Как сделать пультовую машину

11

Самодельная машинка из картона на радиоуправлении своими руками

Радиоуправляемые игрушки можно увидеть в руках каждого ребенка. Магазины переполнены разнообразными гаджетами и самым интересным на сегодняшний день будет собрать машинку на радиоуправлении своими руками.

В этой инструкции я хочу показать вам, как сделать машинку на радиоуправлении своими руками. Вместо изготовления простой радиоуправляемой машинки, мы будем собирать картонную гоночную машинку F1. Картон общедоступен и делает возможным каждому собрать такую машинку прямо дома.

Все материалы для изготовления машинки легкодоступны каждому, также в статье есть ссылки для покупки деталей онлайн.

Шаг 1: Смотрим видео

Видео — замечательная вещь, позволяющая глубоко вникнуть в особенности и понять процесс изготовления. Но я также рекомендую просмотреть все шаги инструкции для изучения дополнительных сведений и картинок.

Шаг 2: Детали

1. Высокоскоростной DC моторчик (Ebay или Amazon)
2. DC моторчик с шестерёнкой (Ebay или Amazon)
3. Модуль TP4056 (Ebay или Amazon)
4. Литий-ионный аккумулятор (Ebay или Amazon)
5. Выключатель (Ebay или Amazon)
6. Пластиковые шестерёнки (Ebay или Amazon)
7. Подшипник (Ebay или Amazon)
8. Палочка от мороженого (Ebay или Amazon)
9. Пистолет для горячего клея (Ebay или Amazon)
10. Канцелярский нож (Ebay или Amazon)

В местных магазинах купите: картон, деревянные палочки, зубочистки, плату для схемы Rx Tx и провода.

Заметка: схема, которую я использовал, была добыта из старой сломанной радиоуправляемой машинки.

Шаг 3: Изготавливаем основу и заднюю ось

• Отрежьте кусок картона примерно 10*25 см
• Основываясь на картинке сверху, вырежьте основу для машинки F1
• Вырежьте деревянную палочку длиной 10см и сделайте на ней три отметки, как показано на картинке
• Возьмите пластиковую шестерёнку и просверлите отверстие, равное диаметру деревянной палочки
• Закрепите шестерёнку на второй отметке и приклейте её суперклеем
• Закрепите подшипники на остальных двух отметках и также закрепите их суперклеем

Заметка: Для увеличения диаметра палочки можно использовать изоленту.

Шаг 4: Изготавливаем самодельный рулевой механизм

• Вырежьте несколько кружков из картона и сложите их один на другой.
• Просверлите отверстие в их центрах и закрепите там зубочистку.
• Поместите круглую картонку с зубочисткой в нос основы машинки, как показано на картинке.
• Вставьте еще один кусочек картона поверх зубочистки и закрепите его суперклеем, так чтобы он мог свободно вращаться.
• Возьмите кусочек толстой стальной проволоки (как с настенного календаря) и согните её под углом 90° на расстоянии примерно 2,5 см.
• Вырежьте деревянную палочку и сделайте отверстие в её центре при помощи мини-дрели.
• Вставьте толстую проволоку в отверстие и закрепите её суперклеем.
• Вырежьте несколько кусочков из палочки от мороженого, как показано на рисунке, и сделайте в них отверстия примерно на 3/4 от центральной точки.
• Соберите части вместе и закрепите их на основе машинки, как показано на картинке.

Заметка: обязательно посмотрите видео, чтобы избежать ошибок.

Шаг 5: Изготавливаем картонные колёса

• Нарисуйте на картоне три круга примерно 4 см в диаметре.
• Поместите подшипник в центр круга и обведите вокруг него круг.
• На одном из кругов нарисуйте несколько спиц.
• Вырежьте кружочки и положите один на другой, чтобы создать толстое колесо.
• Поместите подшипник на колесо и закрепите его суперклеем.
• Сделайте два колеса с подшипниками и два без подшипников.
• Прикрепите колёса к машинке F1 и закрепите их суперклеем.

Шаг 6: Создаём электроуправление

• Используя плоскогубцы, закрепите оба провода как показано на картинке.
• Возьмите моторчик с шестерёнкой и прикрепите круглую картонку на его валу.
• Положите кусок толстого провода поверх картонки.
• Добавьте горячего клея и проложите проволоку между слоями картона.
• Прикрепите мотор к рулевому механизму и протестируйте его, чтобы убедиться, что он работает хорошо.

Заметка: Невозможно с помощью слов объяснить всё правильно, так что я рекомендую посмотреть видео и избежать возможных сомнений.

Шаг 7: Соединяем компоненты

• Возьмите высокоскоростной мотор и закрепите маленькую пластиковую шестерёнку на его валу.
• Поместите моторчик на основе машинки и закрепите его горячим клеем, этот моторчик будет приводить в движение заднюю ось машинки.
• Поместите модуль TP4056 в заднюю часть машинки.
• Соедините выключатель с модулем зарядки.
• Достаньте схему приёмника из старой сломанной радиоуправляемой машинки, или сделайте свой по одной из схем, которые можно найти в интернете.
• Ссылаясь на приложенную выше схему, соедините вместе все компоненты.

