Розробка радіокерованого танка на базі Arduino Nano

2024-06-13

Вступ.

Сучасні технології відкривають широкі можливості для створення складних та цікавих проектів. Одним з таких проектів є радіокерований танк на базі мікроконтролера Arduino Nano. У цій статті ми розглянемо розробку моделі танка з дистанційним керуванням за допомогою Bluetooth, яке включає різноманітні функції, такі як рух вперед, назад, повороти, освітлення, парктронік, та інші.

Опис проблеми.

Розробка радіокерованого танка включає кілька технічних викликів, серед яких:

1. Реалізація реалістичної механіки пересування танка.

2. Впровадження системи парктроніка для уникнення перешкод.

3. Забезпечення зворотного зв’язку та керування між танком та гаджетом за допомогою Bluetooth-модуля через Bluetooth-термінал.

4. Впровадження світлодіодів для системи освітлення та імітації стрільби.

Модель танка.

Модель танка була створена на 3D-принтері і оснащена десятьма колесами, з яких два ведучих, що підключені до електродвигунів через редуктори. Решта коліс призначені для підтримки гусениць. Для моделювання була використана модель танка Panzerkampfwagen VI Ausf.H (Tiger 1). Розробка корпусу ведеться й надалі, на даний момент тільки макет з робочою електронікою.

Схема електроніки:

• На схемі використано Wi-Fi модуль через відсутність Bluetooth-модуль в симуляторі TinkerCad.
• Подібна ситуація і з акумуляторами, в реальності було використано два акумулятори по 3,7В
• Використано фоторезистор замість модуля-фоторезистора.

Програмне забезпечення.

Код для управління танком написаний для мікроконтролера Arduino Nano і включає наступні функції:

1. Парктронік: Активується командою 'p'. Використовуються два ультразвукові датчики для вимірювання відстані до перешкод спереду і ззаду. При виявленні перешкоди пищить бузер, світлодіоди блимають, і танк зупиняється.
2. Управління рухом: Команди 'w', 's', 'a', 'd' забезпечують рух вперед, назад, вліво та вправо відповідно. Команда '=' зупиняє рух.
3. Регулювання швидкості: Команди 'u' та 'n' змінюють швидкість танка, імітуючи коробку передач змінюючи ШІМ сигнал на двигуни.
4. Імітація стрільби: Команди 'e' та 'q' активують світлодіоди, що імітують стрільбу з гармати та кулемета.
5. Освітлення: Команди 'f' та 'b' вмикають та вимикають передні та задні фари відповідно + освітленість визначається через модуль-фоторезистора. При більшій освітленості подається менша напруга на світлодіод.
6. Меню команд: Команда 'm' виводить у консоль список доступних команд для управління танком.
7. Моніторинг акумулятора: Команда 'x' виводить у консоль рівень заряду акумулятора.

Код програми та відео роботи танка прикріплені до файлу звіту.

Компоненти електроніки:

1. Arduino Nano V3.0 AVR ATmega328P.
2. Макетна плата безпаєчна MB-102 400 отворів.
3. Драйвер-модуль mini-L298N.
4. Два двигуна з редуктором 1:48, одно-осьові.
5. Bluetooth-модуль JDY-31 BT4.2 BK3432.
6. Зарядний модуль TP4056 Type-C.
7. Два літій іонних акумулятора 18650 3,7В 2мА/ч.
8. Ультразвуковий датчик відстані US-025.
9. Модуль датчика освітленості аналогово-цифровий.
10. Активний динамік 12мм 5В (buzzer).
11. Світлодіоди.
12. Набір перемикачів 200мм мама-мама, тато-тато, тато-мама.
13. Резистори 220Ом та 320Ом.

Призначення компонентів електроніки:

Arduino Nano використана за основу пристрою. Макетна плата та перемички слугують з’єднувальними елементами усіх компонентів із мікроконтролером. Живлення схеми іде від двох послідовно з’єднаних акумуляторів що дають в сумі 7.4В. Зарядка акумуляторів здійснюється через зарядний модуль з роз’ємом Type-C, який використовується окремо від пристрою. Bluetooth-модуль для реалізації дистанційного керування. Логіка драйвера mini-L298N використана для керування моторами. Ультрасоніки використанні для визначення відстані до перешкод і відповідного повідомлення про це користувачеві та зупинки техніки. Бузер призначений для відтворення звуків роботи режима парктронік. Датчик освітленості використовується для регулювання освітленості світлодіодів - чим темніше тим яскравіше світяться світлодіоди. Світлодіоди підключені до плати через резистори 220Ом. А червоні через 320Ом через їхню чутливість.

Керування:

Керування відбувається через передачу пристрою команди у вигляді букви, тому ви можете використовувати будь-який BlueTooth термінал, або є варіанти з джойстиками, де ви можете налаштувати яку команду передаватиме кнопка джойстика.

Ініціалізація команд в коді:

Щоб додати нові команди проініціалізуйте їх та додайте новий case у switch:

Висновки.

Розробка радіокерованого танка на базі Arduino Nano вимагає знань з електроніки, програмування та механіки. Впровадження додаткових функцій, таких як парктронік, світлодіодне освітлення та дистанційне управління, дозволяє створити цікавий та навчальний проект, який може бути корисним для вивчення основ робототехніки та мікроконтролерів.

Посилання:

• код програми

Відео з роботою танка:

Фото танка: