Carrinhos de compras são úteis, mas todos esses carrinhos exigem um empurrão ou puxão para serem movimentados. Que tal criarmos um carrinho movido a bateria que não exija esforços humanos?
Neste projeto, projetaremos um mini carrinho de compras motorizado movido a bateria, utilizando quatro motores CC acoplados a quatro rodas, que pode ser controlado por meio de um aplicativo Bluetooth em seu smartphone com controle remoto tipo joystick.
Construindo um carrinho de compras motorizado
Este carrinho de compras pode ser construído usando itens prontamente disponíveis, como um carrinho de compras, quatro rodas de 10” (usadas em carrinho robótico), quatro motorredutores DC (12V @ 300 RPM), tubos de PVC e uma folha de acrílico.
Figura 1: Imagem completa do protótipo de um carrinho motorizado.
Itens necessários para o carrinho
- Cesto de compras – é um cesto de compras de plástico de 30” x 20” x 15”
Fig. 2: Imagem mostrando o carrinho de compras
- Tubos de PVC Juntas em T, Juntas em L – exigimos 4 juntas em L, 2 juntas em T, tubo de PVC de 1”
Fig. 3: Imagem mostrando vários tubos e juntas
- Folha acrílica – é uma folha acrílica transparente de 3' x 1,5' 4mm de espessura
Fig. 4: Imagem mostrando chapa acrílica transparente
- Rodas – Quatro rodas de 10” de diâmetro
Fig. 5 Imagem mostrando rodas
- Motorredutores DC – quatro motorredutores DC de 12V 300 RPM
Fig.6: Imagem mostrando motoredutores DC
Quando você tiver todos os itens necessários, siga o processo passo a passo de construção do carrinho.
Passo 1: Construa uma estrutura usando tubos de PVC, juntas em T e juntas em L. O tamanho do quadro é de cerca de 3'x 1,5' (36” x 20”).
Passo 2: Fixe a chapa acrílica de 3'x 1,5' na moldura do tubo de PVC com parafusos e prepare uma base para o carrinho de compras.
Etapa 3: Fixe o cesto de compras de 2'x1,5' na base da chapa acrílica com parafusos e também com fevicol.
Passo 4: Fixe uma roda de 10” diretamente ao eixo do motor DC usando os parafusos fornecidos.
Etapa 5: Aloje e fixe duas rodas motorizadas lado a lado dentro de um tubo de PVC de 2” de diâmetro e prepare as rodas dianteiras, esquerda e direita. Prepare as rodas traseiras esquerda e direita da mesma maneira.
Etapa 6: Por fim, fixe as quatro rodas dianteiras e traseiras com uma estrutura de tubo de PVC usando braçadeiras e parafusos. O carrinho de compras motorizado está pronto.
Aqui estão alguns instantâneos que darão uma ideia completa de como construir o carrinho.
Fig. 7: Imagem mostrando as etapas para criar o carrinho usando os componentes
É hora de construir seu circuito de controle e controle remoto. Então, vamos começar com o diagrama de blocos do sistema.
Diagrama de blocos do sistema
Fig. 8: O principal componente do sistema de carrinho de trabalho usando smartphones e joystick.
A figura mostra os principais blocos de construção do sistema. O sistema completo pode ser dividido em duas seções diferentes.
- Sistema de controle de carrinho de compras
- Controle remoto por joystick
O carrinho de compras está se movendo e o sistema de controle é construído usando quatro motores DC, placa Arduino NANO, 2 módulos de driver de motor DC, módulo Bluetooth HC05 e transreceptor RF HC12.
O controle remoto baseado em joystick é construído usando joystick resistivo de 2 eixos, placa Arduino NANO e módulo transceptor HC-12.
Módulo transceptor HC-12
É utilizado como transmissor em controle remoto e como receptor em carrinho de compras. Ele é usado para transmitir comandos de um controle remoto, e o receptor no carrinho de compras recebe esses comandos transmitidos. Funciona na frequência de 433 MHz e tem alcance de 1100 metros.
Módulo Bluetooth HC05
Este módulo é utilizado para receber comandos do smartphone do usuário através do aplicativo Android Bluetooth. Ele recebe comandos e os transmite serialmente ao microcontrolador da placa Arduino.
