Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2025:mdinica:razvan.baldovin [2025/05/05 12:20]
razvan.baldovin Added name of the project, my credentials and a short introduction
+++ pm:prj2025:mdinica:razvan.baldovin [2025/05/30 09:37] (current)
razvan.baldovin Update software
@@ Line 2: / Line 2: @@
 <note tip>
-Nume: Baldovin-Răzvan-Mihai-Marian
+Nume: Baldovin Răzvan-Mihai-Marian
 Grupa: 332CA
@@ Line 22: / Line 22: @@
 ===== Descriere generală =====
-<note tip>
+{{ :pm:prj2025:mdinica:schemabloc.png?300 |}}
-O schemă bloc cu toate modulele proiectului vostru, atât software cât şi hardware însoţită de o descriere a acestora precum şi a modului în care interacţionează.
-Exemplu de schemă bloc: http://www.robs-projects.com/mp3proj/newplayer.html
+Proiectul are ca și controller un **ESP32-S3-N16R8**, care va avea următoarele funcții:
-</note>
+  * Va prelua comenzi de la utilizator (precum înainte, înapoi, stânga, dreapta)
+  * Va comunica cu servomotorul, acționând comenzile de direcție (stânga și dreapta)
+  * Va comunica cu driverul de motor, acționând comenzile de propulsie (înainte și înapoi)
+Comunicația se va face astfel:
+  * ESP32 -> driver de motor (GPIO + PWM)
+  * ESP32 -> servomotor (PWM)
+  * driver de motor -> motor (PWM)
+Din moment ce comenzile utilizatorului vor genera schimbări de stare, vom folosi și întreruperi.
+Astfel, conceptele din laborator utilizate sunt:
+  * GPIO
+  * Întreruperi
+  * PWM
 ===== Hardware Design =====
-<note tip>
+Piesele au fost alese cu urmatoarele caracteristici in gand:
-Aici puneţi tot ce ţine de hardware design:
+  * Dimensiunea spatiului util
-  * listă de piese
+  * Caracteristicile Lego-ului (pentru a putea misca Lego-ul)
-  * scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
-  * diagrame de semnal
-  * rezultatele simulării
-</note>
+Astfel, inainte sa detaliem piesele pe care le-am achizitionat, hai sa detaliem putin cu ce lucram
+{{ :pm:prj2025:mdinica:lego_under.png?500 |}}
+Avem aici 2 zone in care putem lucra:
+  * Rosu - 10.4 x 5.5 x 3.2 cm (lungime x latime x inaltime)
+  * Verde - 10.4 x 4.0 x 6.0 cm
+  * Albastru - 8.0 x 5.5 x 6.0 cm
+(In functie de nevoie, putem alege intre verde si albastru ca spatiu (ambele sunt valide in situatia de fata)
+{{ :pm:prj2025:mdinica:lego_side.jpeg?700 |}}
+Specificatii Lego:
+  * Dimensiuni: 65.0 x 27.0 x 13.0 cm
+  * Greutate: 1.4kg
+  * Diametru roti: 8.0 cm
+Ca sa stabilim viteza cu care ar trebui sa se invarta motorul am facut urmatoarele calcule
+  - Calculam circumferinta rotii
+    * circumferinta = π * diametru = π * 0.08 m = 0.2513 m
+  - Calculam numarul de rotatii per minut al rotii
+    * Presupunem o viteza de 10km/h
+    * 10 km/h = 2.78 m/s
+    * RPS roata = viteza / circumferinta = 2.78 m/s / 0.2513 m ≈ 11.06 RPS
+    * RPM roata = RPS roata * 60 s = 11.06 * 60 = 664 RPM
+  - Calculam numarul de rotatii per minut al motorului
+    * Observam ca o rotatie a axului de motor reuseste sa invarta aproximativ jumatate de roata
+    * RPM motor = RPM roata * 2 = 664 RPM * 2 = 1328 RPM
+Totusi, viteza motorului nu este totul, ne trebuie si destul cuplu cat sa putem pleca de pe loc
+  - Calculam forta de rezistenta la rulare
+    * F rezistenta = coef de rezistenta la rulare * masa * gravitatia = 0.01 * 1.4kg * 9.81m/s^2 = 0.137N
+    * coeficientul de rezistenta la rulare pentru cauciuc am gasit sa fie 0.01
+  - Calculam Cuplul minim necesar
+    * cuplu = F rezistenta * raza rotii = 0.137N * 4cm = 0,0055 N*m
+    * transformam din N*m in kg * cm
+    * 0.0055 N*m ≈ 0.056 kg * cm
+  - Luam ca marja de eroare un factor de 4x, care sa tina cont de flexarea, rezistenta si frecarea pieselor Lego
+    * cuplu final = cuplu minim * 4 = 0.056 kg * cm * 4 ≈ 0.2 kg * cm
+==== Bill of Materials ====
+^ Piesa                          ^ Cantitate ^ Pret           ^ Link ^
+| ESP32-S3-N16R8                 | 1         | 5.75 (96% off) | [[https://www.aliexpress.com/item/1005008089716920.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.5.5c1c18028T4YqN | AliExpress]] |
+| Driver de motor TB6612FNG      | 1         | 24.99          | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/drivere-de-motoare-cu-perii/134-tb6612fng-dual-motor-driver-1-a.html?search_query=+Driver+de+Motoare+Dual+TB6612FNG+%281+A%29+&results=1 | Optimus Digital]] |
