آموزش کامل اسمبل و سیمکشی ربات چهار چرخ
در این صفحه، از باز کردن بسته قطعات تا تست نهایی، همه چیز را مرحلهبهمرحله و دقیق یاد میگیرید: مونتاژ مکانیکی، چیدمان حرفهای قطعات، سیمکشی استاندارد، شمارهگذاری سیمها (مثل کتاب درسی) و راهنمای بازطراحی در Fritzing.
نسخه چاپی: برای چاپ، از مرورگر گزینه Print را بزنید (A4). جدولها و شماره سیمها برای کلاس مناسب هستند.
آموزش کامل اسمبل و سیمکشی ربات چهارچرخ (ویژه راهنمایی، دبیرستان و هنرستان)
در این صفحه، از باز کردن بسته قطعات تا تست نهایی، همه چیز را مرحلهبهمرحله و دقیق یاد میگیرید: مونتاژ مکانیکی، چیدمان حرفهای قطعات، سیمکشی استاندارد، شمارهگذاری سیمها (مثل کتاب درسی) و راهنمای بازطراحی در Fritzing.
نسخه چاپی: برای چاپ، از مرورگر گزینه Print را بزنید (A4). جدولها و شماره سیمها برای کلاس مناسب هستند.
هدف آموزشی و خروجی نهایی
هدف این پروژه فقط «وصل کردن سیمها» نیست. هدف این است که دانشآموز یاد بگیرد مدار را مثل یک مهندس بخشبندی کند: قدرت، کنترل و حسگرها.
- تشخیص مسیر صحیح تغذیه (+ و GND) و علت مشترک بودن زمین
- درک نقش درایور موتور (چرا مستقیم به آردوینو وصل نمیکنیم؟)
- سیمکشی خوانا و قابل عیبیابی (بدون شلوغی)
- بازطراحی مدار در Fritzing به شکل استاندارد
- هیچ قطعهای تغییر نمیکند
- هیچ اتصال جدیدی اضافه یا حذف نمیشود
- فقط با جابهجایی قطعات و نظم مسیر سیمها، مدار حرفهای میشود
قطعات و ابزار لازم
این لیست برای یک ربات 4WD با Arduino Nano، درایور L298N، سنسور HC-SR04، سنسورهای IR و نمایشگر OLED تهیه شده است.
قطعات الکترونیکی
- برد Arduino Nano
- درایور موتور L298N
- ۴ عدد موتور گیربکسدار زرد + ۴ چرخ
- سنسور فاصله HC-SR04
- ۲ عدد سنسور مادون قرمز (IR Obstacle / Line Sensor)
- نمایشگر OLED I2C (چهار پایه)
- پک باتری 18650 (طبق مدار شما)
- کلید روشن/خاموش
- ۲ عدد LED + ۲ مقاومت (معمولاً 220Ω تا 1kΩ)
- جامپر سیم نری-مادگی و نری-نری (ترجیحاً رنگی)
ابزار پیشنهادی
- پیچگوشتی مناسب پیچهای شاسی
- دمباریک یا انبردست کوچک
- چسب دوطرفه یا بست کمربندی برای نظم سیمها
- در صورت امکان: مولتیمتر (برای تست برق و اتصال)
ایمنی و نکات مهم قبل از شروع
- ابتدا فقط «زمین مشترک» (GND) را درست کنید، سپس سراغ بقیه سیمها بروید.
- موتورها نویز دارند: سیمهای موتور را تا حد ممکن کوتاه و دور از سیمهای سنسورها نگه دارید.
- اگر مطمئن نیستید، بدون باتری، فقط با USB برنامه را آپلود کنید؛ سپس باتری را وصل کنید.
چیدمان حرفهای قطعات (برای سیمکشی تمیز و قابل فهم)
برای اینکه نوجوانها مدار را سریع بفهمند، باید مدار را مثل یک نقشه شهری تقسیم کنیم: «نیروگاه»، «اتاق فرمان»، «حسگرها».
چیدمان پیشنهادی روی شاسی
| ناحیه | قطعات | چرا اینجا؟ |
|---|---|---|
| چپ (قدرت) | باتری، کلید، L298N | جدا کردن نویز و جریان بالا از مدار منطقی |
| وسط (کنترل) | Arduino Nano | کوتاه شدن سیمهای کنترلی و نظم بهتر |
| راست (حسگر) | HC-SR04، IRها، OLED | سیمهای سیگنال کوتاه و مرتب، فهم بهتر نقش سنسورها |
اسمبل مکانیکی شاسی (گامبهگام)
قوانین سیمکشی استاندارد (کد رنگ پیشنهادی)
کد رنگ کمک میکند هر کسی (حتی بدون دانستن مدار) سریع بفهمد هر سیم برای چیست.