Шаг 8: Создаём элементы кузова

• Сделайте переднее крыло из картона и прикрепите его к кузову суперклеем.
• Таким же образом сделайте и прикрепите заднее крыло.
• Завершите создание кузова, вырезав и приклеив нужные картонные части.
• Для изготовления кузова, ссылайтесь на приложенные картинки.

После завершения работ над кузовом, наша самодельная машинка на пульте управления готова. Подключите 5V зарядник, чтобы полностью зарядить аккумулятор. Возьмите пульт и приготовьтесь к весёлой части инструкции: видео.

Шаг 9: Дополнительно

Дополнительно можно озвучить голосом предстартовый отсчет 3-2-1-Старт и использовать его для старта гонки.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Радиоуправляемая машинка на Arduino для преодоления мини-бездорожья

Привет, меня зовут дядя Вова. Вероятно, вы уже читали мои статьи про тестирование. Но сегодня хочу рассказать вам о проекте, не связанном с работой — о радиоуправляемой машинке, которую я разрабатываю с нуля.

Когда‑то в статью моих коллег про хобби на удаленке попало начало рассказа об этом проекте, но сегодня хочу осветить разработку целиком. Это не тиражируемый конструктор, не кит‑комплект и не готовая модель на продажу. Но бегает она очень неплохо и в отличие от аналогов лишена лага радиоуправления. Скорее всего проект будет развиваться дальше.

Разработка собственной радиоуправляемой машинки с нуля началась с исполнения одной детской мечты. Как я уже когда‑то рассказывал, дожив до 30 лет, так и не успел поиграться с игрушечным транспортом на дистанционном управлении. Поэтому, вполне успешно покоряя бездорожье на собственном автомобиле, все‑таки купил модельку на батарейках.

К слову о реальном бездорожье

Поведение радиоуправляемой модели на препятствиях из одеяла и ковриков чем‑то похоже на обычную машину — ее можно заставить буксовать или вытащить в раскачку. Как автомобилисту, мне было интересно попробовать различные маневры без необходимости куда‑либо ехать. Плюс в том, что проверить свои теории можно практически сразу, как только они приходят в голову. Но покупной машинке явно не хватало мощности. С этого начались апгрейды.

Первым делом я высадил две пальчиковых батарейки, которые были установлены в корпусе, и заменил их одним аккумулятором 18 650. Уже на этом этапе пришлось избавиться от бутафорского кузова и корпуса механики, который и являлся держателем батареек. С последнего я тогда снял все размеры и перепечатал под форм‑фактор 18 650.

Покупная машинка без бутафорского кузова, но еще с держателем под пальчиковые батарейки.

Мощности прибавилось процентов на 20 (не удивительно — минимум 3.7 В аккумулятора 18650 против 3 В двух пальчиковых батареек). А по субъективным ощущениям машинка поехала чуть ли не в два раза лучше. Но теперь уже не хватало сцепления с поверхностью — колеса слишком легко срывались и буксовали. Так что на следующем этапе я распечатал на 3D-принтере покрышки побольше из TPU.

Покупная машинка с аккумулятором 18650, распечатанным держателем аккумулятора и новой резиной.

Колеса большого размера вполне предсказуемо нивелировали прирост мощности. С этим надо было что‑то делать. Хотелось более низкой передачи, так что я начал задумываться о создании собственного редуктора. Этот агрегат легко напечатать, но он уже не влез бы в старый «заводской» корпус модели. Так что пора было начинать всю разработку с нуля. Как минимум потому, что некоторые вещи проще сделать заново, чем переделывать.

С этими мыслями я сел прототипировать.

Редуктор

Первым делом я собрал прототип редуктора с несколькими валами и понижением 1 к 14. Благодаря такому серьезному понижению я мог бы использовать в своем агрегате достаточно слабый моторчик от оригинальной машинки — рукой его было уже не удержать.

Прототип редуктора с понижением 1 к 14 (но уже установлен мотор, который я использовал в самосборной машинке). Пробная сборка с редуктором 1 к 14.

По мощности — то, что нужно, но габариты редуктора были слишком большими. Так что в итоге я остановился на более компактном варианте с прямой передачей и понижением 1 к 2.5.

Редуктор с прямой передачей и понижением 1 к 2.5. Модель машинки с прямой передачей

Интересный факт про редуктор: шестерни я напечатал из разного пластика. Пришел к этому решению методом проб и ошибок. Ведущая шестерня — из SBS, а ведомая — из PLA. За счет того, что SBS более мягкий, существенно снижается шум и износ в процессе эксплуатации.

Рулевое управление

Кроме конструкции редуктора я экспериментировал с рулевой трапецией. Многие автомобилисты и не замечают, что колеса поворачиваются не параллельно. Они катятся вокруг общего центра (агрегат потому и называется трапецией, т.к. одно колесо поворачивает больше другого). Мне хотелось понять на практике, как вообще должен работать этот механизм именно на миниатюрных моделях — какие углы должна иметь трапеция на прототипе.

Прототип рулевой трапеции.

В своей радиоуправляемой модели я установил на рулевое сервопривод, который задает угол поворота. В покупном варианте был установлен обычный двигатель постоянного тока; как правило, его же ставят на более дешевые аналоги. Рулевую трапецию, управляющую поворотными кулаками с помощью двух тяг, после серии экспериментов реализовал по тому же принципу, что и на обычной машине.

Кстати, рулевое управление по сути является самой нагруженной частью, т.к. при ударе передним колесом в препятствие (это происходит если не постоянно, то очень часто) основная сила удара приходится либо в рулевой наконечник (уголок между резьбовой шпилькой и поворотным кулаком), либо в сервопривод.

Проблему решал в несколько этапов. До конца ее решить, конечно, невозможно (поэтому на внедорожные покатушки на реальном автомобиле я вожу с собой рулевую стяжку). Но мне удалось снизить частоту поломок:

я напечатал наконечники из PETG — он более устойчив к разломам от ударов;

перешёл на сервопривод с металлическими шестернями (на фото первая версия, с пластиковыми шестернями, у которых буквально «выбивало зубы»).

Рама и кузов

Проектируя раму, я исходил из того, что строить модель буду на моторе от подаренного мне на запчасти струйного принтера. Это двигатель постоянного тока, который перемещает каретку вправо и влево.

Кстати, пока не разобрал этот принтер, был уверен, что такую задачу должен решать шаговик, как на 3D‑принтере. Но в том струйном принтере стоял именно двигатель постоянного тока. А для позиционирования вдоль хода печатающий головки была размещена лента с контрастными полосками. Начиная движение головы вдоль ленты, принтер считывал с помощью оптического датчика полоски и останавливался около нужной. Для меня такая схема работы была откровением. Но зато мне достался вполне приличный двигатель постоянного тока.

Конструкция получилась рамная. Плюс я люблю унификацию, поэтому многие детали спроектированы так, чтобы в итоге в проекте было минимальное количество моделей. Так я сам для себя сформулировал техническое задание. Поэтому рама состоит из пар одинаковых элементов, которые можно напечатать вместе.

На этом фото видно пары одинаковых деталей.

В пару оранжевых деталей за счет трения садится мотор. Еще две одинаковые голубые скобки, развернутые друг относительно друга, скрепляют части рамы воедино и одновременно фиксируют держатель для аккумуляторов и т. д.

Оранжевые детали удерживают мотор

Переднюю подвеску держат детали, напоминающие рычаги реальной подвески. Но функцию рычагов они не выполняют — подвеска здесь жесткая. А дополнительные ступеньки позволяют выровнять раму машинки относительно горизонта. Поворотные оси колес распирает оранжевая деталь (без нее оси заваливаются внутрь), она же держит сервопривод рулевого и контрит гайки осей поворотных кулаков.

Поворотные кулаки, “ступеньки” и рулевая трапеция. “Распорка” на штатном месте. Кстати, как раз тут видно, что рулевые наконечники — расходный материал (они тоже унифицированы). Если снять распорку, оси поворотных кулаков расходятся.

Детали рамы и кузова я старался проектировать так, чтобы печатать без поддержек. Но не во всех случаях это имело смысл. Например, распорка поворотных осей спереди получилась довольно сложной формы и ее было проще сделать с поддержками, чем перерисовывать в несколько деталей (или увеличивать габариты для получения плоскости, размещаемой на столе).

Распорка осей поворотных кулаков — сложная форма потребовала печати с поддержками. Видно, где я оторвал поддержки (а также шестигранные пазы под гайки, которые контрят гайки осей поворотных кулаков).

Рама напечатана из ABS. Некоторые детали я изначально делал из PLA, но мотор в ходе эксплуатации машинки активно греется, а для PLA это бывает критично. После некоторой эксплуатации у деталей, которые контактировали с мотором, ушли диаметры, так что сам мотор перестал держаться. Поэтому в том, что касается кузова, рулевого и «подвески», я полностью перешел на ABS.

Колеса

Каждое колесо модели состоит из двух деталей — диска и покрышки, которая держится на нем за счет трения. Диски распечатаны из ABS. Покрышки — из SEBS. Я пробовал и другие «резиновые» пластики, но понял, что не так важно, какой именно материал используется. Гораздо важнее, чтобы модель была пустотелая.

Выше я уже говорил, что печатал колеса побольше еще на этапе переделки покупной модели. На тот момент я еще не отработал технологию печати TPU, поэтому ту версию колес я напечатал с заполнением. И хотя сам пластик — самый мягкий из тех, что у меня есть, машинка слишком легко проскальзывала.

Колеса с заполнением. Хотя они и сжимались руками, для машинки они были жестковаты.

Когда я сделал покрышки пустотелыми, результат оказался намного лучше.

Мягкая покрышка, напечатанная без заполнения. Она намного мягче.