+| Modul DC-DC Step-Down LM2596   | 1         | 16.49          | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/surse-coboratoare-reglabile/805-modul-dc-dc-lm2596-cu-afisaj-de-tensiune.html?search_query=+Modul+DC-DC+LM2596+cu+Afisaj+de+Tensiune+&results=1 | Optimus Digital]] |
+| Motor brushless FK-180SH-3244  | 1         | 14.99          | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/motoare-fara-perii/2364-motor-fara-perii-de-mare-viteza-fk-180sh-3244-13000-rpm-la-37-v.html?search_query=FK-180SH-3244&results=1 | Optimus Digital]] |
+| Servomotor MG90S               | 1         | 19.33          | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/motoare-servomotoare/271-servomotor-mg90s.html?search_query=MG90S&results=1 | Optimus Digital]] |
+| Suport de Baterii 2 x 18650    | 1         | 3.99           | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/suporturi-de-baterii/941-suport-de-baterii-2-x-18650.html?search_query=+Suport+de+Baterii+2+x+18650+&results=13 | Optimus Digital]] |
+| 18650 LI-ION 3450mA 8A         | 4         | 26.18 * 4      | [[https://www.emag.ro/acumulator-18650-li-ion-3450ma-8a-samsung-lincr18650-35e-tp/pd/DWVV74MBM/?ref=history-shopping_421527723_8383_1 | eMAG]] |
+==== Wiring ====
+{{ :pm:prj2025:mdinica:wiring.png?700 |}}
+==== Pinout ====
+=== ESP32 ===
+^ Pin ESP ^ Componenta legata     ^ Pin componenta ^ Protocol ^ Functie                        ^
+| 5Vin    | Modul DC-DC Step-Down | Vout+          | Power    | Sursa de 5V                    |
+| GND     | Modul DC-DC Step-Down | Vout-          | Power    | Ground                         |
+| GPIO10  | Servomotor            | IN             | PWM      | Controleaza servomotorul       |
+| GND     | Servomotor            | GND            | Power    | Ground                         |
+| GPIO4   | Motor Driver          | AIN2           | GPIO     | Controleaza directia motorului |
+| GPIO5   | Motor Driver          | AIN1           | GPIO     | Controleaza directia motorului |
+| GPIO6   | Motor Driver          | PWMA           | PWM      | Controleaza viteza motorului   |
+| GPIO7   | Motor Driver          | STBY           | GPIO     | Activeaza motor driverul       |
+| GND     | Motor Driver          | GND            | Power    | Ground                         |
+=== Motor Driver ===
+^ Pin driver ^ Componenta legata     ^ Pin componenta ^ Protocol ^ Functie                        ^
+| PWMA       | ESP32                 | GPIO6          | PWM      | Controleaza viteza motorului   |
+| AIN2       | ESP32                 | GPIO4          | GPIO     | Controleaza directia motorului |
+| AIN1       | ESP32                 | GPIO5          | GPIO     | Controleaza directia motorului |
+| STBY       | ESP32                 | GPIO7          | GPIO     | Activeaza motor driverul       |
+| GND        | ESP32                 | GND            | Power    | Ground                         |
+| VM         | Modul DC-DC Step-Down | Vout+          | Power    | Alimentare motor               |
+| VCC        | Modul DC-DC Step-Down | Vout+          | Power    | Alimentare logica              |
+| A1         | Motor                 | VCC            | Power    | Activeaza motorul              |
+| A2         | Motor                 | GND            | Power    | Ground                         |
 ===== Software Design =====
+Initial am vrut sa fac o aplicatie mobila pentru a utiliza BLE (care este ceva mai responsiv), insa avand acces doar la iPhone si neavand Mac, nu am putut gasi metode "oficiale" de a dezvolta aplicatii (deoarece, din cate am gasit pe net, iti trebuie Xcode care se gaseste doar pe sisteme MacOS)
-<note tip>
+Astfel, am ales sa folosesc a doua cea mai buna optiune, care este spre norocul meu si universala, un web server hostat local care controleaza masina (design-ul a fost creat cu urmatorul gand, ca sa controlezi masina trebuie sa o vezi/urmaresti, deci ar avea mai mult sens sa fie orientata catre un telefon, in loc de laptop)
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
+[[https://github.com/2amazing4me/Lego-Technic-RC-mod | Link GitHub]]
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
+Codul a fost dezvoltat in Arduino IDE.
