خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / آموزش ساخت : ماشین کنترلی بسازید (بدون میکرو کنترلر)

آموزش ساخت : ماشین کنترلی بسازید (بدون میکرو کنترلر)

در این ساختنی آموزش ساخت یک ماشین کنترلی را یاد می‌گیرید که مجهز به دوربین است و می‌توانید آن را از طریق اینترنت کنترل کنید! فرق این ماشین کنترلی با بقیه ماشین کنترلی‌های ساختنی این است که میکروکنترلر ندارد. در ساخت این ماشین کنترلی از یک روتر وایرلس استفاده شده و به همین خاطر بدون میکرو کنترلر هم کار میکند. این ماشین سه چرخ دارد که دوتایشان عقب و یکی جلوی ماشین قرار میگیرد. موتورهای ماشین کنترلی هم پشتش نصب میشوند.

اگر کار با میکرو کنترلرها بلد نیستید و دوست دارید ماشین کنترلی بسازید، این یکی از گزینه‌های مناسب است. فرصت تجربه این ساختنی را از دست ندهید.

گام اول : وسایل مورد نیاز

وسایل مورد نیاز
وسایل مورد نیاز
  • روتر OpenWrt
  • وب کم UVC
  • چهار عدد باتری لیتیوم یون 3.7 ولتی قابل شارژ (با مدار محافظت توکار)
  • کیت بدنه ماشین کنترلی (سازگار با آردوینو)
  • برد کنترلر درایور موتور L298N
  • مبدل DC به DC چندکاره
  • کابل جامپر ماده به ماده
  • کابل جامپر نر به ماده (20 سانتیمتری)
  • LED سفید 47 اهمی
  • پیچ و مهره

گام دوم : طرز کار ماشین کنترلی

نمودار بلوکی ماشین کنترلی
نمودار بلوکی ماشین کنترلی

همانطور که در دیاگرام بلوکی بالا می‌بینید، همه قطعات با یک روتر وایرلس کنترل می‌شوند. وب کمی‌که با یک پورت USB به روتر وایرلس وصل میشود هم ویدیوها را ضبط میکند. کنترلر موتورها با یک GPIO مستقیماً به روتر وصل میشود تا بتوانیم بدون استفاده از میکرو کنترلر موتورها را کنترل کنیم.

گام سوم : روتر وایرلس

ما از روتر وایرلس GL.iNet 6416A استفاده کرده ایم چون بسیار کوچک است (58*58*22 میلیمتر) است و پنج GPIO و پورت سریال دارد که دسترسی به آنها بسیار آسان است (از طریق سوراخ‌ها یا هدرها).

هر روتر وایرلس دیگری که از OpenWrt پشتیبانی کند برای ساخت این ماشین کنترلی مناسب است. در این لینک می‌توانید لیست این روترها را ببینید.

تعداد GPIO بیشتر روترها برای کنترل همه موتورهای ماشین کافی نیست. اگر روتر شما هم اینطور است می‌توانید از سایر پین‌ها مثل پین LED استفاده کنید. البته در این صورت باید ماژول leds_gpio را آنلود کنید.

گام چهارم : وب کم

برای این ساختنی می‌توانید از هر وب کمی‌که با UVC سازگار باشد، استفاده کنید. اگر نمی‌خواهید با ماشین کنترلی تصویر ضبط کنید می‌توانید وب کم را از حذف کنید.

گام پنجم : برد کنترلر موتور

برد کنترلر موتور
برد کنترلر موتور

جریان موتورهای ماشین کنترلی خیلی بیشتر از جریانی است که روتر وایرلس تامین میکند. به همین خاطر اگر موتورها را بدون پل اچ هدایت کنید، ممکن است روتر آسیب ببیند. علاوه براین برای کنترل سرعت و جهت موتورهای DC هم به یک کنترلر نیاز دارید. نوع کنترلر موتوری که استفاده می‌کنید هم باید L298N باشد.

بین خروجی ولتاژ موتور L298N و ورودی ولتاژ 1.5 ولت کاهش وجود دارد.

گام ششم : مبدل

ماژول تنظیم کننده ولتاژ و مبدل DC به DC
ماژول تنظیم کننده ولتاژ و مبدل DC به DC

برای ساخت ماشین کنترلی به یک مبدل باک بوست هم نیاز داریم که خروجی ولتاژش بیشتر یا کمتر از ورودی ولتاژش باشد. این مبدل را خودتان هم می‌توانید بسازید.