С учетом небольшого веса машинки, такую покрышку не надо ничем заполнять — она держится за счет жесткости бортов.

Изначально из соображений унификации для крепления всех колес я использовал шпильки М3. Но выяснилось, что на задней оси такая шпилька гнется под весом мотора и аккумуляторов. Поэтому сначала сзади, а потом и спереди пришлось перейти на М5.

Внутри передних колес в поворотные кулаки запрессованы подшипники (покупные). В первой версии модели я запрессовал по одному подшипнику с каждой стороны. Но их ширина — не более 2,5 мм, поэтому колесо на такой узкой опоре начало болтаться. Чтобы этого избежать, я перешел на двухрядные подшипники. Увеличил ширину поворотного кулака, но тем самым убрал лишние люфты.

Питание, электрика и логика

В собственной модели я решил использовать не один, а четыре аккумулятора 18 650, которые выдают от 14.8 до 16.8 В (в зависимости от состояния заряда). Поскольку управляется машинка при помощи Arduino Nano, которому нужно 5 В, питание к ней поступает через понижающий конвертер. А двигатель постоянного тока подключен к Arduino через Н‑мост.

Отработка взаимодействия с Н-мостом

Для связи с пультом управления (подробнее о котором расскажу далее) используется радиомодуль 2.4 ГГц.

Помимо основного двигателя и сервопривода, осуществляющего повороты, Arduino через самодельную плату управляет светотехникой — габаритами, ближним светом, лампой заднего хода и стоп‑сигналами.

Тормоза

Отдельно хочу рассказать, как реализовал тормоза для модели. В ней нет ни дисков, ни барабанов, ни гидравлики, ни тросов, зато есть двигатель постоянного тока.

Логично было бы тормозить с помощью движения назад. Но в этом случае колеса будут прошлифовывать, а потом машина действительно поедет назад, а не остановится. Вместо этого у меня реализован своеобразный «ручник» (назовем его так, раз уж с мотором связана только задняя ось). При нажатии на него мотор начинает быстро переключаться вперед‑назад. Выглядит это как эпилептический припадок, сопровождающийся жужжанием, но машина при этом стоит на месте, а если до этого двигалась, то отлично тормозит. Ручник ведет себя прямо как настоящий — позволяет закладывать в повороты боком и выполнять аналогичные маневры.

Пульт управления

Пульт управления

Я не стал проектировать для пульта управления красивый корпус, зато он получился довольно функциональным. Здесь также используется Arduino Nano, радиомодуль 2.4 ГГц и два покупных аналоговых джойстика. Оба они двухосевые, но для удобства управления я сделал так, что один отвечает за движение вперед / назад, а второй — за повороты влево / вправо.

“Изнанка” пульта управления

У обоих джойстиков есть нажатия. Один отвечает за включение ближнего света, а на другом реализована своеобразная коробка передач. Дело в том, что с таким мощным мотором при старте сильным нажатием на газ, машинку срывает в букс. Поэтому я сделал программное ограничение. Изначально (на стоящей машине) вперед‑назад можно выжать только 50% мощности, т. е. максимальное отклонение джойстика соответствует только половине мощности мотора. При нажатии на джойстик это ограничение снимается. Получается своего рода цифровая вторая передача — максимальное отклонение джойстика начинает соответствовать 100% мощности.

Дополнительно на пульте есть кнопка ручника, о механизме работы которого я рассказывал чуть выше.

Желтая — кнопка “ручника”.

Питается пульт от одного аккумулятора 18 650. Соответственно здесь используется уже повышающий конвертер, который преобразует 3.7–4.2 В (в зависимости от состояния заряда аккумулятора) в 5 В для Arduino Nano.

Видел аналогичные разработки, в том числе в живую на фестивале 3D‑печати в Москве. Не без гордости за свой проект отметил, что моя машинка шустрее реагирует на команды и не лагает. Все потому что протокол радиосвязи для пульта я разрабатывал сам с учетом всех оптимизаций, а не скачал первую попавшуюся прошивку из интернета. Мне удалось добиться еще и очень низкого энергопотребления — не более десятка миллиампер. По примерным подсчетам одного аккумулятора 2 А‑ч должно хватить надолго.

А что дальше?

Модель машинки в разрезе

Машинка ездит и радует, и, конечно, у меня масса планов по развитию проекта. Правда в связи со строительством дома и работами по ремонту одной из моих полноразмерных машин (https://www.youtube.com/@fix‑and‑run/) на радиоуправляемую модель почти не остается времени.

Проект определенно требует эволюции. Как минимум, машинке нужна независимая подвеска. А еще хочется сделать честный полный привод — с карданами и т. п., а не с двумя моторами — хотя я уже понимаю, что его будет очень тяжело реализовать из‑за габаритов печатных деталей (на своем принтере я не могу распечатать сколь угодно малые крестовины).

Также машинку можно дополнить разными датчиками. Например, у меня есть для Arduino довольно точный датчик дистанции, который показывает расстояние до сантиметра. Изначально брал его для гаража, чтобы повесить на стене что‑то типа обратного парктроника — сделать экран с отображением расстояния от этой стены до бампера, заметный с водительского места. Но гараж поменял и теперь это уже не актуально.

Я не хотел разламывать существующую модель, чтобы сделать ее донором для следующей версии. Второго мотора от струйного принтера у меня не было, и я заказал аналог с Китая. Правда, ошибся с названием модели, и мне пришел мотор примерно в три раза больше по размерам и мощности. К нему потребовался другой Н‑мост, рассчитанный на более высокие токи. И он у меня уже есть. В итоге следующая модель будет довольно «злая». Но я уже знаю, как разместить компоненты, чтобы не сильно увеличивать ее габариты.

Автор: Владимир Васяев

P. S. Мы публикуем наши статьи на нескольких площадках Рунета. Подписывайтесь на нашу страницу в VK или на Telegram‑канал, чтобы узнавать обо всех публикациях и других новостях компании Maxilect.

Как сделать радиоуправляемую машину самостоятельно?

RC-модель своими руками – у многих эта фраза ассоциируется прежде всего с лобзиком по металлу, паяльником и прочими инструментами «хэндмэйдера». Сделать собственную модельку с абсолютного нуля – вытачивая каждую деталь самостоятельно – действительно можно, но это достаточно сложный, трудоёмкий и очень требовательный к собственным навыкам процесс. Поэтому сейчас мы будем говорить о более простом и доступном варианте: как собрать радиоуправляемую машину у себя дома.

Как это работает?

Современные модели на радиоуправлении можно разделить на две больших группы:

• RTR. Полностью готовые к использованию машинки, Ready to Run. То есть, достал модель из коробки, поставил аккумулятор – и вперёд, на гонки;
• Kit. Вариант поставки для продвинутых пользователей: вместо собранной машинки приходит набор запчастей, к которым Вы добавляете свои – кастомные – запчасти, собирая в итоге модель своей мечты самостоятельно.

Примечание: вариант, в котором Вы все запчасти покупаете отдельно, мало чем отличается от Kit-версии. Просто Вы не пользуетесь готовыми наборами, но, тем не менее, используете фабричные запчасти.

Зачем вообще нужна RC-модель своими руками? Ровно за тем же, что и любой кастом: чтобы выделиться в толпе, сделать свою машинку уникальной. Тем более, что сборка из готовых деталей менее требовательна к навыку, чем «работа напильником».

Какие запчасти понадобятся?

Как правило, если Вы выбрали какой-то Kit, то в его комплектацию входит только шасси и корпус. Дополнительно понадобятся (рассматриваем вариант с электрической машинкой):

• Двигатель;
• Радиоаппаратура: пульт управления, приёмник, телеметрия;
• Колёса;
• Аккумулятор;
• Диски, вставки и т. д.

В конечном итоге, всё зависит от конкретного набора для сборки радиоуправляемой модели машины своими руками: в некоторых, например, нет кузова, и он приобретается отдельно.

Сложно ли собрать Kit?

Именно на стадии сборки Kit’a сложностей обычно не возникает: детали пронумерованы, к ним в комплекте идёт подробная инструкция – делайте всё аккуратно, и проблем не будет. Трудности чаще всего возникают на объединении шасси с остальными комплектующими, поэтому ещё раз советуем: перед покупкой двигателя и прочих запчастей внимательно изучите выбранный Kit и его характеристики. Отличным выбором будет почитать тематические форумы: наверняка с этим Kit уже кто-то работал – и, скорее всего, этот кто-то охотно поделится опытом.

Пластик или алюминий?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, о каком бренде идёт речь, но об этом ниже. Если сравнивать «в вакууме» — и хороший пластик с хорошим алюминием – картина выглядит примерно вот так:

• Пластик: легче, лучше гасит удар, восстанавливает форму после столкновений. Но, при этом, при слишком сильном ударе пластик трескается и рвётся, починить его будет практически нереально – деталь под замену. Кроме того, на пластиковых деталях со временем разбалтываются посадочные места валов и подшипников, из-за чего возникают люфты – снова приходится менять деталь;
• Алюминий. Поддаётся ремонту и практически не деформируется со временем, но хороший алюминий стоит дороже, чем хороший пластик. Плохой алюминий обычно довольно хрупкий и буквально рассыпается при том уровне нагрузок, который качественный пластик даже не заметит. А стоит примерно столько же.

Производители запчастей

Можно выделить три наиболее интересных бренда:

• RPM. Лучший пластик на рынке. Идеальное качество, высокая прочность, исключительная долговечность – то, что нужно, чтобы сделать своими руками неубиваемую rc-модель. Недостатков у бренда всего два: высокая цена и явная заточенность под американские машинки вроде TRAXXAS, на «китайца» запчасти RPM, скорее всего, не поставить;
• Integy. Алюминиевые детали, неплохой баланс между ценой и качеством. Если всё-таки предпочитаете металл пластику, вполне можно задуматься о выборе этого бренда. Ну и да: алюминий классно смотрится!
• Pro-Line. Ещё один отличный – и вполне универсальный – бренд. Оптимальный выбор, если собираетесь работать не с американскими Kit. Среди достоинств марки: 5 лет на рынке, куча наград, очень широкий ассортимент и приемлемая ценовая политика.

​​​​​​​

Общие выводы по машинкам на управлении своими руками

Если аккуратно следовать инструкции и не торопиться, в самостоятельной сборке RC-модели нет ничего запредельно сложного. Главное – это использовать качественные комплектующие от известного бренда, они встают на свои места беспроблемно. Ну и рекомендуем начинать с Kit’a попроще, а потом уже, получив первый опыт, задирать планку кастома.

Как сделать гусеничную радиоуправляемую машинку

Рассмотрим создание машинки на гусеничном ходу с довольно элементарной конструкцией, собрать которую можно буквально за пару вечеров. Всю конструкцию условно можно разделить на две части – гусеничное шасси и электрическая часть, которая будет обеспечивать дистанционное управление машинкой с пульта.

Изготовление шасси

Понадобится не так много материалов: приводиться в движение гусеницы будут с помощью пары мотор-редукторов, основой всей конструкции будет небольшой кусок толстой фанерки, также понадобится несколько пластиковых колёсиков, по которым и будут вращаться гусеницы. Для машинки можно использовать практически любые подходящие по размеру мотор-редукторы, идеально подойдут «жёлтые», которые можно встретить во многих магазинах радиодеталей, либо купить на Али, редуктор в них даёт передаточное соотношение 1:48, что для данного случая является самым оптимальным значением.

Каждый редуктор имеет выход на два вала, по разные стороны корпуса – для гусеничного шасси задействован будет только один вал с каждого мотора, второй можно удалить вовсе либо оставить на случай, если эти моторы ещё понадобятся в других проектах. На валы необходимо закрепить колёса – сделать это площе всего, вкрутив саморез в сам вал (внутри он полый), таким образом, колёса хорошо зажмутся. Для дополнительной фиксации, и чтобы не раскрутился саморез, можно обильно смазать соединение клеем. Обратите внимание, что колесо двойное – между каждым из колёс делается зазор примерно 3-4 мм, в дальнейшем с его помощью будет фиксироваться гусеница.

Моторы закрепляются на кусочке прочной фанеры, её размер можно выбрать произвольно, в зависимости от желаемых размеров машинки. Каких-либо удобных мест для крепления данные мотор-редукторы не предусматривают, поэтому зафиксировал я их с помощью термоклея – хорошие клеевые стержни обеспечивают отличное качество соединения, как показал опыт.

Далее в противоположной стороне от моторов необходимо закрепить уголки для оси передних колёс. Для этого очень рекомендую использовать детали от детского железного конструктора – там можно найти готовые уголки с отверстиями. При сверлении отверстия в фанерке нужно учитывать, что в дальнейшем понадобится регулировка натяжения гусениц, поэтому необходимо просверлить ряд отверстий длиной примерно 1-1,5 см, которые затем соединить в одну продолговатую прорезь. Таким образом, вся передняя ось будет двигаться взад-вперёд, фиксируясь болтами в нужном положении.

В отверстия в уголках продевается шпилька, удобно использовать м4, она даёт достаточную жёсткость и при этом подходит под отверстия в деталях железного конструктора. Шпильку необходимо жёстко закрепить на уголках, удобно использовать для этого гайки с фиксацией, они не раскрутятся сами собой, когда машинка начнёт ездить. По бокам устанавливаются те же двойные колёса, что и сзади, с точном таким же зазором. Колёса должны свободно вращаться на оси, обеспечить это можно теми же гайками с фиксацией. Обратите внимание, что левые и правые колёса должны вращаться независимо друг от друга. Такие колёса я взял в том же железном конструкторе, однако можно вырезать аналогичные и из пластика, либо из плотного картона, если сложить его в несколько слоёв и склеить.

Изготовление гусениц

Трудно это представить, однако, отличные гусеницы с хорошим сцеплением получаются из ПВХ коврика для ванны, найти его можно практически в любом магазине хозяйственных товаров. Такой коврик состоит из множества гибких «полос», которые соединены между собой параллельно идущими нитями, то что нужно для создания гусеницы. От коврика отрезается лента шириной 1,5-2 см, она должна быть равна ширине используемых колёс.

Затем необходимо приложить ленту к закреплённым на шасси колёсам и отрезать её по необходимой длине, затем концы ленты склеиваются суперклеем. После того, как клей высохнет, можно примерить гусеницу на шасси и даже включить мотор – гусеница будет вращаться, однако быстро спадёт с колёс.

Для того, чтобы гусеница не спадала с колёс, даже когда будущая машинка будет переезжать препятствия, нужно сделать выпуклые упоры по центру гусеницы. При вращении они будут попадать в зазор между колёсами, не давая гусенице сойти. Сделать такие упоры можно множеством способов, я решил приклеить спички на каждый «шаг» гусеницы, как показал опыт, данный способ оказался рабочим и при достаточном натяжении гусеница совершенно не спадала. Спички нарезаются на отрезки длиной 5-6 мм и приклеиваются, как показано на фотографии ниже, используется всё тот же суперклей – он обеспечивает хорошую прочность соединения с материалом ПВХ-коврика.

