali būti prijungti prie variklio skydo:

• VCC (ant HC-SR04) į VIN (ant variklio skydo)
• Trigeris (ant HC-SR04) iki D6 (ant variklio skydo)
• Aidas (ant HC-SR04) iki D7 (ant variklio skydo)
• GND (ant HC-SR04)-GND (ant variklio skydo)

VIN tiekia apie 6VDC į HC-SR04, kuriam reikia tik 5V. Tačiau atrodo, kad tai veikia gerai. Kitas turimas maitinimo šaltinis (3,3 V) kartais yra pakankamas maitinti HC-SR04 modulį (tikrai pabandykite), tačiau kartais jo nepakanka.

Kai tai bus prijungta, išbandykite pavyzdinį kodą NodeMCUping.ino, kad patikrintumėte HC-SR04 veikimą. Atstumas nuo jutiklio iki bet kurio objekto ant serijinio monitoriaus (9600 plokštės) atspausdinamas centimetrais. Gaukite mūsų liniuotę ir patikrinkite tikslumą. Įspūdinga ar ne?

Dabar, kai turite šią užuominą, pabandykite kažką panašaus į susidūrimo išvengiančią autonominę transporto priemonę:

1. pirmyn, kol atstumas <10 cm
2. sustabdyti
3. apversti nedidelį atstumą (neprivaloma)
4. pasukti atsitiktinį kampą (laiką)
5. pereikite prie 1 veiksmo

Norėdami gauti bendros pagrindinės informacijos, čia rasite mokomąjį vaizdo įrašą, kuriame pateikiama išsami informacija apie HC-SR04 modulio naudojimą.

9 žingsnis: autonominės navigacijos jutikliai: infraraudonųjų spindulių (IR) atspindys

Šviesą atspindinčio jutiklio modulis naudoja TCRT5000 (duomenų lapą) spalvai ir atstumui aptikti. Modulis skleidžia IR šviesą ir tada nustato, ar gauna atspindį. Dėl savo gebėjimo suvokti, ar paviršius yra baltas ar juodas, šis jutiklis dažnai naudojamas eilutėje sekant robotus ir automatiškai registruojant duomenis naudingumo skaitliukuose.

Matavimo atstumas yra nuo 1 mm iki 8 mm, o centrinis taškas yra apie 2,5 mm. Taip pat yra įmontuotas potenciometras jautrumui reguliuoti. IR diodas nuolat skleis IR šviesą, kai modulis bus prijungtas prie maitinimo šaltinio. Kai spinduliuojama infraraudonųjų spindulių šviesa neatsispindi, triodas bus išjungtas, todėl skaitmeninis (D0) išėjimas parodys LOW.

10 žingsnis: lazerio spinduliai

Šie įprasti 5 mW 5 V lazeriniai moduliai gali būti naudojami raudoniems lazerio spinduliams pridėti prie beveik visko, kas turi 5 V galią.

Atminkite, kad šie moduliai gali būti lengvai sugadinti, todėl „HackerBox #0013“yra pora, skirta atsargai sukurti. Būkite atsargūs su lazeriniais moduliais!

11 veiksmas. Automobilio borto diagnostika (OBD)

Borto diagnostika (OBD) yra automobilinis terminas, nurodantis transporto priemonės savidiagnostikos ir ataskaitų teikimo galimybes. OBD sistemos suteikia transporto priemonės savininkui arba remonto specialistui prieigą prie įvairių transporto priemonių posistemių būsenos. Diagnostinės informacijos, prieinamos per OBD, kiekis labai skiriasi nuo tada, kai jis buvo pradėtas teikti praėjusio amžiaus devintojo dešimtmečio pradžioje. Ankstyvosios OBD versijos tiesiog užsidegtų gedimo indikatoriaus lemputę, jei būtų aptikta problema, bet nepateiktų jokios informacijos apie problemos pobūdį. Šiuolaikiniai OBD diegimai naudoja standartizuotą skaitmeninio ryšio prievadą, kad galėtų pateikti duomenis realiuoju laiku, be standartizuotų diagnostinių gedimų kodų arba DTC, kurie leidžia greitai nustatyti ir pašalinti transporto priemonės gedimus.

OBD-II yra pajėgumų ir standartizacijos patobulinimas. OBD-II standartas nurodo diagnostinės jungties tipą ir jo kištuką, galimus elektros signalizacijos protokolus ir pranešimų formatą. Jame taip pat pateikiamas sąrašas transporto priemonių parametrų, kuriuos reikia stebėti, ir kiekvieno jų kodavimo duomenys. Jungtis turi kaištį, kuris maitina nuskaitymo įrankį iš transporto priemonės akumuliatoriaus, todėl nereikia prijungti nuskaitymo įrankio prie maitinimo šaltinio atskirai. OBD-II diagnostikos gedimų kodai yra 4 skaitmenų, prieš juos rašoma raidė: P variklis ir transmisija (jėgos pavara), B kėbulas, C važiuoklė ir U tinklas. Gamintojai taip pat gali prie savo konkretaus OBD-II diegimo pridėti pasirinktinių duomenų parametrų, įskaitant duomenų užklausas realiuoju laiku ir gedimų kodus.

ELM327 yra užprogramuotas mikrovaldiklis, skirtas sąsajai su borto diagnostikos (OBD) sąsaja, randama daugelyje šiuolaikinių automobilių. ELM327 komandų protokolas yra vienas iš populiariausių kompiuterių ir OBD sąsajos standartų, jį taip pat įgyvendina kiti pardavėjai. Originalus ELM327 yra įdiegtas „Microchip Technology“mikrovaldiklyje „PIC18F2480“. ELM327 surenka žemo lygio protokolą ir pateikia paprastą sąsają, kurią galima iškviesti per UART, paprastai naudojant rankinį diagnostikos įrankį arba kompiuterinę programą, prijungtą prie USB, RS-232, „Bluetooth“ar „Wi-Fi“. Tokios programinės įrangos funkcija gali apimti papildomus transporto priemonės prietaisus, pranešti apie klaidų kodus ir išvalyti klaidų kodus.

Nors sukimo momentas tikriausiai yra labiausiai žinomas, yra daug programų, kurias galima naudoti su ELM327.

12 žingsnis: nulaužkite planetą

Dėkojame, kad dalinatės mūsų nuotykiu automobilių elektronikos srityje. Jei jums patiko ši instrukcija ir norėtumėte, kad kas mėnesį į jūsų pašto dėžutę būtų pristatyta tokia elektronikos projektų dėžutė, prisijunkite prie mūsų Prenumeruodami ČIA.

Pasiekite ir pasidalykite savo sėkme komentaruose žemiau ir (arba) „HackerBoxes“„Facebook“puslapyje. Žinoma, praneškite mums, jei turite kokių nors klausimų ar jums reikia pagalbos. Dėkojame, kad esate „HackerBoxes“dalis. Tegul jūsų pasiūlymai ir atsiliepimai ateina. „HackerBoxes“yra JŪSŲ dėžutės. Sukurkime ką nors puikaus!