3D -tryckt Arduino -baserad RC -sändare: 25 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Detta projekt kommer att visa dig hur jag gick till väga för att designa och bygga en Arduino -baserad RC -sändare.

Mitt mål för detta projekt var att designa en 3D -utskrivbar RC -sändare som jag kunde använda för att styra andra Arduino -projekt. Jag ville att regulatorn skulle vara så permanent som möjligt, men jag ville också kunna ta isär den och göra om delar av den. Detta projekt är resultatet av några veckors hårt arbete.

Tillbehör

För att bygga denna styrenhet behöver du:

• Analog joystick x2
• Analog potentiometer x2
• 128x32 0,91 tum OLED -skärm x1
• Arduino Nano x1
• NRF24L01 -modul med antenn x1
• 3 cm x 7 cm perfboard x1
• BRC 18650 3,7 v Li-ion batteri x2
• 2 cell 18650 batterifodral x1
• AMS1117 3.3 spänningsregulator x1
• 3 -läges vippomkopplare x1
• 2 -läges vippomkopplare x2

Extra föremål:

• Mångfärgad standard 22 gauge tråd
• Flerfärgad 22 gauge tråd med massiv kärna
• Man + Kvinna Pin -rubriker
• m3 pannhuvudskruvar och muttrar (diverse längd)
• m2 pannhuvudskruvar och muttrar (diverse längd)
• m2 avstånd (olika längder)

• Tillgång till:

  • 3d skrivare
  • Lödkolv

Steg 1: 3D -modell

Jag började med att modellera styrenheten i en 3D -modelleringsprogramvara. Det var några saker jag tog hänsyn till under designprocessen:

• Min 3D -skrivare är relativt liten, så mina delar skulle behöva sammanfogas efter utskriftsprocessen. För att lösa detta lade jag till hål i hela konstruktionen för att fästa delar med m2 -skruvar.
• Jag ville enkelt ordna om delar på min design utan att behöva skriva ut om, så jag lade till jämnt fördelade hål där delarna skulle förenas för att möjliggöra efterutskriftsmöjligheter.
• Jag undvek helt överhäng i denna design, vilket resulterade i högkvalitativa utskrifter.

Denna modell innehåller inte alla delar som utgör sändaren, men alla delar som krävs för 3D -utskrift ingår. Du kan ladda ner STEP -filen för den här modellen genom att klicka på nedladdningen nedan.

*Jag inkluderade.stl -filen för nrf24 -höljet för dem som hade problem med att dela den i tre separata delar.

Steg 2: 3D -utskrift

Detta är ett ganska enkelt steg. När alla delar har skrivits ut kan du börja förbereda för montering av delarna.

Steg 3: Förberedelse för montering: Trådar

För att möjliggöra ändringar i utformningen av detta projekt, lödde jag ut stifthuvuden till den ena änden av alla trådar.

Steg 4: Förberedelse för montering: OLED -skärm

Innan du börjar montera måste du förbereda några av de elektroniska komponenterna. Det första du ska göra är lödtrådar till var och en av komponentens stift. (Det är lättare att använda standardtråden i den här situationen eftersom den är mer flexibel och därför lättare att montera.) Min OLED-skärm var utan stifthuvuden, så jag lödde ledningarna direkt till utbrottskortet. Det gör dock ingen skillnad väder eller inte du lödning till stifthuvuden.

Steg 5: Förberedelse för montering: Joysticks

Nästa steg är att löda trådar till styrspakarna. I det här fallet lödde jag trådarna till stifthuvudena av några skäl:

1. Om jag hade tagit bort stifthuvudena och lödts fast i hålen hade jag behövt mata ledningarna genom hålens toppar eftersom det 3D -tryckta fästet ligger direkt under joystickens brytbräda.
2. Eftersom jag lödde till stifthuvudena sjunker trådarna rakt ner och gör sändarens ovansida mer organiserad.