Все те же действия нужно сделать со второй гусеницей. После наклеивания спичек гусеницы можно считать готовыми – теперь они надеются на шасси и уже можно проверить, как поедет будущая машинка, подав напряжение с аккумулятора напрямую на оба мотора. При необходимости нужно отрегулировать силу натяжения – слишком слабая гусеница будет проворачиваться или спадать, а слишком сильно натянутая будет туго вращаться, оказывая дополнительную нагрузку на мотор.

Электрическая часть

В электрической части понадобится сразу несколько плат: платы приёмника и передатчика для передачи команд с пульта, повышающие преобразователи для питания моторов, а также платы «мосты» для возможности вращения каждого из моторов в обе стороны. Общая схема такова – плата передатчика будет устанавливаться в пульте, плата приёмника на шасси машинки. Повышающие преобразователи преобразуют напряжение с аккумуляторов (3,7 – 4,2 вольта) до уровня 7-8 вольт, от которых уже будут питаться моторы. Если моторы развивают достаточную скорость и напрямую от аккумулятора, то преобразователи можно не ставить. Управлять вращением моторов будут мостовые схемы – специальные схемы с полевыми транзисторами, которые могут подавать на выход напряжение либо одной полярности, либо другой, в зависимости от того, на какой вход (in 1 или in 2) будет приходить управляющий сигнал с платы приёмника. Сперва рассмотрим схемы передатчика и приёмника, они соответственно представлены ниже.

Если быть точным, данные схемы называются кодером и декодером, а в качестве именно приёмника и передатчика выступают готовые модули RX-TX на частоту 433 МГц, которые легко можно купить на Али или многих магазинах радиодеталей — http://ali.pub/5hzb5c Каждый из модулей имеет по три контакта для подключения – плюс питания, минус, а также контакт DATA для передачи или съёма данных. Представленные же выше простые схемы обеспечивают протокол передачи данных, позволяя обрабатывать нажатия 5-ти кнопок. Для управления машинкой понадобится всего 4 канала (вперёд, назад, вправо, влево), поэтому 5-й канал остаётся свободным и его можно задействовать под любые цели, например, включение-выключение фар. Контакты TXD и RXD на схемах подключаются соответственно к контактам DATA передатчика и приёмника, в остальном схемы простые и вряд ли требуют пояснений. Напряжение питания самих схем составляет 3,5-5 вольт, однако если установить стабилизаторы 78l05 (они указаны на схемах), то можно питать от напряжения 7 и более вольт. Печатные платы предусматривают оба варианта питания, нужно лишь установить перемычки в нужных местах. Для использования в машинке питание и приёмника, и передатчика можно осуществлять напрямую от аккумуляторов без стабилизаторов. В каждой из схем имеется микроконтроллер – его необходимо прошить соответствующей прошивкой, прошивки находятся в архиве вместе с файлами плат.

Архив со схемами, прошивками и платами:

Изготовление пульта

Как один из вариантов – использовать можно готовый пульт от какой-нибудь сломанной/ненужной радиоуправляемой игрушки, если внутри него достаточно места для установки платы кодера. Либо можно изготовить свой пульт, как я и сделал. В качестве основы применил ещё один обрезок фанеры, смонтировав на нём холдер для аккумулятора 18650, плату кодера с модулем-приёмником, а также 4 кнопки, расположив их по максимальному удобству управления. Обратите внимание, что плата кодера уже содержит посадочные места для кнопок на плату – их установка необязательна, разве что для проверки работоспособности после сборки. Рабочие кнопки выводятся с платы на проводах, как на фотографиях ниже.

Монтаж электроники на шасси

На самом шасси, таким образом, кроме платы декодера с модулем-приёмником будут устанавливаться две платы «мосты», и два преобразователя. Использование двух преобразователей, по одному на каждый мотор, хорошо тем, что можно будет отрегулировать отдельно скорость каждой гусеницы. Мотор-редукторы хоть и одинаковые, но всё же имеют некоторый разброс параметров, поэтому даже при одинаковом питающем напряжении могут давать чуть-чуть разные обороты, подстраивая напряжение на выходе преобразователей можно добиться полностью одинаковой скорости. Перекос же в скоростях, даже небольшой, приведёт к тому, что машинка будет ехать не строго вперёд, а с небольшим поворотом. Ниже на фотографии можно увидеть все платы, необходимые для установки на шасси.

Подробное фото платы декодера. Обратите внимание, что она, так же, как и плата кодера, имеет несколько дополнительных конденсаторов по питанию – они точно не будут лишними в устройствах с микроконтроллерами.

