Vamos considerar a criação de um veículo sobre esteiras com um design bastante básico que pode ser montado literalmente em algumas noites. Toda a estrutura pode ser dividida em duas partes - o chassi sobre esteiras e a parte elétrica, que fornecerá o controle remoto da máquina a partir do controle remoto.
Fabricação de chassis
Não serão necessários muitos materiais: os trilhos serão acionados por um par de motoredutores, a base de toda a estrutura será um pequeno pedaço de compensado grosso e você também precisará de várias rodas de plástico sobre as quais os trilhos girarão. Para a máquina você pode usar quase qualquer motoredutor de tamanho adequado, os “amarelos” são ideais, que podem ser encontrados em muitas lojas de peças de rádio, ou você pode comprá-los no Ali, a caixa de câmbio neles dá uma relação de transmissão de 1: 48, que para este caso é o valor ideal.
Cada redutor possui saída para dois eixos, em lados opostos da carroceria - para o chassi sobre esteiras será utilizado apenas um eixo de cada motor, o segundo pode ser removido completamente ou deixado caso estes motores ainda sejam necessários em outros projetos.É necessário fixar as rodas nos eixos - a maneira mais fácil de fazer isso é aparafusar um parafuso auto-roscante no próprio eixo (é oco por dentro), para que as rodas fiquem bem fixadas. Para fixação adicional e para evitar que o parafuso auto-roscante se desenrole, você pode lubrificar generosamente a junta com cola. Observe que a roda é dupla - é feito um espaço de aproximadamente 3-4 mm entre cada roda, no futuro a lagarta será fixada com ela.
Os motores são montados sobre um pedaço de compensado durável, seu tamanho pode ser escolhido arbitrariamente, dependendo do tamanho desejado da máquina. Esses motoredutores não oferecem locais convenientes para fixação, por isso fixei-os com cola quente - bons bastões de cola proporcionam excelente qualidade de conexão, como a experiência mostra.
A seguir, no lado oposto dos motores, é necessário fixar os cantos do eixo das rodas dianteiras. Para fazer isso, recomendo fortemente o uso de peças de um conjunto de construção infantil em ferro - lá você encontra cantos prontos com furos. Ao fazer um furo em compensado, é preciso levar em consideração que no futuro será necessário ajustar a tensão dos trilhos, então é necessário fazer uma série de furos de aproximadamente 1 a 1,5 cm de comprimento, que são então conectados em um ranhura oblonga. Dessa forma, todo o eixo dianteiro se moverá para frente e para trás, aparafusado no lugar.
Nos furos dos cantos é enfiado um pino, é conveniente usar M4, proporciona rigidez suficiente e ao mesmo tempo encaixa nos furos das peças do construtor de ferro. O pino deve estar firmemente preso aos cantos; para isso é conveniente utilizar porcas de travamento; elas não se desenroscam sozinhas quando a máquina começa a se mover. As mesmas rodas duplas são instaladas nas laterais e na traseira, com exatamente a mesma folga.As rodas devem girar livremente no eixo; isso pode ser garantido com as mesmas porcas de travamento. Observe que as rodas esquerda e direita devem girar independentemente uma da outra. Peguei essas rodas do mesmo conjunto de construção de ferro, mas você pode cortar outras semelhantes em plástico ou papelão grosso, se dobrar em várias camadas e colar.
Fazendo lagartas
É difícil imaginar, porém, faixas excelentes e com boa tração podem ser feitas a partir de um tapete de banho de PVC, que pode ser encontrado em quase todas as lojas de ferragens. Esse tapete consiste em muitas “tiras” flexíveis conectadas entre si por fios paralelos, que é o que é necessário para criar uma lagarta. Do tapete é cortada uma tira de 1,5-2 cm de largura, que deve ser igual à largura das rodas utilizadas.
Em seguida, é necessário aplicar a fita nas rodas fixadas no chassi e cortá-la no comprimento desejado, depois as pontas da fita são coladas com supercola. Depois que a cola secar, você pode experimentar a lagarta no chassi e até ligar o motor - a lagarta girará, mas cairá rapidamente das rodas.
Para garantir que a lagarta não caia das rodas, mesmo quando o futuro veículo passar por cima de obstáculos, é necessário fazer paradas convexas no centro da lagarta. Ao girar, eles cairão no vão entre as rodas, evitando que a pista se solte. Existem muitas maneiras de fazer essas paradas; decidi colar fósforos em cada “degrau” da lagarta; como a experiência tem mostrado, esse método acabou funcionando e com tensão suficiente a lagarta não caiu. Os fósforos são cortados em pedaços de 5 a 6 mm de comprimento e colados, como mostra a foto abaixo, utiliza-se a mesma supercola - garante boa resistência de colagem com o material da esteira de PVC.
Todas as mesmas ações precisam ser feitas com a segunda lagarta.Depois de colar os fósforos, os trilhos podem ser considerados prontos - agora eles estão apoiados no chassi e já podem verificar como o futuro carro vai andar aplicando a tensão da bateria diretamente em ambos os motores. Se necessário, você precisa ajustar a força de tensão - uma esteira muito fraca irá girar ou cair, e uma esteira muito apertada irá girar com força, colocando pressão adicional no motor.
