2021年3月15日 星期一

[自走車] 輕型多功能自走車組裝說明

本自走車使用一個輕型小車底盤,底盤雖然小但卻可以做到所有功能都完備,真所謂的麻雀雖小五臟俱全。


小車的動力系統使用 2 個 TT減速馬達,並且搭配 1 只萬向輪,電池組是固定在底盤下方,如此可讓底盤上方騰出更多空間,讓玩家裝置 Arduino 開發板、擴展板以及各式各樣的感測器模組。

小車搭配了超音波避障模組,可以做到主動避開前方障礙物自動前進。它同時也搭配了紅外線循跡模組,可以做到循線前進的功能。

另外,如果不想讓它自動行走,也可以使用手機透過藍牙遙控車子。使用紅外線遙控也是另一項選擇,透過紅外線遙控器發射訊號,車體上的紅外線接收模組在接收訊號後即可做出相對應的動作,如此就變成了一台遙控車。


準備材料

為將創客精神普及大眾,我們堅持使用市售一般零件材料,您可以自行到各大購物平台購買,也可到下面賣場購買:

露天 自走車套件


準備工具

1. 烙鐵 + 焊錫
2. M2/M3 十字起子
3. 斜口鉗
4. 尖嘴鉗
5. 鑷子


組裝步驟

Step1 把 DC5521 公插頭和電池盒焊接好。
焊接前須先將 DC5521 公插頭的塑膠外殼和鐵件轉開,將電線穿過塑膠外殼後再焊接。焊接後,用尖嘴鉗將鐵件末端夾緊電線,以防拉扯鬆脫。



焊接後鎖緊插頭。


本車預設使用 2 只 14500 鋰電池,如果您覺得鋰電池危險,也可以使用下方的 9V 電源線為小車供電。但因為此車體較小,您需要考慮如何固定 9V 電池。



Step2 取出 4 條公公頭杜邦線,移除其中一端的塑料殼,把他們分別焊上馬達銅片。焊接後,用電工膠帶或束帶固定,以避免不小心拉扯電線損壞到馬達銅片。需製作 2 組。




Step3 用 3 只 M3*8 螺絲將 M3*10 尼龍柱固定到底盤上。



Step4 用 2 只固定片和 2 支 M3 長螺絲螺帽將馬達固定到底盤上。需固定 2 組馬達。
提醒您:電源線應朝車體內部放置。





Step5  用 2 只 M2*8 螺絲將電池盒固定到底盤上。
提醒您:須注意螺絲方向,以避免電池無法放進去。



Step6  先把 Nano 開發板插進擴展板(需注意方向,方向錯誤會燒毀),再用 3 只 M3*6 螺絲將擴展板固定到底盤上的尼龍柱。



Step7  用 2 只 M3*10 螺絲、螺帽將 L9110S 馬達驅動模組固定到底盤上。



Step8  用 4 只 M3*6 螺絲將 4 支 M3*12 尼龍柱固定到萬向輪上。



Step9  用 4 只 M3*8 螺絲將方向輪固定到底盤上。



Step10  先將超音波模組插入固定架。再用 M3*6 螺絲將 M3*25 尼龍柱固定到 紅外線循跡模組上。





Step11  用 2 只 M3*12 螺絲將超音波模組和循跡模組一起固定到底盤上。




或是單獨把循跡模組固定到底盤另一端也可以,如下圖。



Step12  安裝紅外線接收模組,如果是藍牙套件,請略過此步驟。
用 M2*10 螺絲和墊片將紅外線接收模組固定到底盤上。並用 3 根母母頭杜邦線連接紅外線接收模組與擴展板。接腳如下:(如果不熟悉擴展板功能或腳位,請先詳閱擴展板說明」。)

擴展板  紅外線接收模組
     V                   +
     G                   -
     D2                 S


Step13  安裝藍牙模組,如果是紅外線套件,請略過此步驟。
使用 4 根母母頭頭杜邦線,連接藍牙模組與擴展板。接腳如下:

擴展板      藍牙模組
     V                Vcc
     G                Gnd
     D10            Tx
     D11            Rx


Step14  將馬達的電源線穿過底盤中間的圓孔,從擴展板下方連接到 L9110S 馬達驅動板。
提醒您:
1. 如果拉線過程中不順利,可以先將擴展板移除,等拉好線再歸位。
2. 請仔細觀察本文前後圖片中馬達電源線的顏色與馬達驅動模組插線的位置,如果不正確,車子上電後會不聽使喚地亂走。
3. 須注意馬達電源線和馬達驅動板的接線位置,如果插錯車子會不聽使喚,甚至燒毀模組





Step15  用 6 根母母頭杜邦線連接 L9110S 馬達驅動模組和擴展板。
提醒您:須注意馬達驅動模組和擴展板的接線位置,如果插錯車子會不聽使喚,甚至燒毀模組。

接腳如下:

擴展板   模組
     V       VCC
     G       GND
     D3     A-1B
     D5     A-1A
     D6     B-1B
     D9     B-1A



Step16  用 6 根母母頭杜邦線穿過底盤中間圓孔連接紅外線循跡模組和擴展板。
提醒您:
1. 如果拉線過程中不順利,可以先將擴展板移除,等拉好線再歸位。
2. 須注意循跡模組和擴展板的接線位置,如果插錯車子會不聽使喚,甚至燒毀模組。

接腳如下:

擴展板   模組1
     V        VCC
     G        GND
     D12    D0

擴展板   模組2
     V        VCC
     G        GND
     D13    D0
     



Step17  用 4 根母母頭杜邦線連接超音波模組和擴展板。
提醒您:須注意模組和擴展板的接線位置,如果插錯車子會不聽使喚,甚至燒毀模組。

接腳如下:

擴展板       模組
     V            VCC
     G            GND
     D7          Trig
     D8          Echo



Step18 將程式上傳到開發板。
提醒您:在上傳程式前,您需要先安裝函式庫「IRremote」,如下圖



車體組裝和電路拉線至此完成。


操作說明

本小車有 3 種遊戲模式:手動遙控 / 避障自走 / 循跡

使用紅外線遙控器切換遊戲模式:
1.按下遙控器的 "*" 鍵為手動遙控,即按方向鍵可以前進、後退、左右轉彎和停止。
2.按下遙控器的 "#" 鍵為避障自走,車子遇到前方有物體會自動轉彎。
3.按下遙控器的 "0" 鍵為循跡自走,車子可以循著黑線或白線行走。

使用手機透過藍牙切換遊戲模式:
1. Manual 為手動模式,Auto 為避障自走模式,Tracking 為循跡自走模式。
2.按下APP右上角落的「Manual」按鈕,可以循環切換遊戲模式。




故障排除

Q1: 我插電後聞到一股燒焦味,接著看到車子冒煙。
A1: 這表示您有插錯線,讓某個地方短路,以致小車某些模組燒毀了。此時,請趕緊移除電源,以免造成更大損害,甚至讓鋰電池爆炸。

Q2: 上電後車子雖然沒異樣,沒有聞到燒焦味也沒有冒煙,但車子還是不會動。
A2-1: 請檢查您的小車是否有裝上14500鋰電池或9V電池。
A2-2: 請檢查您的紅外線遙控器是否有裝上電池。
A2-3: 請檢查您的藍牙是否已配對成功,然後手機 APP 上要先按下「Connect」鈕連上正確的藍牙裝置。如果不熟悉藍牙如何設定,請參考「藍牙設定」。

Q3: 紅外線遙控器有裝上電池,但車子還是不會動。
A3: 紅外線遙控器有多種款式,您手中的遙控器所發射的訊號編碼沒有讓 Nano 開發板裡的程式順利解碼,所以車子不會動。
請您依「找出紅外線遙控器編碼」這篇文,找出它正確的編碼,然後修改小車程式。

