Consideriamo la creazione di un veicolo cingolato con un design abbastanza semplice che possa essere assemblato letteralmente in un paio di sere. L'intera struttura può essere approssimativamente divisa in due parti: il telaio cingolato e la parte elettrica, che consentirà il controllo remoto della macchina dal telecomando.
Produzione del telaio
Non serviranno molti materiali: i cingoli saranno azionati da una coppia di motoriduttori, la base dell'intera struttura sarà un piccolo pezzo di spesso compensato, e vi serviranno anche diverse ruote di plastica su cui ruoteranno i cingoli. Per la macchina puoi utilizzare quasi tutti i motoriduttori di dimensioni adeguate, ideali quelli "gialli", che puoi trovare in molti negozi di ricambi radio, oppure puoi acquistarli su Ali, il cambio in essi contenuto dà un rapporto di trasmissione di 1: 48, che in questo caso è il valore più ottimale.
Ogni cambio ha un'uscita su due alberi, sui lati opposti della carrozzeria: per il telaio cingolato verrà utilizzato solo un albero per ciascun motore, il secondo può essere rimosso completamente o lasciato nel caso in cui questi motori siano ancora necessari in altri progetti.È necessario fissare le ruote agli alberi: il modo più semplice per farlo è avvitare una vite autofilettante nell'albero stesso (è cavo all'interno), in modo che le ruote si fissino bene. Per un fissaggio aggiuntivo e per evitare che la vite autofilettante si srotoli, è possibile lubrificare generosamente il giunto con colla. Si prega di notare che la ruota è doppia: tra ciascuna ruota viene creato uno spazio di circa 3-4 mm, in futuro il bruco verrà fissato con essa.
I motori sono montati su un pezzo di compensato resistente, la cui dimensione può essere scelta arbitrariamente, a seconda della dimensione desiderata della macchina. Questi motoriduttori non prevedono punti comodi per il fissaggio, quindi li ho fissati con colla a caldo: una buona colla stick fornisce un'eccellente qualità di connessione, come ha dimostrato l'esperienza.
Successivamente, sul lato opposto dei motori, è necessario fissare gli angoli per l'asse delle ruote anteriori. Per fare questo, consiglio vivamente di utilizzare parti di un set da costruzione in ferro per bambini: lì puoi trovare angoli già pronti con fori. Quando si pratica un foro nel compensato, è necessario tenere conto che in futuro sarà necessario regolare la tensione dei binari, quindi è necessario praticare una serie di fori lunghi circa 1-1,5 cm, che verranno poi collegati in uno solo fessura oblunga. In questo modo, l'intero asse anteriore si muoverà avanti e indietro, imbullonato in posizione.
Un perno è infilato nei fori negli angoli, è conveniente usare M4, fornisce una rigidità sufficiente e allo stesso tempo si adatta ai fori nelle parti del costruttore di ferro. Il perno deve essere fissato saldamente agli angoli, per questo è conveniente utilizzare i dadi di bloccaggio, non si svitano da soli quando la macchina inizia a muoversi. Sui lati e sul retro sono installate le stesse ruote doppie, con esattamente lo stesso gioco.Le ruote devono ruotare liberamente sull'asse; ciò può essere garantito con gli stessi dadi di bloccaggio. Si prega di notare che le ruote sinistra e destra devono ruotare indipendentemente l'una dall'altra. Ho preso queste ruote dallo stesso set di costruzioni in ferro, ma puoi tagliare quelle simili dalla plastica o dal cartone spesso, se le pieghi in più strati e le incolli insieme.
Fare bruchi
È difficile immaginare, tuttavia, che si possano realizzare ottimi binari con una buona trazione da un tappetino da bagno in PVC, che può essere trovato in quasi tutti i negozi di ferramenta. Un tappeto del genere è costituito da molte "strisce" flessibili collegate tra loro da fili paralleli, che è ciò che serve per creare un bruco. Dal tappetino si taglia una striscia larga 1,5-2 cm, che dovrà essere uguale alla larghezza delle ruote utilizzate.