Jag använde samma färger för samma typer av stift på båda joystickarna:

• Röd för VCC
• Svart för GND
• Blå för VRX
• Gul för VRY
• Grön för SV

Detta gjorde det enklare när du anslöt ledningarna till rätt portar på Arduino.

Steg 6: Förberedelse för montering: NRF24L01

För NRF24L01 -modulen tog jag bort stifthuvudena och lödde direkt i hålen för att få plats med perfboard. Återigen noterade jag färgerna jag använde för varje stift för framtida referens.

Steg 7: Förberedelse för montering: Potentiometrar

För potentiometrarna, lödtrådar till var och en av de tre ledningarna. De två yttre ledningarna är antingen jordade eller vcc -stift (det spelar ingen roll i vilken ordning) och mittledningen matas ut. potentiometrar.

Steg 8: Förberedelse för montering: switchar

Ta omkopplaren med tre lägen och löd en tråd till var och en av stifthuvudena. Jag använde svart för mitten och två andra färger för utsidan, vilket jag noterade för framtida referens.

På de två lägesomkopplarna finns tre stifthuvuden. Du kommer bara att använda två av dessa. En svart tråd går i mitten och en annan tråd går på en av de två yttre stifthuvudena. Viktigt: Gör detta för endast en omkopplare.

Nästa omkopplare kommer att användas som en på / av-omkopplare. För tillfället löds bara en kabel till den centrala stiftet på denna på-av-omkopplare.

Steg 9: Förberedelse för montering: Löd batterifodralet till strömbrytaren

Löd den röda ledningen på batterifodralet till en av de yttre stiften på strömbrytaren. Om du inte redan har gjort det, löd en stifthuvud på den svarta ledningen på batterifodralet.

Steg 10: Förberedelse för montering: AMS1117 spänningsregulator

För detta steg behöver du AMS1117 3,3 volt regulator. Här har jag en som är ansluten till en breakout -bräda som är utformad för NRF24L01, så jag kommer att visa hur man slutför detta steg med den här delen. Om du bara har AMS1117 IC finns det gott om självstudier där ute som kan hjälpa dig med kabeldragningen.

Det första jag gjorde var att avlödda alla stifthuvuden från brädet. Jag lödde sedan en röd och svart tråd till motsvarande stift.

Fortsatte med den icke-permanenta designen, tog jag en rad med två hona-stifthuvuden och fäst dem på VCC- och GND-portarna där NRF24L01-modulen skulle sitta.

När du har gjort detta kan du gå vidare till nästa steg.

Steg 11: Förbered Perf Board: Arduino och Pin Headers

Det sista du ska göra innan montering är att förbereda perfboard. För att göra detta behöver du Arduino Nano, de solida kärntrådarna och de kvinnliga stifthuvudena.

Se till att din Arduino Nano har stifthuvuden och fortsätt att lödda den till brädan. Du kommer att vilja placera den så långt till ena sidan av brädet som möjligt för att lämna utrymme för anslutningstillägg, men du kommer också att vilja lämna en rad på varje sida av Arduino för att löda de kvinnliga stifthuvudena. Se till att USB -kontakten är så nära kanten på kortet som möjligt. Min 3 cm x 7 cm bräda är 10 hål på 24 hål. Detta lämnade mig med två rader till vänster om Arduino, en rad till höger och cirka nio hål bakom Arduino.

Ta sedan två rader med femton kvinnliga stifthuvuden och löd dem bredvid Arduino. Jag använde vanliga kvinnliga stifthuvuden men jag önskade att jag hade använt staplingshuvuden av denna anledning:

Du måste ansluta ledningarna på stifthuvudena till ledningarna på Arduino. Om du använde vanliga stifthuvuden måste en lödbrygga göra anslutningen, vilket är lite tråkigt och tidskrävande. Om du använde stakhuvudena kan du böja ledningarna för att röra Arduino -ledningarna för att göra lödningsuppgiften mycket enklare

Oavsett vilket sätt du väljer att göra detta måste stifthuvudena vara anslutna till Arduino stifthuvuden.