Сборка мостовой схемы

Казалось бы – для чего нужна какая-то мостовая схема, ведь достаточно лишь с помощью ключа подавать напряжение на моторы. И она действительно не нужна в том случае, если машинке не требуется задний ход – а практика показывает, что без него совсем неинтересно. Таким образом, необходимо собрать небольшую дополнительную схемку, которая обеспечит смену полярности для мотора. Меняется полярность – меняется направление движения.

К данной схеме подключается двигатель, а также она содержит два входа – in1 и in2, подали 3-5 вольт на один вход – мотор вращается в одну сторону, подали 3-5 вольт на другой – мотор вращается уже в другую сторону. Если же напряжение не подаётся ни на один вход, либо подаётся на оба входа сразу – мотор не вращается, вот такая простая логика работы. На схеме имеется 4 полевых транзистора, которые будут коммутировать мотор, поэтому они должны быть рассчитаны на достаточно большой ток. Два из них N-канальные, можно использовать АО3400, другие два P-канальные, подойдут АО3401. Также на схеме присутствуют два биполярных NPN транзистора, подойдут BC847 или любые другие аналогичные. Для того, чтобы не занимать много места на шасси рекомендую собрать эту схему именно на SMD-компонентах. Диоды – любые понравившиеся, например, 1N4148W. На вход питания этой схемы (обозначен как 12 V) подаётся напряжение с преобразователя. Обратите внимание, что схему нужно собрать в двух экземплярах – для левого и правого мотора, соответственно питаться они будут с одного и со второго преобразователя. Фото собранных плат ниже.

Теперь можно приступать непосредственно к монтажу – и первым делом стоит установить на верхнюю часть шасси пару холдеров под аккумуляторы 18650, именно от них будет питаться вся электроника, аккумуляторы соединяются параллельно.

Перед аккумуляторами, в передней части, устанавливается плата декодера, её сразу можно подключить через выключатель к контактам холдеров. Для удобства на этой плате дополнительно установлены 5 светодиодов – при нажатии на клавиши пульта будут загораться соответствующие светодиоды.

На нижнюю часть, под шасси, крепятся пара преобразователей и пара плат-мостов. Сразу всё соединяется проводами – входы преобразователей через выключатель к холдерам, выходы преобразователей на питание плат мостов, а выходы мостов, в свою очередь, уже к моторам. Следует учитывать, что моторы под нагрузкой могут потреблять достаточно большой ток, соответственно на входе преобразователей потребляемый ток будет ещё примерно в 2 раза больше и в некоторые моменты может достигать 1-1,5 ампера, поэтому нужно подводить питание достаточно толстыми проводами.

Остался последний, завершающий этап сборки – нужно подключить выходы декодера (будет задействовано 4 выхода из 5-ти) ко входам мостов (in1, in2), для того, чтобы при нажатии на определённые клавиши пульта машинка реагировала нужным образом. А именно:

• Нажатие «вперёд» – оба мотора вращаются в одну сторону.
• Нажатие «назад» — оба мотора вращаются в противоположную сторону.
• Нажатие «вправо» — левый мотор вращается вперёд, правый назад, машинка при этом разворачивается на месте по часовой стрелке.
• Нажатие «влево» — правый мотор вращается назад, левый вперёд, машинка разворачивается против часовой стрелки.
• Одновременное нажатие «вперёд» и «вправо» — левый мотор вращается вперёд, правый стоит на месте, таким образом, происходит плавный поворот.
• Одновременное нажатие «вперёд» и «влево» — аналогично, но в другую сторону.

Для реализации такой логики необходимо подключить выходы декодера ко входам мостов таким образом, как показано ниже.

Снизу показаны выходы декодера, при этом один из них свободен, его можно задействовать для других действий. Диоды здесь можно использовать те же 1N4148, припаять их навесным монтажом прямо на выходах декодера.

Испытания

На этом сборка машинки завершена, можно вставлять аккумуляторы и проверять работу. При этом не лишним будет проверить ток потребления – при отсутствии команд с пульта он должен быть небольшим, около нескольких десятков мА. Дальность действия пульта будет зависеть от используемых модулей приёмника и передатчика – чаще всего они обеспечивают зону уверенного приёма около 20-30 метров в городских условиях, чего вполне достаточно для управления машинкой. Значительно увеличить дальность помогут антенны, можно взять кусочки медного провода длиной 17 см (для частоты 433 МГц) и припаять к модулям к контактам «ant».

Таким образом, получилась весьма занятная игрушка для детей и взрослых – гусеницы из ПВХ-коврика обеспечивают отличное сцепление с любыми поверхностями, поэтому машинка легко преодолевает препятствия. К преимуществам гусеничного варианта также можно отнести простоту управления – не нужно устанавливать дополнительные рулевые механизмы, всё управление происходит только за счёт смены направления вращения гусениц. Недостатком описанной конструкции шасси можно назвать маленький «дорожный просвет» — моторы располагаются под днищем и занимают там довольно много места, тем не менее, это не мешает получению удовольствия от «вождения», а при желании и этот недостаток можно устранить, добавив дополнительную ось для задних колёс и расположив моторы сверху. Удачной сборки!