ساخت ماشین کنترلی ساده بدون نیاز به برنامه نویسی

ساخت ماشین کنترلی یکی از محبوب ترین پروژه‌های الکترونیکی است اما مبتدی‌ها معمولاً به سراغش نمی‌روند. دلیلش هم پیچیدگی اکثر پروژه‌های ساخت ماشین کنترلی است. در اینجا می‌خواهیم به شما نشان بدهیم که ساخت ماشین کنترلی لزوماً سخت نیست و نیاز به مهارت‌های خیلی پیشرفته ندارد.

ماشین کنترلی که در این پست طرز ساختش را یاد می‌گیرید، بسیار ساده است و نیاز به برنامه نویسی ندارد. اگر تابحال چنین پروژه ای را تجربه نکرده اید، می‌توانید از همین ماشین کنترلی ساده شروع کنید. این ماشین، یک ماشین کنترلی RF (فرکانس رادیویی) است که از چند مدار مجتمع یا همان آی سی مختلف ساخته میشود. درباره این مدارها، طرز کار و وظایف شان جداگانه بحث می‌کنیم تا ساخت ماشین کنترلی برایتان ساده تر بشود.

گام اول : وسایل مورد نیاز

• ماژول فرستنده گیرنده فرکانس رادیویی
• دو عدد برد آزمایشی
• رمزگذار HT12E
• رمزگشای HT12d
• درایور موتور L293D
• رگولاتور کاهنده ۷۸۰۵
• هیت سینک برای رگولاتور
• دو عدد خازن ۴۷۰uf
• دو عدد خازن ۰٫۱uf
• مقاومت ۱M
• مقاومت ۱K
• مقاومت ۵۰k
• موتور DC 12 ولتی (RPM یا دور در دقیقه موتور به خودتان بستگی دارد – ما ۱۰۰ دور در دقیقه را انتخاب کرده ایم)
• منبع تغذیه ۱۲ ولتی (با کمک این لینک می‌توانید منبع تغذیه را هم خودتان بسازید)
• دو عدد جک برق DC

گام دوم : منبع تغذیه

مدارهای گیرنده و فرستنده فرکانس رادیویی به منبع تغذیه‌های جداگانه نیاز دارند. مدار گیرنده با منیع تغذیه ۱۲ ولتی و مدار فرستنده با باتری ۹ ولتی تغذیه میشود.

کار ساخت ماشین کنترلی ساده را با مدار منبع تغذیه شروع می‌کنیم که نسبت به بقیه مدارها ساده تر است.

این مدار از موارد زیر تشکیل میشود :

• آی سی ۷۸۰۵ که جریان ۱۲ ولتی را ۵ ولت کاهش میدهد (می‌توانید بجای منبع تغذیه ۱۲ ولتی از منبع تغذیه ۹ ولتی هم استفاده کنید)
• خازن‌های ۴۷۰uf و ۰٫۱uf
• یک مقاومت یک کیلویی برای LED

مدار را طبق شماتیک بالا بسازید و حتماً برای آی سی ۷۸۰۵ از هیت سینک استفاده کنید. وقتی جریان را به اندازه ۷ ولت کاهش میدهید، گرمای زیادی تولید میشود که می‌توانید رگولاتور را بسوزاند.

نحوه اتصال پین‌های آی سی ۷۸۰۵ هم به ترتیب زیر است :

• پین ۱ – ولتاژ ورودی (۵-۱۸ ولت)
• پین ۲ – اتصال به زمین
• پین ۳ – خروجی تنظیم شده (۴٫۵ – ۵٫۲ ولت)

گام سوم : ماژول RF

ماژول فرکانس رادیویی یا RF از یک گیرنده و فرستنده فرکانس رادیویی تشکیل میشود. جفت فرستنده و گیرنده (Tx/Rx) هر دو با فرکانس ۴۳۴ مگاهرتز کار می‌کنند. فرستنده RF داده سریال را دریافت میکند و آن را بصورت وایرلس از طریق آنتن متصل به پین ۴ ارسال میکند. این انتقال با نرخ ۱ تا ۱۰ کیلوبایت در ثانیه انجام میشود. داده‌های منتقل شده با یک گیرنده RF که با همان نرخ فرستنده کار می‌کند، دریافت میشوند.