Steg 12: Förbered Perf Board: Pin Extensions

När du väl har Arduino och stifthuvuden lödda på brädet är nästa steg att förlänga 5v och jordstift för att rymma alla elektriska komponenter.

Löd två rader med 10 stifthuvuden på perfbrädan i motsatt ände som Arduino med en rad mellanrum mellan dem.

Ta en bit solid kärna och leda den från 5V -stiftet på Arduino till en rad stifthuvuden. Ta bort isoleringen så att tråden utsätts där den vidrör ledningarna på stifthuvudena. Löd tråden på plats.

Gör samma sak förutom med GND -stiftet på Arduino och den andra raden med stifthuvuden.

När du har gjort detta är sändaren redo att monteras.

Steg 13: Montering: Fäst styrspakarna på basen

För denna uppgift behöver du åtta m4 skruvar och motsvarande muttrar, tillsammans med några brickor.

Placera muttrarna i de sexkantiga hålen på undersidan av den 3D -tryckta delen som visas ovan.

Skjut en bricka på varje skruv.

Skjut in fyra m4 -skruvar i de fyra hålen på joystickens brytbräda.

Skjut joystickförskjutningen 3D -tryckt del för att fungera som ett avstånd mellan brytbrädan och joystickfästet.

Skjut joysticken med skruvarna på plats på basen, håll muttrarna i sina spår när du fäster skruvarna.

Upprepa detta steg för den andra joysticken.

Steg 14: Montering: Fäst potentiometrarna och OLED -displayen på potentiometerstället

Skjut potentiometrarna på sina ställen på potentiometerstället. Potentiometrarna jag har kommit med muttrar för att dra åt dem, och jag använde dessa här för att hålla potentiometrarna på plats. För att dra åt muttrarna inuti insatsen använde jag en platt skruvmejsel.

Mata sedan OLED-skärmkablarna genom spåret på vänster sida av potentiometerstället. Dra åt locket över skärmen med några m2 skruvar. Du kan behöva lägga till några brickor för att rymma skärmens utskjutande.

Steg 15: Montering: Fäst potentiometerstället på styrspaken

Ta potentiometerstället och fäst det på joystickbasen med hjälp av m2-skruvar så att joystickens stifthuvuden vetter bort från racket.

Steg 16: Montering: Fäst NRF24L01 -höljet på potentiometerstället

Höljet NRF24L01 består av tre delar. Ta den första delen och mata trådarna på själva modulen genom spåret på baksidan. Den främre änden ska sitta i spåret och lödfogarna som sticker ut från brädans baksida ska också sitta i respektive spår.

Ta locket på höljet och ställ in hålen så att lockets platta sida är platt mot höljet. Skjut två m2 skruvar genom hålen och montera den här enheten genom hålen på potentiometerstället. För att slutföra detta steg, ställ upp hålen på det andra locket med m2 -skruvarna så att det lilla paraboliska utsprånget på framsidan av delen sitter runt cylindern på NRF24L01 -modulen. Dra åt den med två muttrar.

Steg 17: Montering: Fäst handtagen på basen

Ta båda handtagen och fäst dem på basen med m2 -skruvar som visas på bilderna ovan.

Steg 18: Montering: Fäst batterifodralet på basen

Fäst batterifodralet på batterifästet med m3 -skruvar.

Fäst batterifästet på basen med m2 skruvar så att batterilådan öppnas nedåt.

Steg 19: Montering: Fäst omkopplarna på handtagen

För detta steg behöver du alla omkopplare. Börja med vippomkopplaren med tre lägen.

Ta bort fästelementet från strömställaren och skjut omkopplaren genom det sexkantiga hålet på det högra handtaget. Det är inte avgörande var denna switch är placerad.

Ta vippomkopplaren med två ledningar och skjut den genom ett hål på vänster sida av handtaget och fäst den på samma sätt som den föregående omkopplaren.

Välj ett annat hål på det vänstra handtaget för att fästa den sista tvålägesbrytaren, som bör vara på / av-omkopplaren.