Quindi è necessario applicare il nastro sulle ruote fissate al telaio e tagliarlo alla lunghezza richiesta, quindi le estremità del nastro vengono incollate insieme con la supercolla. Dopo che la colla si è asciugata, puoi provare il bruco sul telaio e persino accendere il motore: il bruco ruoterà, ma cadrà rapidamente dalle ruote.
Per garantire che il bruco non cada dalle ruote, anche quando il futuro veicolo supera gli ostacoli, è necessario effettuare degli arresti convessi al centro del bruco. Durante la rotazione cadranno nello spazio tra le ruote, impedendo al cingolo di staccarsi. Esistono molti modi per effettuare tali arresti; ho deciso di incollare dei fiammiferi su ogni "passo" del bruco; come ha dimostrato l'esperienza, questo metodo ha funzionato e con una tensione sufficiente il bruco non è caduto affatto. I fiammiferi vengono tagliati in pezzi lunghi 5-6 mm e incollati, come mostrato nella foto sotto, viene utilizzata la stessa supercolla: garantisce una buona forza di adesione con il materiale del tappetino in PVC.
Tutte le stesse azioni devono essere eseguite con il secondo bruco.Dopo aver incollato i fiammiferi, i binari possono essere considerati pronti: ora fanno affidamento sul telaio e possono già verificare come si muoverà la futura macchina applicando la tensione dalla batteria direttamente a entrambi i motori. Se necessario, è necessario regolare la forza di tensione: un binario troppo debole ruoterà o cadrà, mentre un binario troppo stretto ruoterà in modo stretto, esercitando ulteriore stress sul motore.
Parte elettrica
Nella parte elettrica, avrai bisogno di più schede contemporaneamente: schede ricevitore e trasmettitore per trasmettere i comandi dal telecomando, convertitori boost per alimentare i motori, nonché schede “ponte” per consentire a ciascun motore di ruotare in entrambe le direzioni. Lo schema generale è il seguente: la scheda trasmittente verrà installata nel telecomando, la scheda ricevente sul telaio della macchina. I convertitori boost convertono la tensione delle batterie (3,7 - 4,2 volt) a un livello di 7-8 volt, da cui verranno alimentati i motori. Se i motori sviluppano una velocità sufficiente direttamente dalla batteria, non è necessario installare convertitori. La rotazione dei motori sarà controllata da circuiti a ponte - circuiti speciali con transistor ad effetto di campo che possono fornire all'uscita una tensione di una polarità o dell'altra, a seconda di quale ingresso (in 1 o in 2) proviene il segnale di controllo la scheda ricevente riceverà. Per prima cosa, diamo un'occhiata ai circuiti del trasmettitore e del ricevitore, presentati rispettivamente di seguito.
Per essere precisi, questi circuiti sono chiamati codificatore e decodificatore, e il ricevitore e il trasmettitore sono moduli RX-TX già pronti con una frequenza di 433 MHz, che possono essere facilmente acquistati su Ali o in molti negozi di ricambi radio - Ciascuno dei moduli ha tre contatti per la connessione: alimentazione più, meno, nonché un contatto DATI per l'invio o la ricezione dei dati.I semplici circuiti presentati sopra forniscono un protocollo di trasferimento dati, che consente di elaborare la pressione di 5 pulsanti. Per controllare la macchina saranno necessari solo 4 canali (avanti, indietro, destra, sinistra), quindi il 5° canale rimane libero e può essere utilizzato per qualsiasi scopo, ad esempio per accendere e spegnere i fari. I contatti TXD e RXD negli schemi sono collegati rispettivamente ai contatti DATA del trasmettitore e del ricevitore; per il resto gli schemi sono semplici e difficilmente richiedono spiegazioni. La tensione di alimentazione dei circuiti stessi è di 3,5-5 volt, tuttavia, se si installano gli stabilizzatori 78l05 (sono indicati negli schemi), è possibile alimentarli da una tensione di 7 o più volt. I circuiti stampati forniscono entrambe le opzioni di alimentazione; è sufficiente installare i ponticelli nei posti giusti. Per l'utilizzo in macchina, sia il ricevitore che il trasmettitore possono essere alimentati direttamente da batterie senza stabilizzatori. Ciascuno dei circuiti ha un microcontrollore: deve essere flashato con il firmware appropriato, il firmware è nell'archivio insieme ai file della scheda.