ماژول RF برای استفاده از داده‌های آنالوگ از یک جفت رمزگذار و رمزگشا استفاده میکند. رمزگذار برای رمزگذاری موازی داده‌ها و تغذیه گیرنده استفاده میشود. رمزگشا هم این داده‌های کدگذاری شده را تحلیل میکند.

نحوه اتصال پین‌های ماژول فرکانس رادیویی به شرح زیر است :

فرستنده فرکانس رادیویی

• پین ۱ – GND
• پین ۲ – پین ورودی داده سریال (DATA)
• پین ۳ – منبع تغذیه ۵ ولتی (Vcc)
• پین ۴ – پین خروجی آنتن (ANT)
• گیرنده فرکانس رادیویی
• پین ۱ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۲ – پین خروجی داده سریال (DATA)
• پین ۳ – پین خروجی خطی (NC)
• پین ۴ – منبع تغذیه ۵ ولتی (Vcc)
• پین ۵ – منبع تغذیه ۵ ولتی (Vcc)
• پین ۶ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۷ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۸ – پین ورودی آنتن (ANT)

گام چهارم : مدار فرستنده

مدار فرستنده از قطعات زیر تشکیل میشود :

• رمزگذار HT12E
• ماژول فرستنده RF
• دو سوئیچ DPDT
• مقاومت یک مگااهمی

در واقع ماشین کنترلی دو مدار فرستنده دارد که یکی همراه سوئیچ DPDT و دیگری همراه یک دکمه فشاری است. در تصاویر بالا می‌توانید نحوه اتصال سوئیچ DPDT را ببینید.

نحوه اتصال پین‌های HT12E

• پین ۱۸ – منبع تغذیه ۵ ولتی (۲٫۴ تا ۱۲ ولت) (Vcc)
• پین ۱۷ – خروجی داده سریال (خروجی)
• پین ۱۶ – خروجی اسیلاتور (Osc1)
• پین ۱۵ – ورودی اسیلاتور (Osc2)
• پین ۱۴ – فعال کننده انتقال (TE)
• پین ۱۰ تا ۱۳ – آدرس پین ۴ بیتی برای ورودی (AD0، AD1، AD2، AD3)
• پین ۹ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۱ تا ۸ – آدرس پین ۸ بیتی برای خروجی (A0، A1، A2، A3، A4، A5، A6، A7)
• پین‌های A0 تا A7 – آدرس پین ۸ بیتی برای خروجی
• GND – این پین را باید به پین منفی منبع تغذیه وصل کنید
• TE – پین فعال سازی انتقال
• Osc1 و Osc2 – این دو پین، پین‌های ورودی و خروجی اسیلاتور هستند. این دو پین با یک مقاومت خارجی به یکدیگر وصل میشوند
• خروجی – یک پین خروجی که داده سیگنال از آن خارج میشود
• Vcc – به پین مثبت منیع تغذیه وصل میشود و آی سی را تغذیه میکند
• پین‌های AD0 تا AD3 – آدرس پین ۴ بیتی

گام پنجم : مدار گیرنده

مدار گیرنده از دو آی سی (رمزگذار HT12D و موتور درایور L293D) و ماژول گیرنده فرکانس رادیویی ساخته میشود.

برای سیم کشی این مدا از شماتیک بالا کمک بگیرید. همانطور که می‌بینید روی برد این مدار دو Led قرار دارد. یکی از آنها هنگام تغذیه گیرنده روشن میشود و آن یکی هنگام تغذیه فرستنده روشن میشود. LED نزدیک آی سی HT12D هنگام تغذیه فرستنده روشن میشود؛ به شرطی که اتصال ماژول RF درست انجام شده باشد.

بهتر است برای ساخت این مدار ماشین کنترلی، از سیم قرمز برای اتصالات مثبت و سیم مشکی برای اتصالات منفی استفاده کنید تا اگر مشکلی پیش آمد راحت بتوانید مدار را درست کنید.

