HackerBoxes 0013: Autosport: 12 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

AUTOSPORT: در این ماه ، هکرهای HackerBox در حال بررسی قطعات الکترونیکی خودرو هستند. این دستورالعمل حاوی اطلاعاتی برای کار با HackerBoxes #0013 است. اگر دوست دارید هر ماه یک صندوق مانند این به صندوق پستی خود دریافت کنید ، اکنون وقت آن است که در HackerBoxes.com مشترک شوید و به انقلاب بپیوندید!

موضوعات و اهداف آموزشی این HackerBox:

• تطبیق NodeMCU برای آردوینو
• مونتاژ کیت ماشین 2WD
• سیم کشی NodeMCU برای کنترل کیت ماشین 2WD
• کنترل NodeMCU از طریق WiFi با استفاده از Blynk
• استفاده از حسگرها برای ناوبری خودکار
• کار با تشخیص خودرو روی خودرو (OBD)

HackerBoxes سرویس جعبه اشتراک ماهانه برای لوازم الکترونیکی DIY و فناوری رایانه است. ما سرگرم کننده ، سازنده و آزمایش کننده هستیم. سیاره را هک کنید!

مرحله 1: HackerBoxes 0013: محتویات جعبه

• کارت مرجع قابل جمع آوری HackerBoxes #0013
• کیت شاسی خودرو 2WD
• ماژول پردازنده WiFi NodeMCU
• محافظ موتور برای NodeMCU
• بلوک بلوز برای موتور سپر
• جعبه باتری (4 x AA)
• سنسور فراصوت فراصوت HC-SR04
• TCRT5000 حسگرهای بازتاب IR
• پرش کننده زن و زن DuPont 10 سانتی متر
• دو ماژول لیزر قرمز
• Mini-ELM327 تشخیص داخلی (OBD)
• Decal اختصاصی HackerBoxes Racing Decal

برخی موارد دیگر که مفید خواهد بود:

• چهار باتری AA
• نوار فوم دو طرفه یا نوارهای Velcro
• کابل microUSB
• تلفن هوشمند یا تبلت
• کامپیوتر با Arduino IDE

مهمتر از همه ، شما نیاز به حس ماجراجویی ، روح DIY و کنجکاوی هکرها دارید. وسایل الکترونیکی سرگرم کننده سخت کار همیشه آسان نیست ، اما وقتی پافشاری کنید و از ماجراجویی لذت ببرید ، ممکن است رضایت زیادی از پشتکار و به ثمر رساندن پروژه های شما حاصل شود. فقط کافی است هر قدم را به آهستگی بردارید ، به جزئیات توجه کنید و از درخواست کمک دریغ نکنید.

مرحله 2: الکترونیک خودرو و اتومبیل های خودران

الکترونیک خودرو هر سیستم الکترونیکی است که در وسایل نقلیه جاده ای استفاده می شود. اینها شامل کامپیوترها ، تلماتیک ، سیستم های سرگرمی داخل ماشین و غیره می شود. لوازم الکترونیکی خودرو از نیاز به کنترل موتورها سرچشمه گرفته است. اولین مورد برای کنترل عملکرد موتور مورد استفاده قرار گرفت و به آنها واحد کنترل موتور (ECU) گفته شد. با استفاده از کنترل های الکترونیکی برای کاربردهای خودرو بیشتر ، مخفف ECU معنای کلی تر "واحد کنترل الکترونیکی" را به خود گرفت و سپس ECU های خاصی توسعه یافت. در حال حاضر ، ECU ها مدولار هستند. دو نوع شامل ماژول های کنترل موتور (ECM) یا ماژول های کنترل انتقال (TCM) است. یک ماشین مدرن ممکن است حداکثر 100 ECU داشته باشد.

اتومبیل های کنترل رادیویی (اتومبیل های R/C) خودروها یا کامیون هایی هستند که می توانند از راه دور با استفاده از فرستنده یا ریموت تخصصی کنترل شوند. اصطلاح "R/C" هم به معنی "کنترل از راه دور" و هم "رادیو کنترل" استفاده می شود ، اما استفاده معمول از "R/C" امروزه معمولاً به وسایل نقلیه ای گفته می شود که توسط پیوند فرکانس رادیویی کنترل می شوند.

خودروی خودران (اتومبیل بدون راننده ، اتومبیل خودران ، ماشین روباتیک) وسیله ای است که قادر است محیط خود را حس کرده و بدون دخالت انسان حرکت کند. خودروهای خودران می توانند با استفاده از تکنیک های مختلف مانند رادار ، لیدار ، GPS ، کیلومتر شمار و دید رایانه ، محیط اطراف را تشخیص دهند. سیستم های کنترل پیشرفته اطلاعات حسی را برای شناسایی مسیرهای ناوبری مناسب ، موانع و علائم مربوطه تفسیر می کنند. خودروهای خودران دارای سیستم های کنترلی هستند که قادر به تجزیه و تحلیل داده های حسی برای تمایز بین خودروهای مختلف در جاده هستند که در برنامه ریزی مسیر به مقصد مورد نظر بسیار مفید است.

مرحله 3: آردوینو برای NodeMCU

NodeMCU یک پلت فرم IoT منبع باز است. این سیستم عامل شامل سیستم عامل ESP8266 Wi-Fi SoC از سیستم های Espressif و سخت افزار بر اساس ماژول ESP-12 است.

Arduino IDE را می توان به راحتی برای برنامه نویسی ماژول های NodeMCU توسعه داد به گونه ای که گویی دیگر پلت فرم توسعه Arduino هستند.

برای شروع ، مطمئن شوید که Arduino IDE (www.arduino.cc) و درایورهای مربوط به تراشه Serial-USB مناسب را روی ماژول NodeMCU که استفاده می کنید نصب کرده اید. در حال حاضر اکثر ماژول های NodeMCU شامل تراشه CH340 Serial-USB هستند. سازنده تراشه های CH340 (WCH.cn) دارای درایورهایی برای همه سیستم عامل های محبوب است. صفحه ترجمه گوگل سایت آنها را بررسی کنید.

IDE Ardino را اجرا کنید ، به تنظیمات برگزیده بروید و فیلد را برای وارد کردن "آدرس های اضافی مدیر هیئت مدیره" پیدا کنید

در این نشانی اینترنتی جایگذاری کنید:

arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

برای نصب Board Board برای ESP8266.

پس از نصب ، IDE را ببندید و سپس آن را پشتیبان گیری کنید.

اکنون ماژول NodeMCU را با استفاده از کابل microUSB (همانطور که در اکثر تلفن های همراه و رایانه های لوحی استفاده می شود) به رایانه خود وصل کنید.

نوع برد را در Arduino IDE به عنوان NodeMCU 1.0 انتخاب کنید

ما همیشه دوست داریم نسخه ی نمایشی پلک زدن را روی یک برد جدید آردوینو بارگذاری و آزمایش کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که همه چیز به درستی کار می کند. NodeMCU نیز از این قاعده مستثنی نیست ، اما قبل از کامپایل و بارگذاری باید پین LED را از pin13 به pin16 تغییر دهید. قبل از اینکه به کار پیچیده تری با Arduino NodeMCU بروید ، مطمئن شوید که این آزمایش سریع به درستی کار می کند.

در اینجا یک دستورالعمل وجود دارد که فرایند راه اندازی Arduino NodeMCU را با چند مثال برنامه کاربردی متفاوت بررسی می کند. این کمی از هدف در اینجا گمراه است ، اما اگر به بن بست برسید ، ممکن است مفید باشد.

مرحله 4: کیت شاسی خودرو 2WD

محتویات کیت شاسی خودرو 2WD:

• شاسی آلومینیومی (رنگها متفاوت است)
• دو موتور FM90 DC
• دو چرخ با لاستیک لاستیکی
• کاستور چرخ آزاد
• سخت افزار مونتاژ
• نصب سخت افزار

موتورهای FM90 DC شبیه میکرو سرو هستند زیرا در یک محفظه پلاستیکی مانند میکرو سروهای معمولی مانند FS90 ، FS90R یا SG92R ساخته شده اند. با این حال ، FM90 سروو نیست. FM90 یک موتور DC با یک چرخ دنده پلاستیکی است.

سرعت موتور FM90 با تعدیل پهنای پالس (PWM) جریان برق کنترل می شود. جهت را با تعویض قطبیت قدرت مانند هر موتور DC براش کنترل می کند. FM90 می تواند با 4-6 ولت DC کار کند. در حالی که کوچک است ، جریان کافی را می کشد که نباید مستقیماً از پین میکروکنترلر هدایت شود. باید از راننده موتور یا پل H استفاده شود.

مشخصات موتور DC90 FM90:

• ابعاد: 32.3 میلی متر در 12.3 میلی متر در 29.9 میلی متر / 1.3 اینچ در 0.49 اینچ در 1.2 اینچ
• تعداد اسپلاین: 21
• وزن: 8.4 گرم
• بدون بار: 110 دور در دقیقه (4.8 ولت) / 130 دور در دقیقه (6 ولت)
• جریان جاری (بدون بار): 100mA (4.8v) / 120mA (6v)
• گشتاور پیک استال (4.8 ولت): 1.3 کیلوگرم در سانتی متر/18.09 اونس/اینچ
• گشتاور پیک استال (6 ولت): 1.5 کیلوگرم در سانتی متر/20.86 اونس/اینچ
• جریان غرفه: 550mA (4.8v) / 650mA (6v)

مرحله 5: شاسی خودرو: مونتاژ مکانیکی

طبق این نمودار می توان شاسی خودرو را به راحتی مونتاژ کرد.

توجه داشته باشید که دو کیسه سخت افزاری کوچک وجود دارد. یکی شامل نصب سخت افزار با شش سطح برنجی 5mm-M3 به همراه پیچ و مهره است. این سخت افزار نصب ممکن است در مراحل بعدی نصب کنترلرها ، حسگرها و سایر موارد روی شاسی مفید باشد.

برای این مرحله ، ما از سخت افزار Assembly استفاده می کنیم که شامل موارد زیر است:

• چهار پیچ نازک M2x8 و مهره های کوچک مناسب برای چسباندن موتورها
• چهار پیچ M3x10 ضخیم تر و مهره بزرگتر برای چسباندن چرخ کاستور
• دو پیچ PB2.0x8 با نخ های درشت برای چسباندن چرخ ها به موتورها

توجه داشته باشید که موتورهای FM90 به گونه ای جهت گیری شده اند که سیم های سیم از پشت شاسی مونتاژ شده گسترش می یابند.

مرحله ششم: شاسی خودرو: Power Pack و کنترلر را اضافه کنید

برد محافظ موتور ESP-12E از اتصال مستقیم ماژول NodeMCU پشتیبانی می کند. سپر موتور شامل یک تراشه درایور موتور راننده L293DD (برگه داده) است. سیم های موتور باید به پایانه های پیچ A+/A- و B+/B- روی سپر موتور (پس از برداشتن اتصالات) وصل شوند. سیم های باتری باید به پایانه های پیچ ورودی باتری وصل شوند.

اگر یکی از چرخها در جهت اشتباه بچرخد ، سیمهای موتور مربوطه را می توان در پایانه های پیچ عوض کرد یا بیت جهت را در کد معکوس کرد (مرحله بعدی).

یک دکمه پاور پلاستیکی روی سپر موتور برای فعال کردن منبع ورودی باتری وجود دارد. بلوک بلوز می تواند برای هدایت نیرو به NodeMCU از سپر موتور استفاده شود. بدون بلوک بلوز نصب شده ، NodeMCU می تواند خود را از طریق کابل USB تغذیه کند. با نصب بلوک بلوز (مطابق شکل) ، باتری موتورها را تامین می کند و همچنین به ماژول NodeMCU هدایت می شود.

سپر موتور و بسته باتری را می توان با قرار دادن سوراخ های پیچ با دهانه های موجود در شاسی آلومینیومی روی شاسی نصب کرد. با این حال ، ما به راحتی می توانیم آنها را با استفاده از نوار فوم دو طرفه یا نوارهای چسبی چسبی روی شاسی بچسبانیم.

مرحله 7: شاسی خودرو: برنامه نویسی و کنترل Wi-Fi

Blynk یک پلتفرم با برنامه های iOS و Android برای کنترل Arduino ، Raspberry Pi و سایر سخت افزارها از طریق اینترنت است. این یک داشبورد دیجیتالی است که در آن می توانید با کشیدن و رها کردن ابزارک ها ، یک رابط گرافیکی برای پروژه خود بسازید. تنظیم همه چیز واقعاً ساده است و بلافاصله شروع به خرابکاری می کنید. بلینک شما را آنلاین و آماده اینترنت چیزهای شما می کند.

اسکریپت HBcar.ino Arduino که در اینجا گنجانده شده است نحوه اتصال چهار دکمه (جلو ، عقب ، راست و چپ) را در یک پروژه Blynk برای کنترل موتورهای شاسی خودرو 2WD نشان می دهد.

