Радиоуправляемый катер для рыбной ловли

1.

ЕЙСКИЙ МОРСКОЙ РЫБОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ (ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ЕМРПТ ФГБОУ ВО «АГТУ»)
Отделение экономики и информационных технологий
Выпускная квалификационная работа
Радиоуправляемый катер для
рыбной ловли
Руководитель работы
Е.В. Кодаченко
Разработал студент
группы К-420
М.К. Ачкасов,
К.Ю. Савченко,
М.Д. Берючинский

2.

Цель работы
Разработка и создание радиоуправляемой прикормочной лодки на
базе микроконтроллера Arduino, в которой есть возможность в
модернизации и доступна по стоимости
Задачи работы
Произвести подбор компонентов
Произвести подбор материалов и формы корпуса устройства
Разработать принципиальную схему устройства
Создать и отладить программный код устройства
Разработка принципов работы механической составляющей устройства
Сборка аппаратной части

3.

Содержание
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Микроконтроллеры Arduino
1.1.1 Arduino Mega
1.1.2 Arduino Uno
1.1.3 Arduino Leonardo
1.1.4 Arduino Nano
1.2 Рыбацкая лодка с дистанционным управлением
1.3 Заводские аналоги
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Анализ организации и возможность внедрения разрабатываемого устройства
2.2 Принципиальная схема разрабатываемого устройства
2.3 Выбор компонентов устройства
2.5 Создание корпуса с использованием 3D принтер
2.4 Сборка аппаратной части
2.6 Разработка программной части
2.7 Функциональные особенности и результаты работы
2.8 Расчетная часть
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

4.

Теория часть
Теоретическая

5.

Практическая часть
Arduino MEGA 2560;
Батарейный отсек Li-ion аккумуляторов;
Драйвер L298N mini;
Модуль заряда Li-ion аккумуляторов TP4056;
Мотор;
Сервопривод SG90;
Беспроводной модуль с антенной NRF24L01;
Клавишный переключатель двухпозиционный;
Адаптер для NRF24L01;
Конденсатор электролитический;
Аккумуляторы литий-ионные 18650;
Повышающий преобразователь MT3608;

6.

Практическая часть
Arduino Nano;
Модуль заряда Li-ion аккумуляторов TP4056;
Беспроводной модуль с антенной NRF24L01;
Клавишный переключатель двухпозиционный;
Адаптер для NRF24L01;
Конденсатор электролитический;
Модуль 2-х осевого джойстика KY-023;
Литий-полимерный аккумулятор;

7.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Рабочее напряжение
5В
Рекомендуемое
напряжение питания
7-12В
Максимальное
напряжение питания
Arduino MEGA
Количество цифровых
входов/выходов
6-20В
54 (14 из которых
ШИМ)
Количество
аналоговых входов/выходов
Объем флэш-памяти
16
256 Кб
Тактовая частота
контроллера
16 МГц
Объем EEPROM-
памяти
4 Кб

8.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Напряжение питания
логики
5V
Потребляемый логикой
ток
36mA
Напряжение питания
Драйвер L298N mini
моторов
от 5V до 35V
Рабочий ток драйвера
2А
Пиковый ток драйвера
3А
20 Вт (при температуре
Максимальная мощность
75о С)
Диапазон рабочих
температур
Размеры модуля
-25оС… +135оС
43.5 х 43.2 х 29.4 мм

9.

Подбор комплектующих
Размер
23 мм x 12,2 мм x 29 мм
Рабочее
4,8 - 6 В
напряжение
Ток потребления
100 мА при холостом ходе,
600 мА во время работы
под нагрузкой
Угол поворота
примерно 180 градусов (90
градусов в каждом
направлении)
Время отклика
около 0,12 секунды/60
градусов при 4,8 В
Сервопривод
Максимальный
1,8 кг·см при 4,8 В
крутящий момент
Работает по
протоколу
управления
PWM (ШИМ)

10.

Подбор комплектующих
Мотор
Параметр
Значение
Длина корпуса
50 мм
Диаметр
31 мм
Общая длина
76 мм
Гребной винт
39 мм
Рабочее напряжение
3 В – 12 В
Оптимальное состояние
6В–9В
Максимальная скорость
16800 об/мин

11.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
2400MГц ~
Рабочая частота
Модуляция
2524MГц
GMSK
Максимальная
мощность передачи
20 ДБм., 50Ω
Чувствительность
Беспроводной модуль с
антенной NRF24L01
приемника
-95 ДБм
Напряжение
питания
2.7~3.6 В
Потребление в
режиме передачи max
Потребление в
режиме приема max
115 мА
45 мА

12.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Входное напряжение
4,8 ... 12 В (номинально 5
питания адаптера
В)
Выходное напряжение,
подаваемое на питание радио
модуля
3,3 В
Максимальный ток, на
Адаптер для NRF24L01
шине питания радио модуля
до 800 мА
Рабочая температура
адаптера
-40 ... 125 °C
27х19х12 мм (с учётом
Габариты адаптера
колодок выводов)

13.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Типоразмер
18650
Ёмкость
2000 mAh (±100 mAh)
Максимальный ток отдачи
Рекомендуемый
ток
отдачи
Аккумуляторная батарейка
до 35А
Напряжение номинальное
до 20А
3,7В
Максимальное
напряжение
4,2В

14.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Входное напряжение
5В
Ток зарядки
до 1000 мА
Напряжение заряжаемой
батареи
Модуль заряда Li-ion
аккумуляторов
Защита
до 4,2В
батареи
от
перезаряда
Защита
переразряда
Размеры
4,2 В
батареи
от
2.39 В
28 мм х 17 мм

15.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Размеры
корпуса
переключателя
Клавишный
переключатель
двухпозиционный
30,5 мм x 29 мм x 25 мм
Степень защиты
IP65
Длинна контактов
10 мм
Рабочее
напряжение
постоянное, В
Номинальный ток, А
12
10

16.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Номинальная ёмкость
1000 мкФ, 2200 мкФ
Номинальное
напряжение
Конденсатор
электролитический
Максимальная
температура
16 В
рабочая
105°C

17.