Steg 20: Montering: Fäst Perf Board -enheten på styrspaken

Använd m2 -skruvar och m2 -avstånd för att fästa perfboard -fästet på joystickfoten. Se till att facket på perf board -fästet passar runt NRF24L01 -modulen. Återigen kan du behöva lägga till några brickor mellan fästet och basen för att ta hänsyn till skruvhuvudets utsprång (du kan också använda 3D -tryckt offset för detta). Du kommer att vilja se till att du skjuter de längre m2 -skruvarna genom rören på fästet först, eftersom du inte kommer att kunna göra detta när fästet är fäst.

Steg 21: Montering: Fäst Perf -kortet på Perf Board -fästet

Använd m2 -skruvar för att fästa perfboard -fästet på perfboard så att Arduino och stifthuvuden vetter bort från fästet. Längden på dina ledningar kan driva den riktning USB -porten på Arduino pekar.

Steg 22: Arduino -anslutningar

Att välja denna design av sändare resulterar i en till synes oorganiserad undersida. För att få detta att verka som en mindre överväldigande uppgift fokuserade jag på en typ av anslutning åt gången. Till exempel började jag med att ansluta alla GND -kablar till den utökade raden för GND på perf -kortet. Här är kopplingarna:

Digitala stift:

D4 - Joystick1 Sw

D5 - Joystick2 Sw

D6 - Utvändig stift med 2 -lägesvippströmställare

D7 - Utvändig stift med 3 -lägesvippströmställare

D8 - Annat yttre stift med 3 -lägesvippströmställare

D9 - CE -stift av NRF24L01

D10 - CSN -stift av NRF24L01

D11 - MOSI -stift av NRF24L01

D12 - MISC -stift av NRF24L01

D13 - SCK -stift av NRF24L01

*Obs! Det är då färgkodning av dina trådar kommer till nytta. NRF24L01 -höljet begränsar din syn på stiftnamnen. När du färgkoder trådarna kan du se vilken stift som är utan större ansträngning, vilket gör det mycket lättare att ansluta ledningarna till Arduino.

Analoga stift:

A0 - Mittstift på potentiometer 1

A1 - Potentiometerns mittstift 2

A2 - Joystick2 VRX -stift

A3 - Joystick2 VRY -stift

A4 - OLED SDA (DATA) stift

A5 - OLED SCL (CLOCK) Pin

A6 - Joystick1 VRY Pin

A7 - Joystick1 VRX -stift

Spänningsregulator (AMS1117):

Anslut jordstiftet på NRF24L01 -modulen till jordstiftet på spänningsregulatorn. Anslut 3,3 volt -stiftet på NRF24L01 till spänningsregulatorn.

Markstiftstiftförlängningstapphuvuden (Anslut alla dessa stift till markstiftets huvuden):

• Centerpinne på 2 -position vippomkopplare
• Centerpinne på 3 Position vippomkopplare
• Joystick1 GND -stift
• Joystick2 GND -stift
• Potentiometer 1 höger stift
• Potentiometer 2 höger stift
• OLED GND -stift
• GND för batterifodral
• GND Pin på spänningsregulator

5v Pin Extension Pin Headers (Anslut alla dessa stift till VCC -stifthuvudena):

• Joystick1 5v stift
• Joystick2 5v stift
• Potentiometer 1 vänster stift
• Potentiometer 2 vänster stift
• OLED VCC -stift
• VCC Pin på spänningsregulator

Andra anslutningar:

Den sista komponenten som ska anslutas är strömbrytaren. En ledare på omkopplaren bör anslutas till pluspolen på batterifacket. Mittstiftet kommer att anslutas till VIN -stiftet på Arduino.