مبدل‌های DC به DC در مقایسه با رگولاتورهار خطی کارایی بیشتری دارند. علاوه براین کارایی بیش از 95 درصدی، مصرف انرژی را هم کاهش میدهند. اگر خودتان می‌خواهید این ماژول را بسازید، می‌توانید با این تست ساده کاراییش را بسنجید.

خروجی ماژول را روی 5 ولت تنظیم کنید و به ورودی آن یک جریان 24-2 ولتی وارد کنید. فرقی نمی‌کند ولتاژ ورودی بیشتر یا کمتر از 5 ولت باشد، در هر صورت باید جریان 5 ولتی پایدار داشته باشید.

گام هفتم : کیت بدنه ماشین

قطعات کیت بدنه ماشین
قطعات کیت بدنه ماشین

ابعاد بدنه ماشین کنترلی باید حداقل 19.8 در 14 در 6.5 سانتیمتر ( به ترتیب طول، عرض، ارتفاع) باشد. قبل از شروع ساخت ماشین کنترلی جای ماژول و بقیه قطعات را روی بدنه مشخص کنید.

کیتی که تهیه می‌کنید باید دو موتور کاهنده سرعت، دو چرخ پلاستیکی و جاباتری داشته باشد.‌هاگر نتوانستید چنین کیتی پیدا کنید می‌توانید از قطعات را جداگانه بخرید.

ورودی ولتاژ موتورهای ماشین کنترلی باید بین 3 تا 12 ولت باشد. البته ولتاژ توصیه شده برای این موتورها بین 6 تا 8 ولت است. حداکثر گشتاور موتورها (با جریان 3 ولتی) 800، سرعت بدون بار 1:48 و حداکثر جریان آن 250 میلی آمپر است.

گام هشتم : باتری‌ها

ماشین کنترلی به چهار باتری لیتیوم یونی 3.7 ولتی نیاز دارد که دوتا از آن بصورت سری و دوتای دیگر هم بصورت موازی بهم وصل میشوند. شارژ یا استفاده اشتباه از باتری‌های لیتیوم یون باعث انفجارشان میشود؛ به همین خاطر بهتر است باتری بخرید که مدار محافظتی توکار داشته باشد.

برخی از ماشین‌های کنترلی نیاز به دو ورودی ولتاژ مختلف دارند (بسته به ورودی ولتاژ موتورها). این ماشین کنترلی هم همینطور است و جریان ولتی باتری‌ها به روتر وایرلس و جریان دیگر به موتورها وصل میشود.

برای استفاده از باتری‌های لیتیوم یون به یک ماژول تنظیم کننده ولتاژ کاهنده USB و مبدل DC به DC (است آپ و استپ دان خودکار) نیاز داریم. ماژول تنظیم کننده ولتاژ از طریق کابل USB جریان 5 ولتی پایدار مورد نیاز روتر و وب کم را تامین میکند و مبدل DC به DC خروجی ولتاژ را قبل از رسیدن به موتورها تنظیم میکند.

اگر ولتاژ ورودی موتورها بیشتر از 5 ولت باشد، ماشین کنترلی خیلی سریع کار میکند یا بصورت خودکار خاموش میشود. خروجی ولتاژ مبدل DC به DC 4.7 ولت است که می‌تواند هم موتورها و هم روتر و وب کم را تامین کند. به همین خاطر می‌توانید تنظیم کننده ولتاژ را حذف کنید. اگر می‌خواهید اینکار را بکنید، باید موتورها را با جریان 3 ولتی و روتر و وب کم را با جریان 4.7 ولتی تغذیه کنید.

گام نهم : سیستم عامل OpenWrt

روتر وایرلس GL.iNet با سیستم عامل OpenWrt کار میکند که هنگام خرید رویش نصب شده است. این سیستم عامل یک رابط کاربری تحت وب دارد که به کمک آن می‌توانید روتر را پیکربندی کنید. وارد آدرس http://192.168.8.1 بشوید و روتر را لاگین کنید. بلافاصله رابط کاربری نمایش داده میشود.

می‌توانید گزینه تنظیمات پیشرفته را انتخاب کنید (یا به آدرس http://192.168.8.1/cgi-bin/luci بروید) تا رابط کاربری Luci را باز کنید.

اگر بخواهید وب کم روی ماشین کنترلی نصب کنید، باید فایل ایمیج این لینک را دانلود کنید و آن را روی روتر آپلود کنید.

گام دهم : اتصال به اینترنت

اتصال روتر به اینترنت
اتصال روتر به اینترنت

برای نصب پکیج باید روتر را به اینترنت وصل کنید. کانکشن اینترنت تان را برای اتصال به روتر تنظیم کنید. علاوه براین باید یک SSID جدید بسازید تا بتوانید با کامپیوتر یا گوشی هوشمند به روتر وصل بشود.

گام یازدهم : نصب پکیج روی روتر

نرم افزارهای مود نیاز را نصب کنید
نرم افزارهای مود نیاز را نصب کنید

برای استفاده از روتر باید چند نرم افزار اضافه روی آن نصب کنید. سیستم عامل OpenWrt بصورت پیش فرض چند نرم افزار دارد که امکان ساخت شبکه وایرلس یا اتصال به شبکه‌های موجود را به روتر میدهد. با این حال ممکن است لازم باشد چند نرم افزار دیگر هم روی روتر نصب کنید. علاوه براین اگر بخواهید از وب کم هم استفاده کنید باید نرم افزار مربوط به آن را هم نصب کنید.

روتر را SSH کنید و فرمان‌هایش را اجرا کنید؛

با کد زیر پکیج‌های نرم افزاری موجود را دانلود کنید:

حالا دوربین را تنظیم کنید :

برای فعال کردن ویدیو فایل /etc/config/mjpg-streamer را ویرایش کنید. برای ویرایش می‌توانید از WinSCP استفاده کنید.

اگر می‌خواهید قابلیت فوکوس خودکار دوربین را غیرفعال کنید، باید uvcdynctrl را هم نصب کنید :
اگر می‌خواهید وضعیت وب کم را کنترل کنید، باید lsof را نصب کنید :
روتر را ریبوت کنید تا ویدیو فعال بشود :
بعد از ریبوت می‌توانید ضبط ویدیو را شروع کنید.

فرمان زیر فوکوس خودکار را بطور موقت غیرفعال میکند. البته فوکوس خودکار را باید در استارت آپ غیرفعال کنید :

از طریق فرمان lsof هم می‌توانید از وضعیت وب کم مطلع شوید :

گام دوازدهم : غیرفعال سازی فوکوس خودکار در استارت آپ

کدهای زیر را در /etc/init.d/disableAutoFocus کپی کنید.

فایل مجوز را روی 0755 تنظیم کنید. می‌توانید از WinSCP هم برای تغییر فایل مجوز استفاده کنید.
هر وقت لازم شد قابلیت فوکوس خودکار را از طریق کد زیر غیرفعال کنید :
برای فعال کردن این قبالیت هم از این کد استفاده کنید :

گام سیزدهم : شماتیک مدار

شماتیک مدار
شماتیک مدار

گام چهاردهم : کدنویسی

کدهای اصلی ماشین کنترلی با زبان برنامه نویسی Lua نوشته شده درحالیکه رابط کاربری وب به زبان html و javascript نوشته شده است. تمام فایل‌های مورد نیاز را می‌توانید از لینک زیر دریافت کنید.

زبان Lua یک زبان تفسیری است که تغییر در یک قسمت آن نیاز به تغییر کل پروژه ندارد. این کدها به محض ذخیره اجرا می‌شوند و به همین خاطر آپدیت آنها ساده تر است.

گام پانزدهم : نصب نرم افزار

نرم افزار در واقع نیاز به نصب ندارد و باید روی روتر آپلود بشود. پس مطمئن شوید آنها را به فولدرهای درست روی روتر منتقل بشوند. می‌توانید از WinSCP برای مدیریت فایل‌ها و فولدرها استفاده کنید.

WinSCP یک کلاینت SFTP/FTP/WebDAV/SCP برای ویندوز است که امکان انتقال و مدیریت فایل‌ها بین کامپیوتر و روتر را فراهم میکند.

با فرض اینکه اکنون WinSCP را روی ویندوزتان اجرا کرده اید و آن را به روتر وصل کرده اید باید به این ترتیب کار را ادامه بدهید. فایلی که در مرحله قبل دانلود کرده اید را روی کامپیوتر اکسترکت کنید و آنها را به فولدرهای مربوطه در روتر منتقل کنید. جای هر فولدر در روتر در تصویر دوم مشخص است.

فایل /www/cgi-bin/control نیاز به یک مجوز دارد که باید آن را به 0755 تغییر بدهید. برای تغییر مجوزها هم می‌توانید از WinSCP استفاده کنید.

گام پانزدهم : کنترل سرعت

روتر وایرلس GL.iNet از سی پی یو Atheros AR9331 استفاده می‌کند و سخت افزار PWM ندارد. به همین خاطر تنها راه بکارگیری PWM از طریق سازگار کردن نرم افزار PWM است. برای فعالسازی قابلیت‌های PWM باید سفت افزار OpenWrt را کامپایل کنید تا کنترلر ماشین از PWM پشتیبانی کند. اگر در حین کار کامپایل کردن فایل‌های ایمیج، روتر آسیب دید می‌توانید خیلی راحت آن را ریکاوری کنید.

گام شانزدهم : کنترل ماشین

حالا می‌توانید ماشین کنترلی را از طریق مرورگر وب (بویژه کروم) یا برنامه اندروید کنترل کنید.

یک مرورگر را باز کنید و به آدرس http://routerIP/car/ بروید (جای آی پی روتر را با آی پی روتر خودتان پر کنید). حالا می‌توانید با کلیک روی تصویر یا استفاده از کلیدهای میانبر ماشین را هدایت کنید. با نگه داشتن دکمه‌ها، ماشین به حرکتش ادامه میدهد و اگر دکمه‌ها را رها کنید ماشین می‌ایستد.

در تصویر دوم می‌توانید کلیدهای میانبر و کارایی هر کدام شان را ببینید.

ماشین کنترلی آماده است

ماشین کنترلی تان آماده است و می‌توانید آن را از طریق اینترنت کنترل کنید. این ماشین بدون میکرو کنترلر ساخته میشود اما نیاز به آشنایی با OpenWrt دارد.

منبع

خلاصه مطلب
آموزش ساخت : ماشین کنترلی بسازید (بدون میکرو کنترلر)
عنوان مطلب
آموزش ساخت : ماشین کنترلی بسازید (بدون میکرو کنترلر)
توضیح کوتاه
ماشین کنترلی بسازید و با اینترنت کنترلش کنید!
نویسنده

بیشتر بخوانید:

با آردوینو و ماژول XBee سیستم خانه هوشمند بسازید... در این ساختنی طرز ساخت یک سیستم خانه هوشمند را یاد می گیرید که دما و میزان مصرف برق را کنترل می کند. ساخت این سیستم بسیار ساده است و هزینه زیادی ندارد...
پروژه آردوینو : دستگاه مشت زن بسازید در این ساختنی، طرز ساخت یک پروژه آردوینو جذاب را برایتان آماده کرده ایم : یک دستگاه مشت زن که رومیزی. این پروژه آردوینو می تواند هدیه بسیار منحصر به ف...
قاب تراشه RFID را عوض کنید و وسایل مختلف بسازید!... سیستم های RFID همه جا اطراف ما هستند؛ از کارت های اتوبوس و مترو گرفته تا اسباب بازی ها! کارکردها و ویژگی های منحصر به فرد تراشه RFID این تکنولوژی را ب...
با پیچ و تخته بدون استفاده پلاک فلزی شیک و منحصر به فرد بسازید... با یک تخته چوب کهنه و چند بسته پیچ می‌توانید شیک ترین و متفاوت ترین پلاک محله را بسازید. برای ساخت پلاک فلزی با این روش نیاز به ابزار خاصی ندارید؛ دری...
تزیین هندزفری با پوکه فشنگ؛ ساده، شیک و منحصر به فرد!... اگر شما هم از ظاهر معمولی هندزفری تان خسته شده اید و نمی خواهید برای خرید هندزفری جدید هزینه کنید، بهترین راه تزیین هندزفری تان است. ساختنی استفاده از...
با گوشی هوشمندتان یک ساعت رومیزی زنگ دار بسازید... از وقتی گوشی های هوشمند فراگیر شده اند، کمتر کسی ساعت رومیزی اش را کوک میکند و بیشتر افراد از آلارم گوشی استفاده می کنند. اگر شما هم جزو این اکثریت هس...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

با دستگاه برش لیزری ربات چوبی منعطف و بادوام بسازید

قبلاً در ساختنی آموزش ساخت ربات مقوایی را یاد گرفته اید. آن ربات قابل برنامه …

پاسخ دهید