Parte elétrica
Na parte elétrica, serão necessárias várias placas ao mesmo tempo: placas receptoras e transmissoras para transmissão dos comandos do controle remoto, conversores boost para alimentar os motores, além de placas “ponte” para permitir que cada motor gire nos dois sentidos. O esquema geral é o seguinte - a placa transmissora será instalada no controle remoto, a placa receptora no chassi da máquina. Os conversores Boost convertem a tensão das baterias (3,7 - 4,2 volts) para um nível de 7 a 8 volts, a partir do qual os motores serão alimentados. Se os motores desenvolverem velocidade suficiente diretamente da bateria, os conversores não precisarão ser instalados. A rotação dos motores será controlada por circuitos ponte - circuitos especiais com transistores de efeito de campo que podem fornecer à saída uma tensão de uma polaridade ou de outra, dependendo de qual entrada (em 1 ou em 2) o sinal de controle vem. a placa receptora receberá. Primeiro, vamos dar uma olhada nos circuitos transmissor e receptor, eles são apresentados a seguir respectivamente.
Para ser mais preciso, esses circuitos são chamados de codificador e decodificador, e o receptor e o transmissor são módulos RX-TX prontos na frequência de 433 MHz, que podem ser facilmente comprados na Ali ou em muitas lojas de peças de rádio - Cada um dos módulos possui três contatos para conexão - potência mais, menos, além de um contato DADOS para envio ou recebimento de dados.Os circuitos simples apresentados acima fornecem um protocolo de transferência de dados, permitindo processar 5 pressionamentos de botão. Para controlar a máquina serão necessários apenas 4 canais (para frente, para trás, direita, esquerda), portanto o 5º canal fica livre e pode ser utilizado para qualquer finalidade, por exemplo, ligar e desligar os faróis. Os contatos TXD e RXD nos diagramas são conectados aos contatos DATA do transmissor e receptor, respectivamente; caso contrário, os diagramas são simples e dificilmente requerem explicação. A tensão de alimentação dos próprios circuitos é de 3,5-5 volts, porém, se você instalar estabilizadores 78l05 (eles estão indicados nos diagramas), poderá alimentá-los com uma tensão de 7 ou mais volts. As placas de circuito impresso oferecem ambas as opções de alimentação; você só precisa instalar os jumpers nos lugares certos. Para uso em uma máquina, tanto o receptor quanto o transmissor podem ser alimentados diretamente por baterias sem estabilizadores. Cada um dos circuitos possui um microcontrolador - ele deve ser atualizado com o firmware apropriado; o firmware está no arquivo junto com os arquivos da placa.
Arquivo com esquemas, firmware e placas:
Fazendo o controle remoto
Como opção, você pode usar um controle remoto pronto de algum brinquedo controlado por rádio quebrado/desnecessário, se houver espaço suficiente dentro dele para instalar a placa codificadora. Ou você pode fazer seu próprio controle remoto, como eu fiz. Como base, usei outro pedaço de compensado, montando nele um suporte para bateria 18650, uma placa codificadora com módulo receptor, além de 4 botões, organizando-os para máxima facilidade de controle.Observe que a placa do encoder já contém espaços de montagem para botões na placa - sua instalação não é necessária, exceto para verificar o funcionamento após a montagem. Os botões de operação são retirados da placa por meio de fios, conforme fotos abaixo.
Montagem da eletrônica no chassi
No próprio chassi, portanto, além da placa decodificadora com o módulo receptor, serão instaladas duas placas “ponte” e dois conversores. A vantagem de usar dois conversores, um para cada motor, é que você pode ajustar a velocidade de cada pista separadamente. Embora os motoredutores sejam idênticos, ainda apresentam alguma variação nos parâmetros, portanto mesmo com a mesma tensão de alimentação podem produzir velocidades ligeiramente diferentes; ajustando a tensão na saída dos conversores, consegue-se obter a mesma velocidade. Uma distorção de velocidade, mesmo que pequena, fará com que o carro não ande em linha reta, mas com uma ligeira curva. Abaixo na foto você confere todas as placas necessárias para instalação no chassi.
Foto detalhada da placa decodificadora. Observe que ela, assim como a placa do codificador, possui vários capacitores de alimentação adicionais - eles definitivamente não serão supérfluos em dispositivos com microcontroladores.
Montagem do circuito da ponte
Parece que é necessário algum tipo de circuito de ponte, porque basta aplicar tensão aos motores por meio de uma chave. E realmente não é necessário se o carro não exigir marcha à ré - e a prática mostra que sem ela não é nada interessante. Assim, é necessário montar um pequeno circuito adicional que proporcione uma mudança de polaridade para o motor. A polaridade muda - a direção do movimento muda.