Archivio con schemi, firmware e schede:
Realizzazione del telecomando
Come opzione, puoi utilizzare un telecomando già pronto da un giocattolo radiocomandato rotto/non necessario, se al suo interno c'è abbastanza spazio per installare la scheda codificatore. Oppure puoi creare il tuo telecomando, come ho fatto io. Come base, ho utilizzato un altro pezzo di compensato, montando su di esso un supporto per una batteria 18650, una scheda encoder con un modulo ricevitore, nonché 4 pulsanti, disponendoli per la massima facilità di controllo.Si prega di notare che la scheda encoder contiene già spazi di montaggio per i pulsanti sulla scheda: la loro installazione non è necessaria, se non per verificarne la funzionalità dopo il montaggio. I pulsanti di funzionamento vengono rimossi dalla scheda tramite fili, come nelle fotografie sottostanti.
Montaggio dell'elettronica sul telaio
Sullo chassis stesso, quindi, oltre alla scheda decoder con il modulo ricevitore, verranno installate due schede “bridge” e due convertitori. L'aspetto positivo dell'utilizzo di due convertitori, uno per ciascun motore, è che puoi regolare la velocità di ciascuna traccia separatamente. Sebbene i motoriduttori siano identici, presentano comunque qualche variazione nei parametri, quindi anche con la stessa tensione di alimentazione possono produrre velocità leggermente diverse; regolando la tensione all'uscita dei convertitori, è possibile ottenere la stessa velocità. Una distorsione della velocità, anche piccola, porterà al fatto che l'auto non andrà in avanti, ma con una leggera svolta. Sotto nella foto puoi vedere tutte le schede necessarie per l'installazione sullo chassis.
Foto dettagliata della scheda decoder. Tieni presente che, come la scheda encoder, ha diversi condensatori di alimentazione aggiuntivi: sicuramente non saranno superflui nei dispositivi con microcontrollori.
Assemblaggio del circuito a ponte
Sembrerebbe il motivo per cui è necessaria una sorta di circuito a ponte, perché è sufficiente applicare tensione ai motori utilizzando una chiave. E in realtà non è necessario se l'auto non richiede la retromarcia - e la pratica dimostra che senza di essa non è affatto interessante. Pertanto, è necessario assemblare un piccolo circuito aggiuntivo che garantirà un cambio di polarità per il motore. La polarità cambia: la direzione del movimento cambia.
Il motore è collegato a questo circuito e contiene anche due ingressi: in1 e in2, applicare 3-5 volt a un ingresso: il motore ruota in una direzione, applicare 3-5 volt all'altra: il motore ruota nell'altra direzione. Se la tensione non viene fornita a nessuno degli ingressi o viene applicata a entrambi gli ingressi contemporaneamente, il motore non ruota, questa è la semplice logica di funzionamento. Nel circuito sono presenti 4 transistor ad effetto di campo che commuteranno il motore, quindi devono essere progettati per una corrente sufficientemente elevata. Due di loro sono a canale N, puoi usare AO3400, gli altri due sono a canale P, AO3401 è adatto. Anche nello schema ci sono due transistor bipolari NPN; BC847 o qualsiasi altro simile andrà bene. Per non occupare molto spazio sul telaio, consiglio di assemblare questo circuito utilizzando componenti SMD. Diodi: quelli che preferisci, ad esempio 1N4148W. L'ingresso di alimentazione di questo circuito (designato come 12 V) è alimentato con tensione dal convertitore. Si prega di notare che il circuito deve essere assemblato in due copie: rispettivamente per i motori sinistro e destro, saranno alimentati da uno e dal secondo convertitore. Di seguito le foto delle tavole assemblate.