Controle de video game
É usado para enviar comandos para avançar-retroceder-esquerda-direita do controle remoto para o carrinho de compras.
Placa Arduino NANO
A placa Arduino no carrinho de compras executa todas as tarefas a seguir
- Recebe comandos para mover o carrinho do HC12.
- São necessários comandos para mover o carrinho do HC05.
- Ele move o carrinho na direção desejada, como avanço-reverso-esquerda-direita, girando todos os quatro motores.
Usando o controle remoto, a placa Arduino recebe comandos do joystick para avançar-retroceder-esquerda-direita e transmiti-los usando o HC12.
Módulo acionador de motor
É usado para acionar dois motores DC. Ele fornece tensão e corrente suficientes para ambos os motores.
Motores DC
4 motoredutores CC são acoplados às quatro rodas do carrinho de compras que proporcionam o movimento desejado ao carrinho.
Bateria
Uma bateria de 12 V fornece alimentação para todo o circuito do carrinho de compras.
Regulador de voltagem
Ele é usado para fornecer 5 V regulados à placa Arduino e ao módulo driver do motor.
Para começar a construir o circuito, primeiro você precisa coletar todos os itens necessários. Aqui está a lista de itens necessários para fazer os dois circuitos
Itens necessários para controle remoto e circuito do carrinho de compras
- Módulo transceptor HC12
Fig. 9: Imagem mostrando módulo transceptor HC12
- Módulo Bluetooth HC05
Fig. 10: Imagem mostrando o módulo Bluetooth HC05
- Módulo driver de motor L298
Fig. 11: Imagem mostrando o módulo driver do motor L298
- Joystick de dois eixos
Fig. 12: Imagem mostrando joystick de dois eixos
- Placa Arduino NANO
Fig. 13: Imagem mostrando a placa Arduino NANO
- Regulador de tensão 7805
Fig. 14: Imagem mostrando o regulador de tensão 7805
Agora vamos ver um projeto detalhado do sistema com um diagrama de circuito de seu funcionamento e operação.
Diagrama do circuito do controle remoto do joystick
Fig. 15: Imagem mostrando um diagrama de circuito completo do controle remoto joystick
O circuito de controle remoto usa apenas três componentes: joystick de 2 eixos, um módulo transceptor HC12 e uma placa Arduino NANO.
- O joystick possui uma interface de 5 fios (1) +5V (2) Gnd (3) VRx (4) VRy (5) SW. Os pinos 5V e GND são conectados aos pinos 5V e Gnd da placa Arduino que fornecem alimentação de 5V aos POTs internos do joystick
- O pino VRx é o terminal deslizante (do meio) do POT horizontal (X) e está conectado à entrada analógica A0 do Arduino.
- O pino VRy é o terminal deslizante (do meio) do POT vertical (Y) e está conectado à entrada analógica A1 do Arduino.
- O terminal SW do botão interno do joystick é conectado ao pino digital 13 da placa Arduino.
- O módulo HC-12 possui uma interface de quatro fios (1) Vcc (2) GND (3) Tx e (4) Rx. Os pinos Vcc e Gnd são conectados aos pinos 5V e GND da placa Arduino que fornecem uma alimentação de 5V ao módulo.
- Seus pinos Tx e Rx são conectados aos pinos digitais D12 e D11 da placa Arduino.
- Um LED está conectado ao pino digital D10 para indicar transmissão.
Circuito de carrinho de compras
Fig. 16: Imagem mostrando o circuito do carrinho de compras
A figura mostra que o circuito do carrinho de compras é construído usando o módulo HC05, módulo HC12, 7805, dois módulos de driver de motor L298 e placa Arduino NANO.
- O módulo HC-12 é conectado da mesma forma que ao controle remoto. Seus quatro pinos são conectados aos pinos +5 V, GND, D12 e D11 da placa Arduino.