O motor está conectado a este circuito e também contém duas entradas - in1 e in2, aplique 3-5 volts a uma entrada - o motor gira em uma direção, aplique 3-5 volts à outra - o motor gira na outra direção. Se a tensão não for fornecida a nenhuma das entradas, ou for aplicada a ambas as entradas ao mesmo tempo, o motor não gira, esta é a lógica simples de operação. Existem 4 transistores de efeito de campo no circuito que irão comutar o motor, portanto eles devem ser projetados para uma corrente suficientemente alta. Dois deles são canal N, você pode usar AO3400, os outros dois são canal P, AO3401 é adequado. Também no diagrama há dois transistores NPN bipolares: BC847 ou qualquer outro semelhante servirá. Para não ocupar muito espaço no chassi, recomendo montar este circuito utilizando componentes SMD. Diodos - o que você quiser, por exemplo, 1N4148W. A entrada de energia deste circuito (designada como 12 V) é alimentada com tensão do conversor. Observe que o circuito deve ser montado em duas cópias - para os motores esquerdo e direito, respectivamente, eles serão alimentados por um e pelo segundo conversor. Fotos das placas montadas estão abaixo.
Agora você pode prosseguir diretamente para a instalação - e o primeiro passo é instalar um par de suportes para baterias 18650 na parte superior do chassi; toda a eletrônica será alimentada por eles; as baterias serão conectadas em paralelo.
Na frente das baterias, na parte frontal, está instalada uma placa decodificadora, que pode ser conectada imediatamente através de uma chave aos contatos dos suportes. Por conveniência, esta placa possui adicionalmente 5 LEDs – ao pressionar as teclas do controle remoto, as correspondentes acenderão LEDs.
Um par de conversores e um par de placas de ponte são fixados na parte inferior, sob o chassi.Tudo é imediatamente conectado por fios - as entradas dos conversores através de uma chave aos suportes, as saídas dos conversores para alimentar as placas das pontes e as saídas das pontes, por sua vez, aos motores. Deve-se levar em consideração que motores sob carga podem consumir uma corrente bastante grande, portanto, na entrada dos conversores a corrente consumida será aproximadamente 2 vezes maior e em alguns momentos pode chegar a 1-1,5 amperes, portanto é necessário forneça energia com fios bastante grossos.
Resta a última e última etapa da montagem - você precisa conectar as saídas do decodificador (4 das 5 saídas serão usadas) às entradas da ponte (in1, in2), para que quando você pressionar certas teclas no controle remoto, a máquina reage da maneira desejada. Nomeadamente:
- Pressionando “forward” - ambos os motores giram na mesma direção.
- Pressionando “voltar” - ambos os motores giram na direção oposta.
- Pressionando “direita” - o motor esquerdo gira para frente, o motor direito gira para trás, enquanto a máquina gira no sentido horário no lugar.
- Pressionando “esquerda” - o motor direito gira para trás, o motor esquerdo gira para frente, a máquina gira no sentido anti-horário.
- Pressionando simultaneamente “para frente” e “para a direita” - o motor esquerdo gira para frente, o direito fica parado, assim ocorre um giro suave.
- Pressionar simultaneamente “para frente” e “esquerda” é semelhante, mas na outra direção.
Para implementar tal lógica, é necessário conectar as saídas do decodificador às entradas da ponte conforme mostrado abaixo.
As saídas do decodificador são mostradas abaixo, sendo uma delas livre e podendo ser utilizada para outras ações. Os diodos aqui podem ser usados os mesmos 1N4148, soldados por montagem em superfície diretamente nas saídas do decodificador.
Testes
Neste ponto, a montagem da máquina está concluída, você pode inserir as baterias e verificar o funcionamento. Nesse caso, não seria supérfluo verificar o consumo de corrente - na ausência de comandos do controle remoto, deve ser pequeno, cerca de várias dezenas de mA. O alcance do controle remoto dependerá dos módulos receptores e transmissores usados - na maioria das vezes eles fornecem uma área de recepção confiável de cerca de 20 a 30 metros em condições urbanas, o que é suficiente para controlar a máquina. As antenas vão ajudar a aumentar significativamente o alcance, você pode pegar pedaços de fio de cobre de 17 cm de comprimento (para uma frequência de 433 MHz) e soldá-los nos contatos “formiga” dos módulos.
Assim, o resultado é um brinquedo muito divertido para crianças e adultos - os trilhos do tapete de PVC proporcionam excelente aderência em qualquer superfície, para que a máquina supere obstáculos com facilidade. As vantagens da versão sobre esteiras também incluem facilidade de controle - não há necessidade de instalação de mecanismos de direção adicionais, todo o controle ocorre apenas alterando o sentido de rotação das esteiras. A desvantagem do design do chassi descrito pode ser chamada de pequena “distância ao solo” - os motores estão localizados embaixo e ocupam bastante espaço ali, porém, isso não atrapalha o prazer de “dirigir”, e se desejado, esta desvantagem pode ser eliminada adicionando um eixo adicional para as rodas traseiras e colocando os motores no topo. Feliz edifício!