Подбор комплектующих
Параметр
Входное напряжение
2-24В
Выходное напряжение
5-28В
Максимальный ток
2А
КПД
93%
Размер модуля
Повышающий
преобразователь
Значение
37*17.3мм

18.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Питание
5В
Максимальное
входное
напряжение
20В
Рекомендуемое
напряжение
Контроллер Arduino Nano
Количество
7-12В
цифровых
входов
14
Количество аналоговых
входов
8
32 кБ (2 кБ под
Flash-память
загрузчик)
ОЗУ микрочипа
2 кБ
Тактовая частота
16 МГц

19.

Подбор комплектующих
Параметр
Значение
Номинальное напряжение
питания
Количество осей
5V (3V3)
Две (YX)
Сопротивление
Модуль 2-х осевого
джойстика KY-023
потенциометров оси
10 кОм
Поворот ручки
360°
Дополнительная тактовая
кнопка
Габариты
Нажатие на центр
джойстик
34 мм х 26 мм х 34 мм

20.

Подбор комплектующих
Литий-полимерный
аккумулятор
Параметр
Значение
Длина
35 мм
Ширина
30 мм
Высота
6.0 мм

21.

Подбор комплектующих
Параметр
Размеры
переключателя
Высота кнопки
Клавишный
переключатель
двухпозиционный
Значение
корпуса
25х13 мм
40 мм

22.

Создание корпуса с использованием
3D принтера
Модель корпуса

23.

Создание корпуса с использованием
3D принтера
Нос модели
Корма модели

24.

Создание корпуса с использованием
3D принтера
Корпус лодки

25.

Сборка устройства

26.

Сборка устройства

27.

Сборка устройства

28.

Сборка устройства

29.

Сборка устройства

30.

Сборка устройства

31.

Сборка устройства

32.

Сборка устройства
Преобразователь напряжения
Драйвер

33.

Сборка устройства
Цепь питания

34.

Сборка устройства
Полая ступень радиоантенны
Вал

35.

Сборка устройства
Вал и внешний кожух с отцентровочной
клепкой

36.

Сборка устройства
Шлифовка

37.

Сборка устройства
Создание отверстия для вывода вала

38.

Сборка устройства
Вал (внешняя сторона)

39.

Сборка устройства
Соединительная пружина

40.

Сборка устройства
Изолирующий элемент кожуха

41.

Сборка устройства
Рулевой механизм

42.

Сборка устройства
Соединение руля

43.

Сборка устройства
Борта

44.

Сборка устройства
Верхняя часть лодки

45.

Сборка устройства
Стянутые провода

46.

Сборка устройства
Плата внутри корпуса

47.

Сборка устройства
Вид сверху

48.

Сборка устройства
Лодка

49.

Сборка устройства
Буйки

50.

Сборка устройства
Тримаран вид сбоку

51.

Сборка устройства
Тримаран вид спереди

52.

Сборка устройства
Тримаран вид сверху

53.

Програмирование
Программирование

54.

Расчетная часть
Компонент
Ко
Цена
л-во
Лодка
Контроллер Arduino MEGA 2560
1
908р
Драйвер L298N mini
1
31р
Повышающий преобразователь MT3608
2
32р
Мотор
1
796р
2
201р
1
77р
2
22р
2
74р
4
15р
Аккумуляторная батарейка 18650, 3,7 В,
2000 мАч
Батарейный отсек Li-ion аккумуляторов
Модуль заряда Li-ion аккумуляторов
TP4056
Сервопривод Ардуино SG90
Конденсатор электролитический 16в
2200мкф

55.

Расчетная часть
Клавишный переключатель двухпозиционный
1
93р
Беспроводной модуль с антенной NRF24L01 + PA + LNA
1
149р
Адаптер для NRF24L01
1
29р
Материал для корпуса
1
750р
Итого
3551р
Руль управления
Контроллер Arduino Nano
1
134р
Беспроводной модуль с антенной NRF24L01 + PA + LNA
1
149р
Адаптер для NRF24L01
1
29р
Модуль 2-х осевого джойстика KY-023
2
36р
1
355р
Модуль заряда Li-ion аккумуляторов TP4056
1
22р
Клавишный переключатель двухпозиционный
1
30р
Конденсатор электролитический 16в 2200мкф
1
15р
Материал для корпуса
1
350р
Литий-полимерный аккумулятор LiPo 603035 3.7В 600
мАч
Итого
1156р
Все устройство
Итого
4707р

56.

Заключение
В завершение хотелось бы подчеркнуть, что эта работа по созданию
радиоуправляемой рыбацкой лодки с использованием микроконтроллеров Arduino.
Были изучены различные модели Arduino, их характеристики и особенности. Также
был проведён анализ заводских аналогов, чтобы понять, какие компоненты следует
использовать при создании собственного устройства.
Практическая часть работы включала сборку аппаратной части, создание корпуса с
помощью 3D-принтера и написание программы для управления лодкой.
В результате была создана функциональная радиоуправляемая рыбацкая лодка,
которая может быть использована для рыбалки или других целей. Она превосходит
заводские аналоги по ряду параметров, таких как возможность индивидуальной
настройки под нужды пользователя и более доступная цена.

57.

Спасибо за внимание!