- O módulo HC-05 também possui interfaces de quatro fios (1) Vcc (2) GND (3) Tx e (4) Rx. O pino Vcc recebe alimentação de +5 V do 7805 e o pino GND é conectado ao terra do circuito
- Os pinos Tx e Rx são conectados aos pinos Rx e Tx da placa Arduino (D0 e D1), respectivamente
- Arduino aciona quatro motores DC usando dois módulos de driver de motor L293D
- Os pinos D2-D3-D4-D5 do Arduino são conectados a quatro entradas do módulo L293D 1. As quatro saídas do módulo 1 acionam dois motores DC frontais (esquerdo e direito)
- Da mesma forma, os pinos D6-D7-D8-D9 estão conectados a quatro entradas do módulo dois. Suas quatro saídas acionam motores CC traseiros (esquerdo e direito)
- Ambos os módulos de acionamento do motor recebem uma alimentação de motor de 12 V da bateria. A placa Arduino também recebe alimentação de 12 V para o pino Vin da bateria
- 7805 IC fornece saída regulada de 5 V (da bateria de 12 V) que é fornecida ao HC12, HC05 e a ambos os módulos de driver do motor
- Um LED está conectado ao pino digital D10 para indicação
Funcionamento e operação do circuito
Primeiro, vamos ver o funcionamento do controle remoto.
Trabalhar com controle remoto é bastante simples. Em apenas uma linha de explicação, ele transmite diferentes comandos para mover o carrinho quando o joystick é movido da esquerda para a direita ou de cima para baixo.
- À medida que o usuário (operador) move o joystick na direção X (horizontal – esquerda ou direita) ou Y (vertical – para cima ou para baixo), os POTs internos X e Y mudam, e isso irá variar as saídas analógicas VRx e VRy de 0 a 5V
- Essas saídas são fornecidas como entradas analógicas para o Arduino. O Arduino lerá essas entradas analógicas e, com base em uma alteração nos valores de VRx e VRy, enviará e transmitirá os seguintes comandos para o carrinho de compras usando HC12
- Os comandos são dados serialmente ao módulo HC12. O módulo HC12 transmite esses comandos usando uma frequência portadora de 433 MHz.
- O led pisca sempre que um comando é transmitido.
Agora vamos ver como funciona o circuito do carrinho de compras.
Novamente em linha única, esse circuito movimenta o carrinho de compras nas quatro direções, frente-trás-esquerda-direita, conforme comando recebido do controle remoto ou smartphone.
- O comando transmitido pelo módulo HC12 de controle remoto é recebido e demodulado pelo módulo HC12 no receptor. Ele fornece esse comando serialmente ao microcontrolador Arduino.
- Da mesma forma, se um smartphone controla o carrinho, o aplicativo Android de controle do Bluetooth envia comandos para mover o carrinho e o módulo Bluetooth HC05 os recebe. O módulo HC05 fornece ainda este comando serialmente para o Arduino (Nota: antes de enviar comandos para o módulo HC05, o operador (usuário) deve emparelhar seu smartphone com o módulo HC05. Para emparelhar pela primeira vez, é necessária uma senha que é por padrão “1234”)
- O LED pisca sempre que o comando é recebido de um controle remoto ou smartphone.
- Quando o Arduino recebe o comando para mover o carrinho, ele gira todos os quatro motores conforme a tabela a seguir. Ele fornece sinais para girar os motores por meio dos módulos de driver do motor L293D. O módulo girará os motores para frente ou para trás de acordo com o movimento necessário do carrinho.
Os circuitos do controle remoto e do carrinho de compras estão funcionando e operando com base no programa baixado na memória FLASH interna do microcontrolador Arduino (ATMega328). O próximo passo é percorrer os programas de software para controle remoto e carrinho de compras dos microcontroladores Arduino.
Programa de software
São dois programas, um para controle remoto e outro para carrinho de compras. O programa de controle remoto lê a entrada analógica do joystick e decide se ela é movida para a esquerda, para a direita, para cima ou para baixo. Envia e transmite comandos através de comunicação serial utilizando o transceptor HC12. O programa do carrinho de compras lê comandos por meio de comunicação serial do transceptor HC12 e aciona todos os quatro motores para frente e para trás para mover o carrinho.
Ambos os programas são escritos em linguagem de programação C usando Arduino IDE e são compilados e carregados no FLASH interno do microcontrolador Arduino.
Aqui está o código para ambos os programas
Links de vídeos do Youtube para este projeto