Q4: 可以使用遙控器遙控車子,但有時可以有時不行,遙控器似乎不靈敏。
A4: 請把遙控器盡量對準接收器,如果沒對準,接收器就收不到正確訊號。另外,應盡量避免在室外光線強的地方玩,因為環境光會干擾紅外線接收器,導致車子不聽使喚。

Q5: 車子不聽使喚,要它往左偏往右,要它往右偏往左。
A5: 請再次仔細檢查馬達到 L9110S 馬達驅動模組的接線是否正確,以及擴展板到 L9110S 馬達驅動模組的接線是否正確。如果不知道是否正確,可以試著對調擴展板到 L9110S 馬達驅動模組的接線,一直到它正確為止。


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2021年1月30日 星期六

[交通號誌(一)] 交通號誌套件組裝

控制紅色、黃色、綠色這三種顏色的燈在特定的時間內亮滅,可說是最基本也最簡單的了,所以交通號誌之紅綠燈常被用來運用在科普教學上。

這個套件具有紅綠燈號誌顯示、時間讀秒、小人行走動畫和柵欄升降等功能。

本文旨在說明如何組裝 Arduino 交通號誌套件,程式撰寫將另篇介紹。


準備材料

交通號誌紅綠燈套件包 *1


準備工具

1. M2/M3 螺絲起子。

2. M2/M3 扳手。


開始組裝

Step1 移除壓克力表面護膜,並拆下組件、墊片等,暫放一旁備用。


Step2 取出立桿。

注意:立桿上有一橢圓孔需靠右朝上。這個孔是預備用來鎖時間模組的。


用 M2*10 螺絲、螺帽將紅綠燈模組鎖上立桿。

提醒您:如果覺得模組背面的焊點會讓模組鎖上後導致歪斜,可以在模組和立桿之間放置墊片。


Step3 用 M2*10 螺絲、螺帽將時鐘模組和矩陣模組鎖上立桿。

提醒您:可先取下矩陣模組的 8*8 LED,待鎖好螺絲後再安裝回去。但在拆下及安裝回去時需注意 "1088AS" 字樣原本的方位,千萬不可裝錯。




Step4  用 M2*8 螺絲、螺帽將 sg90 舵機鎖上固定片。並且用舵機所附的自攻螺絲將舵片鎖上柵欄。
提醒您:須注意舵機轉軸在固定片上面的位置。



Step5 用舵機所附的 M2.5 小螺絲將柵欄鎖到舵機。
提醒您:
在鎖上攔車桿前須先將舵機轉軸角度保持在90度左右。
如何將舵機角度指定在90度,可參考本文底部之程式碼。



Step6 用 M2*10 螺絲、螺帽將舵機固定片鎖上立桿。



Step7 用 M2*8 螺絲、螺帽將 L 型塑膠片鎖到立桿。



Step8 用 M2*8 螺絲、螺帽將小喇叭模組鎖到立桿背面,針腳應朝上。然後,將整個暫放置一旁備用。



Step 9 將 Nano 開發板插到擴展板上,並用 M3 螺絲、螺帽將其鎖到底板。基本上鎖對角即可。


如果您的電腦(電源)在左側,可以這樣安裝



Step10 用 M2*8 螺絲、螺帽將立桿底端之 L 型塑膠片鎖到底板。


這是底板底面視角


Step11 將整組構件豎起,至此完成。


這是背面


程式碼

// 將舵機指定在 90 度位置
#include <Servo.h>
Servo myServo;