نقشه پین‌های HT12D

• پین ۱ تا ۸ – آدرس پین ۸ بیتی برای خروجی (A0، A1، A2، A3، A4، A5، A6، A7)
• پین ۹ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۱۰ تا ۱۳ – آدرس پین ۴ بیتی برای ورودی (AD0، AD1، AD2، AD3)پین ۱۴ – ورودی داده سریال
• پین ۱۵ – ورودی اسیلاتور (Osc2)
• پین ۱۶ – خروجی اسیلاتور (Osc1)
• پین ۱۷ – انتقال معتبر (VT)
• پین ۱۸ – منبع تغذیه ۵ ولتی (۲٫۴ تا ۱۲ ولت) (Vcc)

• VDD و VSS : این پین‌ها برای تغذیه آی سی بکار میروند و به ترتیب به پین‌های مثبت و منفی وصل میشوند
• DIN : ورودی داده سریال که به خروجی گیرند فرکانس رادیویی وصل میشود
• پین‌های A0 و A7 : این پین‌ها ورودی آدرس هستند و وضعیت شان باید با وضعیت آدرس پین‌های HT12E مطابقت داشته باشد تا دریافت داده‌ها درست انجام بشود. این پین‌ها را می‌توانید به VSS وصل کنید یا باز بگذارید.
• پین‌های D8 تا D11 – پین‌های خروجی داده که وضعیت شان باید با پین VSS یا VDD منطبق باشد. اینکه کدام پین را انتخاب می‌کنید به داده سریال دریافت شده توسط پین DIN بستگی دارد.
• VT : به معنای انتقال معتبر که یک پین خروجی است و وقتی داده‌های معتبر روی پین‌های دیتای خروجی D8 تا D11 در دسترس باشند، فعال میشود.
• OSC1 و OSC2 : از این پین‌ها برای اتصال مقاومت خارجی به اسیلاتور داخلی HT12D استفاده می‌کنیم. OSC1 پین ورودی اسیلاتور و OSC2 پین خروجی اسیلاتور است.

درایور موتور L293D

L293D یک آی سی درایور موتور است که امکان حرکت موتور در هر دو جهت را فراهم میکند. این آی سی مجموعاً ۱۶ پین دارد که هر هشت پین یک طرفش قرار می‌گیرند. بخاطر همین چینش پین‌ها می‌توان دو سری موتور DC روی در دو طرف ماشین کنترلی قرار دارد و ماشین را در دو جهت هدایت کرد.

با یک درایور موتور L293D می‌توانیم دو موتور DC را هدایت کنیم. به این ترتیب دو پین ورودی، دو پین خروجی و یک پین فعالسازی (ENABLE) برای هر موتور داریم. آی سی L293D از دو پل H ساخته میشود که ساده ترین مدار برای کنترل یک موتور با جریان پایین است.

نقشه پین‌های درایور موتور

• پین ۱ – پین فعالسازی موتور ۱ (Enable 1)
• پین ۲ – پین ورودی ۱ برای موتور ۱ (Input 1)
• پین ۳ – پین خروجی ۱ برای موتور ۱ (Output 1)
• پین ۴، ۵، ۱۲، ۱۳ – اتصال به زمین (GND)
• پین ۶ – پین خروجی ۲ موتور ۱ (Output 2)
• پین ۷ – پین ورودی ۲ موتور ۱ (Input 2)
• پین ۸ – منیع تغذیه موتورها (۹ تا ۱۲ ولتی) (Vcc)
• پین ۹ – پین فعالسازی موتور ۲ (Enable 2)
• پین ۱۰ – پین ورودی ۱ موتور ۱ (Input 3)
• پین ۱۱ – پین خروجی ۲ موتور ۱ (Output 3)
• پین ۱۴ – خروجی ۲ موتور ۱ (Output4)
• پین ۱۵ – ورودی ۲ برای موتور ۱ (Input 4)
• پین ۱۶ – منبع تغذیه ۵ ولتی (Vcc1)

گام ششم : موتورهای ماشین کنترلی را انتخاب کنید

• انتخاب موتور در ساخت ماشین کنترلی اهمیت زیادی دارد و بیش از هر چیز به نوع ماشین کنترلی که می‌سازید، بستگی دارد.اگر ماشینی که می‌سازید کوچکتر است از موتورهای ۶ ولتی استفاده کنید. اگر هم ماشین تان بزرگتر است و باید وزن بیشتری تحمل کند، از موتور ۱۲ ولتی استفاده کنید.
  