قبل از کامپایل ، سه رشته باید در برنامه تغییر کند:

• Wi-Fi SSID (برای نقطه دسترسی Wi-Fi شما)
• گذرواژه Wi-Fi (برای نقطه دسترسی Wi-Fi شما)
• نشان مجوز Blynk (از پروژه Blynk شما)

از کد مثال توجه داشته باشید که تراشه L293DD روی سپر موتور به صورت زیر سیم کشی شده است:

• پین GPIO 5 برای سرعت A موتور
• پین GPIO 0 جهت موتور A
• پین 4 GPIO برای سرعت B موتور
• پین GPIO 2 جهت موتور B

مرحله 8: سنسورهای ناوبری خودکار: محدوده یاب التراسونیک

محدوده یاب فراصوت HC-SR04 (برگه داده) می تواند اندازه هایی از حدود 2 تا 400 سانتی متر را با دقت تا 3 میلی متر ارائه دهد. ماژول HC-SR04 شامل فرستنده اولتراسونیک ، گیرنده و مدار کنترل است.

پس از اتصال چهار جهنده زن به پین های HC-SR04 ، پیچاندن نوار در اطراف اتصالات می تواند به عایق شدن اتصالات از شورت تا شاسی آلومینیومی کمک کند و همچنین یک توده قابل انعطاف برای اتصال به شکاف در قسمت جلویی را فراهم کند. شاسی مطابق شکل

در این مثال ، چهار پین HC-SR04 را می توان به سپر موتور وصل کرد:

• VCC (در HC-SR04) تا VIN (روی سپر موتور)
• ماشه (در HC-SR04) به D6 (در سپر موتور)
• اکو (در HC-SR04) تا D7 (در سپر موتور)
• GND (در HC-SR04) تا GND (در سپر موتور)

VIN حدود 6VDC را برای HC-SR04 تأمین می کند که فقط به 5 ولت نیاز دارد. با این حال ، به نظر می رسد که خوب کار می کند. ریل قدرت دیگر (3.3V) گاهی برای تغذیه ماژول HC-SR04 کافی است (مطمئناً آن را امتحان کنید) ، اما گاهی اوقات ولتاژ کافی نیست.

پس از وصل شدن ، کد نمونه NodeMCUping.ino را برای آزمایش عملکرد HC-SR04 امتحان کنید. فاصله سنسور تا هر جسمی بر روی مانیتور سریال (برد 9600) به سانتی متر چاپ می شود. خط کش ما را بگیرید و صحت آن را آزمایش کنید. تاثیرگذار است نه؟

اکنون که این نکته را دارید ، چیزی شبیه به این را برای وسیله نقلیه مستقل و جلوگیری از تصادف امتحان کنید:

1. به جلو تا فاصله <10 سانتی متر
2. مکث
3. مسافت کمی را برعکس کنید (اختیاری)
4. چرخاندن زاویه تصادفی (زمان)
5. به مرحله 1 بروید

برای اطلاعات کلی کلی ، در اینجا یک فیلم آموزشی پر از جزئیات برای استفاده از ماژول HC-SR04 وجود دارد.

مرحله 9: حسگرهای ناوبری خودران: بازتاب مادون قرمز (IR)

ماژول IR Reflective Sensor از TCRT5000 (برگ داده) برای تشخیص رنگ و فاصله استفاده می کند. ماژول نور IR را ساطع می کند و سپس تشخیص می دهد که آیا بازتابی دریافت می کند یا خیر. این سنسور به دلیل قابلیت تشخیص سفید یا سیاه بودن سطح ، غالباً در خط ربات ها و ثبت خودکار داده ها در مترهای ابزار استفاده می شود.

محدوده فاصله اندازه گیری از 1 میلی متر تا 8 میلی متر و نقطه مرکزی حدود 2.5 میلی متر است. همچنین یک پتانسیومتر داخلی برای تنظیم حساسیت وجود دارد. هنگامی که ماژول به برق متصل است ، دیود IR به طور مداوم نور IR را ساطع می کند. هنگامی که نور مادون قرمز ساطع شده منعکس نمی شود ، تریود در حالت خاموش قرار می گیرد و باعث می شود خروجی دیجیتال (D0) منطقی LOW را نشان دهد.

مرحله 10: پرتوهای لیزری

از این ماژول های معمول لیزری 5 وات 5 ولت می توان برای افزودن پرتوهای لیزر قرمز به تقریباً هر چیزی که دارای قدرت 5 ولت است استفاده کرد.

توجه داشته باشید که این ماژول ها می توانند به آسانی آسیب ببینند ، بنابراین HackerBox #0013 شامل یک زن و شوهر برای تهیه نسخه پشتیبان است. مراقب ماژول های لیزری خود باشید!