void setup()
{
  myServo.attach(9);
  myServo.write(90);
}

void loop() {}


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2020年12月10日 星期四

[Mecanum] 麥克納姆輪金屬底盤小車組裝說明

這個麥克納姆輪小車底盤長25.5cm 寬15cm。底盤採用鋁合金材質,堅固耐用。

麥克納姆輪採用注塑工藝製造,並非 3D 列印,質量可靠。麥輪直徑約 60mm,適用於市售制式小車底盤。


準備材料

小車底盤套件 1件
馬達電源線(長約20CM)  8條



組裝步驟

Step1 先把 4 只馬達都焊上電源線。
提醒您:最好電源線的正負(紅黑線)位置都和相片中的一樣。



Step2 拿出鋁質底盤和螺絲,將馬達鎖上。
提醒您:
1. 鋁質底盤的塑膠護膜,只要不妨礙輪子轉動即可不必撕除。
2. 馬達有焊電線那一側靠車體內部。
3. 螺絲請務必鎖緊。



Step3 其它 3 個馬達也如 Step2 方式鎖上。



Step4 由於輪框並非確實固定在輪子上,小車行走時有可能會脫落,因此建議將輪框塗抹膠水黏上輪子,或是用 M2.3*12~20mm 螺絲從外側穿過輪框、輪子、聯軸器鎖緊到TT馬達


Step5 至此大功告成。
提醒您:請注意 4 個輪子胎紋的位置,必須確實正確。


這是正面



Step6 如果有 Arduino Uno 開發板,可以使用 M3*12 螺絲、螺帽固定。18650 雙節鋰電池盒,則可以使用 M3*6 螺絲、螺帽固定,如下圖。

提醒您:
1. 因金屬板具有導電性,因此最好在Arduino Uno 開發板和金屬底板之間放置墊片。
2. 圖片中標註"a"字樣者為 Arduino Uno 開發板固定處。




Step7 將 L293D 馬達驅動板插到 Uno 開發板上面。



Step8 至於手機藍牙遙控這部分,請參考「手機藍芽遙控麥克納姆輪車」。



相關鏈結

麥克納姆輪 PID 演算法 購買「小車底盤+藍牙電控」全套者,可賣場留言索取。

2020年12月6日 星期日

[ESP32-Cam] ESP32-Cam 單軸雲台組裝

 ESP32-Cam 雖然有攝影鏡頭,但若是固定式的,它的視野將只侷限在一個限定的區域。透過這組「ESP32-Cam單軸雲台」套件,可以讓ESP32-Cam的鏡頭左右各擺動90度,讓您的視野更加廣闊。

本套件可以很方便安裝在各式市售的小車底盤上。


準備材料


或是可以到下列賣場購買

奇摩 https://tw.bid.yahoo.com/item/100984760432

露天 https://www.ruten.com.tw/item/show?22049213363904

蝦皮 https://shopee.tw/-RWG-ESP32-Cam-%E5%96%AE%E8%BB%B8%E9%9B%B2%E5%8F%B0-%E6%94%AF%E6%9E%B6-%E9%81%A9%E5%90%88%E5%90%84%E7%A8%AE%E5%B0%8F%E8%BB%8A%E5%BA%95%E7%9B%A4-i.14363185.4767927023


組裝步驟

Step1 用 M2 螺絲和螺帽將伺服馬達固定到支架。建議讓轉軸置中。



Step2 用伺服馬達所附的自攻螺絲,將塑膠搖臂固定到壓克力板上。需注意搖臂與螺絲的方向。


Step3 用 M2 螺絲和螺帽將 L 型塑膠片鎖到大壓克力板上。並用束帶將 ESP32-Cam 開發板固定到大壓克力板上。



這是背面

Step4 組合大壓克力板部件和搖臂部件,用 M2 螺絲和螺帽將 L 型塑膠片鎖緊到搖臂部件上。


Step5 用 M3 螺絲和螺帽將伺服馬達部件鎖到小車底盤上。


Step6 將 Step4 部件放置到伺服馬達上,並用馬達所附之 M2.5 螺絲固定。


Step7 試寫程式上傳到 ESP32-Cam,並測試鏡頭左右擺動90度是否正常。至此完成。