Steg 23: Sändarkod

Det sista steget till denna handkontroll är koden. Jag kommer att göra en liten förklaring till den här koden, men om du vill ha en mer ingående förklaring till exakt hur NRF24l01-modulen fungerar och används, besök den här webbplatsen:

Arduino trådlös kommunikation - NRF24L01 Handledning

#omfatta

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels #define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED display height, in pixels Adafruit_SSD1306 display (SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, & WED,, -1); RF24 -radio (9, 10); const byte -adress [6] = "00001"; int -data [11]; const int onevrx = 7; // variabel för VRX på joystick 1 const int onevry = 6; // variabel för VRY på joystick 1 const int twovrx = 2; // variabel för VRX på joystick 2 const int twovry = 3; // variabel för VRY på joystick 2 const int pot0Pin = 0; // variabel för pot 1 const int pot1Pin = 1; // variabel för pot 2 const int ASwitch = 6; // variabel för tvålägesbrytare const int BSwitch1 = 8; // variabel för position ett av tre lägesomkopplare, konstant int BSwitch2 = 7; // variabel för position tre av tre lägesomkopplare const int CButton = 2; // variabel för valfri tryckknapp 1 const int DButton = 3; // variabel för valfri tryckknapp 2 int oneX; int oneY; int twoX; int tvåY; int pot0; int pot1; void setup () {Serial.begin (9600); radio.begin (); radio.openWritingPipe (adress); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.stopListening (); pinMode (ASwitch, INPUT_PULLUP); // ställ in APin till utgångsläge pinMode (BSwitch1, INPUT_PULLUP); // ställ in BPin till utgångsläge pinMode (BSwitch2, INPUT_PULLUP); // ställ in CPin till utgångsläge pinMode (CButton, INPUT_PULLUP); // ställ in DPin till utgångsläge pinMode (DButton, INPUT_PULLUP); display.begin (SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); fördröjning (1000); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (VIT); display.setCursor (0, 0); display.print ("Power On"); display.display (); fördröjning (10); } void loop () {oneX = analogRead (onevrx); oneY = analogRead (onevry); twoX = analogRead (twovrx); twoY = analogRead (två); pot0 = analogRead (pot0Pin); pot1 = analogRead (pot1Pin); data [0] = oneX; data [1] = oneY; data [2] = twoX; data [3] = tvåY; data [4] = pot0; data [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)); // skicka data till mottagarfördröjningen (100); display.clearDisplay (); display.setTextSize (.25); display.setTextColor (VIT); display.setCursor (5, 5); display.println (data [4]); display.print ("Mottagande av ström"); // lägg till ytterligare information som du vill visa på OLED här display.display (); }

Steg 24: Mottagarkod

#omfatta

#include #include RF24 radio (9, 10); // cns, ce // definiera objektet för att styra NRF24L01 const byte -adress [6] = "00001"; // definiera kommunikationsadressen som ska motsvara sändarens int -data [11] = {512, 512, 512, 512, 512, 512, 0, 0, 0, 0, 0}; // definiera matris som används för att spara kommunikationsdata tomrumsinställning () {radio.begin (); radio.openReadingPipe (0, adress); radio.setPALevel (RF24_PA_MIN); radio.startListening (); // som mottagare Serial.begin (9600); } void loop () {if (radio.available ()) {radio.read (& data, sizeof (data)); // skriva ut några datapunkter från styrenheten till seriell bildskärm 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 (""); } // Återigen är detta bara baskodsexemplet för mottagarmodulen.

Steg 25: Slutsats

Du kan styra praktiskt taget alla Arduino -projekt med denna kontroller, och dess design möjliggör ännu mer modifiering. Du kan bestämma dig för att du vill ha två ytterligare potentiometrar istället för en OLED -skärm (Om du vill ha STEP -filen i ett 4 potentiometerställ kan jag skicka det till dig. Kommentera bara med förfrågan). Eller kanske du vill lägga till några tryckknappar på designen. Det är helt upp till dig.

Om du har några frågor, kommentarer eller funderingar, tveka inte att fråga.

Tack för att du tog dig tid att läsa igenom dessa 24 steg. Jag hoppas att du kunde lära dig något eller få några nya idéer om vad som kan åstadkommas med en 3D -skrivare och en Arduino.

Tvåa i Arduino Contest 2020