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
-</note>
+Am folosit urmatoarele biblioteci:
+  * ESP32Servo.h - Pentru a controla servomotorul prin functii predefinite
+  * WiFi.h - Pentru a permite conexiunea la Wi-Fi
+  * WebServer.h - Pentru a crea un server web local
+Am creat o pagina web destul de elementara, care are doua slidere:
+  * Cel din stanga are rolul unui volan, astfel se ocupa de virat stanga-dreapta
+  * Cel din dreapta are rolul de a propulsa/opri masina (inainte-inapoi)
+Flow-ul programului:
+  * Se initializeaza conexiunea WiFi
+  * Se initializeaza serverul web (pe o adresa locala, deci trebuie sa ne aflam in aceeasi retea)
+  * Asteapta input de la utilizator prin serverul web
+  * Comenzile, sunt transformate in semnale PWM catre componentele respective:
+    * Slider stanga -> servomotor (intre 0 si 180)
+    * Slider dreapta -> motor (intre -255 (maxim inapoi) si 255 (maxim inainte))
 ===== Rezultate Obţinute =====
@@ Line 67: / Line 176: @@
 ===== Jurnal =====
-<note tip>
+.04.2025-26.04.2025 - Am inceput researchul, cautand piese potrivite pentru proiect. Am pornit cu aproape 0 cunostinte despre proiectul pe care vreau sa il fac asa ca a trebuit sa fac ore intregi de research (cateva dintre calculele si gandurile importante sunt reprezentate in sectiunde de Hardware Design)
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
-</note>
+.04.2025 - Am dat comanda finala de piese
+.05.2025 - Au ajuns toate piesele
+.05.2025 - Cu ajutorul unui prieten, am printat 3D niste conectori servomotor-Lego axle si motor-Lego axle
+.05.2025 - Folosind diverse datasheet-uri si videouri pe youtube, am reusit sa prototipez hardwareul care va da viata masinii. Am creat un cod simplu care ruleaza un PWM de la 0 la 255 ca sa verific, si am decis sa sudez majoritatea circuitului pentru a ma asigura ca nu voi pierde progresul facut.
+.05.2025 - Am incercat sa conectez hardware-ul la masina din Lego, siii.... nu a functionat :(
+.05.2025 - Am identificat urmatoarele probleme:
+  * Servomotorul (SG90) nu era destul de puternic pentru steering
+  * Motorul se rotea in gol, deoarece conectorul nu statea fix pe acesta
+  * Devboard-ul este prea mare ca sa incapa in Lego
+.05.2025 - Am gasit urmatoarele solutii:
+  * Am achizitionat un servomotor mai puternic (MG90S)
+  * Am printat un conector 3D reglabil, pentru a putea strange mai mult ca motorul sa poata transmite putere la Lego
+  * Daca scot ESP32-ul din Devboard, si schimb din fire tata-tata in fire tata-mama, poate incapea totul
+.05.2025 - Din cauza unei singure piese din Lego, nu incapea motorul cu noul conector, am stat undeva la 2 ore pentru a desface masina (si documenta, pentru a o reface la loc :)) ), urmata de a muta piesa mai in spate pentru a crea spatiu, iar apoi reasamblat.
+.05.2025 - Din nou, am observat ca motorul se invarte in gol, chit ca am strans mai mult piesa 3D.
+.05.2025 - Am incercat sa adaug diferite bucati subtire de material intre motor si conector ca sa incerc sa conectez mai bine si sa adaug frecare (poate-poate merge). Din pacate nu a mers, tot se invarte in gol.
+.05.2025 - Am desfacut lipiturile vechi pentru a putea inlocui cu fire tata-mama pentru a putea scapa de dev board.
+.05.2025 - Am incercat sa actionez MG90S, dar nu am avut succes, am schimbat temporar inapoi la SG90 pana gasesc o solutie mai buna
+.05.2025 - Am incercat sa mai printez inca un conector pentru motor. (fara succes, problema finala este puterea :( )
+.05.2025 - Am folosit un alt motor (TT motor), si ARE DESTULA PUTERE SA MISTE MASINA :-D
+.05.2025 - Update-uri la cod, pagina, si finalizare proiect pentru prezentare
 ===== Bibliografie/Resurse =====