مرحله 11: تشخیص خودرو در خودرو (OBD)

تشخیص داخلی (OBD) یک اصطلاح خودرو است که به قابلیت تشخیص خودکار و گزارش خودرو اشاره دارد. سیستم های OBD به صاحب خودرو یا تکنسین تعمیرکار امکان دسترسی به وضعیت زیر سیستم های مختلف خودرو را می دهد. میزان اطلاعات تشخیصی موجود از طریق OBD از زمان معرفی آن در نسخه های اولیه دهه 1980 کامپیوترهای خودروهای سواری بسیار متفاوت بوده است. نسخه های اولیه OBD در صورت تشخیص مشکل چراغ نشانگر خرابی را روشن می کند ، اما هیچ اطلاعاتی در مورد ماهیت مشکل ارائه نمی دهد. پیاده سازی های مدرن OBD از یک پورت استاندارد ارتباطات دیجیتالی برای ارائه داده های زمان واقعی و همچنین مجموعه ای استاندارد از کدهای عیب یابی تشخیصی یا DTC استفاده می کند که به شما امکان می دهد به سرعت نقص های درون خودرو را شناسایی و برطرف کنید.

OBD-II هم در قابلیت و هم در استانداردسازی بهبود یافته است. استاندارد OBD-II نوع اتصال تشخیصی و پین آن ، پروتکل های پیام رسانی الکتریکی موجود و قالب پیام را مشخص می کند. همچنین یک لیست نامزد از پارامترهای وسیله نقلیه برای نظارت همراه با نحوه رمزگذاری داده ها برای هر یک ارائه می دهد. یک پین در کانکتور وجود دارد که منبع تغذیه ابزار اسکن را از باتری خودرو تامین می کند ، که نیازی به اتصال ابزار اسکن به منبع تغذیه جداگانه ندارد. کدهای اشکال تشخیصی OBD-II 4 رقمی هستند ، قبل از آنها یک حرف وجود دارد: P برای موتور و گیربکس (پیشرانه) ، B برای بدنه ، C برای شاسی و U برای شبکه. تولیدکنندگان همچنین ممکن است پارامترهای داده سفارشی را به اجرای خاص OBD-II خود اضافه کنند ، از جمله درخواست داده های زمان واقعی و همچنین کدهای مشکل.

ELM327 یک میکروکنترلر برنامه ریزی شده برای برقراری ارتباط با رابط تشخیص تشخیص (OBD) موجود در اکثر خودروهای مدرن است. پروتکل فرمان ELM327 یکی از محبوب ترین استانداردهای رابط PC-to-OBD است و توسط سایر فروشندگان نیز اجرا می شود. ELM327 اصلی بر روی میکروکنترلر PIC18F2480 از فناوری Microchip پیاده سازی شده است. ELM327 چکیده پروتکل سطح پایین را ارائه می دهد و یک رابط ساده ارائه می دهد که می تواند از طریق UART فراخوانی شود ، معمولاً توسط یک ابزار تشخیصی دستی یا یک برنامه کامپیوتری متصل به USB ، RS-232 ، بلوتوث یا Wi-Fi. عملکرد چنین نرم افزاری ممکن است شامل ابزار دقیق خودرو ، گزارش کدهای خطا و پاک کردن کدهای خطا باشد.

در حالی که Torque احتمالاً شناخته شده ترین است ، برنامه های زیادی وجود دارد که می توان با ELM327 استفاده کرد.

مرحله 12: هک سیاره

از اینکه ما را در زمینه لوازم الکترونیکی خودرو به اشتراک گذاشتید متشکریم. اگر از این Instrucable لذت برده اید و دوست دارید هر ماه یک جعبه پروژه های الکترونیکی مانند این به صندوق پستی شما تحویل داده شود ، لطفاً با عضویت در اینجا به ما بپیوندید.

در نظرات زیر و/یا در صفحه فیس بوک HackerBoxes با ما در ارتباط باشید و موفقیت خود را به اشتراک بگذارید. در صورت داشتن هرگونه سوال یا نیاز به راهنمایی در هر مورد ، مطمئناً به ما اطلاع دهید. از اینکه بخشی از HackerBoxes هستید ، متشکرم. لطفا پیشنهادات و انتقادات خود را در آینده حفظ کنید. HackerBoxes جعبه های شما هستند. بیایید چیزی عالی بسازیم!