  دور در دقیقه موتورها را انتخاب کنید

  دور در دقیقه موتور (RPM) زمانی است که طول می‌کشد شفت موتور DC یک چرخه گردش را کامل کند. چرخه کامل به وقتی گفته میشود که شفت ۳۶۰ درجه میچرخد. تعداد این چرخش‌های ۳۶۰ درجه موتور در دقیقه همان مقدار RPM است.

• انتخاب دور در دقیقه کافی و مناسب اهمیت زیادی دارد چون اگر بیشتر از حد لازم باشد، کنترل موتور خیلی سخت میشود. این نکته را هم بخاطر داشته باشید که سرعت با گشتاور در تناسب معکوس با گشتاور است.

گام هفتم : بدنه ماشین کنترلی را بسازید

• ساخت بدنه ماشین کنترلی بسیا ساده است چون فقط دو قطعه دارد : پایه موتور و یک تکه کارتن یا چوب. البته شما می‌توانید بدنه ماشین را خیلی پیچیده تر و کامل تر هم بسازید.
  کارتن یا تخته چوبی را بردارید و پایه فلزی موتور را رویش بگذارید. حالا می‌توانید جای سوراخ پیچ‌ها را علامت بزنید.
  1. سوراخ‌ها را در چهار طرف تخته دریل کنید.
  2. پایه موتور را با پیچ به تخته وصل کنید.
  3. موتور را روی پایه بگذارید.

  حالا می‌توانید مدارها را روی بدنه ماشین بگذارید و موتورها را به مدار وصل کنید.منبع تغذیه ۱۲ ولتی را هم به مدار وصل کنید.

  ماشین کنترلی ساده و جالب تان آماده است

  حالا می‌توانید از ماشین کنترلی تان استفاده کنید. همانطور که در ابتدا گفتیم این ماشین کنترلی طراحی ساده ای دارد و برای مبتدی‌ها مناسب است. به همین خاطر جای بهبود و گسترش زیادی دارد و شما می‌توانید آن را خیلی پیچیده تر کنید.

  اگر ماشین کنترلی دچار اشکال شد و آنطور که باید کار نکرد، باید سراغ مدارهای مجتمع بروید و در آنها دنبال اشکال بگردید.

  ---

  در ادامه می‌توانید نحوه اشکال یابی و رفع اشکال مدارهای ماشین کنترلی را بخوانید.

  L293D IC

  آی سی را روی یک برد بورد قرار بدهید و پین‌های ۵ ولتی و اتصال به زمین را وصل کنید. سپس به پین ۸ آی سی جریان ۱۲ ولتی را وصل کنید. پین‌های فعالسازی موتور را هم به منیع تغذیه ۵ ولتی وصل کنید. حالا به ورودی یکی از موتورها برق وصل کنید و پین‌های خروجی را با مولتیمتر چک کنید. اگر مولتیمتر چیزی نشان نداد، درایور موتور ایراد دارد.

  منبع تغذیه

  بیشتر اشکالات منبع تغذیه ناشی از کوتاه شدن مدار است. پس برای اشکال یابی مدار منبع تغذیه، باید آن را خاموش کنید و با یک مولتیمتر اتصال بین پین‌های مثبت و منفی را بررسی کنید.

  رمزگذار و رمزگشا

  برای اشکال زدایی مدارهای رمزگذار و رمزگشا، پین ۷ HT12E را به پین ۱۴ HT12D وصل کنید. دکمه فشاری به پین‌های ۱۰ تا ۱۳ HT12E وصل کنید. چهار LED هم به پین‌های ۱۰ تا ۱۳ رمزگشا وصل کنید. با این اتصالات، وقتی سوئیچ را میزنید، LED باید روشن بشود.

  اگر با تمام اینکارها باز هم مشکل ماشین کنترلی پیدا نشد، احتمالاً باید ماژول فرکانس رادیویی را جایگزین کنید.