Ora puoi procedere direttamente all'installazione - e il primo passo è installare una coppia di supporti per batterie 18650 sulla parte superiore del telaio; tutta l'elettronica sarà alimentata da loro; le batterie sono collegate in parallelo.
Davanti alle batterie, nella parte anteriore, è installata una scheda decoder, immediatamente collegabile tramite interruttore ai contatti dei portabatterie. Per comodità, questa scheda ne ha inoltre 5 LED – quando si premono i tasti del telecomando si illuminano quelli corrispondenti LED.
Nella parte inferiore, sotto lo chassis, sono fissati una coppia di convertitori ed una coppia di bridge board.Tutto è immediatamente collegato tramite fili: gli ingressi dei convertitori tramite un interruttore ai supporti, le uscite dei convertitori per alimentare le schede del ponte e le uscite dei ponti, a loro volta, ai motori. Va tenuto presente che i motori sotto carico possono consumare una corrente piuttosto elevata, di conseguenza, all'ingresso dei convertitori, la corrente consumata sarà circa 2 volte maggiore e in alcuni momenti può raggiungere 1-1,5 ampere, quindi è necessario fornire alimentazione con cavi abbastanza spessi.
Resta l'ultima fase finale dell'assemblaggio: è necessario collegare le uscite del decoder (verranno utilizzate 4 uscite su 5) agli ingressi del bridge (in1, in2), in modo che quando si premono determinati tasti del telecomando, la macchina reagisce nel modo desiderato. Vale a dire:
- Premendo “avanti” entrambi i motori ruotano nella stessa direzione.
- Premendo “indietro” entrambi i motori ruotano nella direzione opposta.
- Premendo "destra": il motore sinistro ruota in avanti, il motore destro ruota all'indietro, mentre la macchina gira in senso orario sul posto.
- Premendo "sinistra": il motore destro ruota all'indietro, il motore sinistro ruota in avanti, la macchina gira in senso antiorario.
- Premendo contemporaneamente "avanti" e "destra": il motore sinistro gira in avanti, quello destro rimane fermo, quindi si verifica una svolta fluida.
- Premere contemporaneamente “avanti” e “sinistra” è simile, ma nella direzione opposta.
Per implementare tale logica è necessario collegare le uscite del decoder agli ingressi del bridge come mostrato di seguito.
Le uscite del decodificatore sono mostrate di seguito, di cui una è libera e può essere utilizzata per altre azioni. I diodi qui possono essere utilizzati gli stessi 1N4148, saldati mediante montaggio superficiale direttamente sulle uscite del decodificatore.
Test
A questo punto, ultimato il montaggio della macchina, potete inserire le batterie e verificarne il funzionamento. In questo caso, non sarebbe superfluo controllare il consumo di corrente: in assenza di comandi dal telecomando, dovrebbe essere piccolo, circa diverse decine di mA. La portata del telecomando dipenderà dai moduli ricevitore e trasmettitore utilizzati: molto spesso forniscono un'area di ricezione affidabile di circa 20-30 metri in condizioni urbane, che è abbastanza per controllare la macchina. Le antenne aiuteranno ad aumentare in modo significativo la portata: puoi prendere pezzi di filo di rame lunghi 17 cm (per una frequenza di 433 MHz) e saldarli ai contatti "formica" dei moduli.
Il risultato è un giocattolo molto divertente per bambini e adulti: i cingoli in PVC garantiscono un'ottima presa su qualsiasi superficie, in modo che la macchina possa superare facilmente gli ostacoli. I vantaggi della versione cingolata includono anche la facilità di controllo: non è necessario installare meccanismi di sterzo aggiuntivi, tutto il controllo avviene solo cambiando la direzione di rotazione dei cingoli. Lo svantaggio del design del telaio descritto può essere chiamato piccola "altezza da terra": i motori si trovano sotto il fondo e lì occupano molto spazio, tuttavia, ciò non interferisce con il piacere di "guidare", e se se si desidera, questo svantaggio può essere eliminato aggiungendo un asse aggiuntivo per le ruote posteriori e posizionando i motori sopra. Buona costruzione!