| نوع اتصال | رنگ پیشنهادی | مثال |
|---|---|---|
| تغذیه مثبت | قرمز | باتری +، 5V ماژولها |
| زمین (GND) | مشکی | GND مشترک بین همه قطعات |
| سیگنال دیجیتال | سبز | Trig/Echo، خروجی سنسورهای IR |
| I2C | بنفش | SDA/SCL نمایشگر OLED |
| سیمهای موتور | زرد / آبی | از L298N به موتورها |
شمارهگذاری تمام سیمها (مثل کتاب درسی)
شمارهگذاری باعث میشود کلاس منظم شود: هر دانشآموز دقیقاً بداند «سیم شماره ۱۲» کدام است و کجا باید برود. در ادامه، شمارهها به شکل منطقی از «برق» شروع میشوند و به «حسگرها» میرسند.
الف) تغذیه و زمین
| شماره سیم | از | به | رنگ |
|---|---|---|---|
| ① | باتری (+) | ورودی کلید روشن/خاموش | قرمز |
| ② | خروجی کلید | ورودی تغذیه درایور L298N (Vmot/+12V) | قرمز |
| ③ | باتری (GND) | زمین مشترک (GND) برای L298N و Arduino و سنسورها | مشکی |
ب) موتورها (خروجیهای L298N)
| شماره سیم | موتور | ترمینال L298N | رنگ |
|---|---|---|---|
| ④-⑤ | جلو چپ | OUT1 / OUT2 | زرد/آبی |
| ⑥-⑦ | جلو راست | OUT3 / OUT4 | زرد/آبی |
| ⑧-⑨ | عقب چپ | OUT1 / OUT2 (کانال دوم طبق مدار شما) | زرد/آبی |
| ⑩-⑪ | عقب راست | OUT3 / OUT4 (کانال دوم طبق مدار شما) | زرد/آبی |
ج) سیمهای کنترلی بین Arduino و L298N
نام پایههای دقیق آردوینو به برنامه شما بستگی دارد، اما «ساختار اتصال» همان است: پایههای IN1..IN4 و فعالسازی ENA/ENB.
| شماره سیم | پایه روی L298N | پایه روی Arduino | رنگ |
|---|---|---|---|
| ⑫ | IN1 | یکی از پایههای دیجیتال | سبز |
| ⑬ | IN2 | یکی از پایههای دیجیتال | سبز |
| ⑭ | IN3 | یکی از پایههای دیجیتال | سبز |
| ⑮ | IN4 | یکی از پایههای دیجیتال | سبز |
| ⑯ | ENA | پایه PWM (برای کنترل سرعت) | سبز |
| ⑰ | ENB | پایه PWM (برای کنترل سرعت) | سبز |
د) سنسورها و OLED
| شماره سیم | قطعه | پایه | به Arduino | رنگ |
|---|---|---|---|---|
| ⑱ | HC-SR04 | Trig | پایه دیجیتال | سبز |
| ⑲ | HC-SR04 | Echo | پایه دیجیتال | سبز |
| ⑳ | IR بالا/چپ | OUT | پایه دیجیتال | سبز |
| ㉑ | IR پایین/راست | OUT | پایه دیجیتال | سبز |
| ㉒ | OLED | SDA | پایه SDA (I2C) | بنفش |
| ㉓ | OLED | SCL | پایه SCL (I2C) | بنفش |
سیمکشی مرحلهبهمرحله (از برق تا سنسورها)
مرحله 1: فقط زمین مشترک (GND)
مرحله 2: تغذیه (Positive)
مرحله 3: اتصال موتورها به L298N
مرحله 4: سیمهای کنترلی Arduino ↔ L298N
مرحله 5: سنسورها و نمایشگر
تست و راهاندازی اولیه
چکلیست قبل از روشن کردن
- آیا GND همه قطعات مشترک است؟
- آیا سیم قرمز (+) به اشتباه به GND نرفته است؟
- آیا سیمهای موتور به خروجیهای درست وصلاند؟
- آیا OLED فقط 4 سیم دارد (VCC/GND/SDA/SCL)؟
روش تست پیشنهادی (ایمن)
عیبیابی سریع (Troubleshooting)
| مشکل | علتهای رایج | راهحل سریع |
|---|---|---|
| روبات روشن نمیشود | کلید اشتباه بسته شده، باتری خالی، اتصال اشتباه + و GND | سیمهای ① و ② و ③ را دوباره چک کنید؛ ولتاژ باتری را اندازه بگیرید |
| موتورها حرکت نمیکنند | ENA/ENB وصل نیست، INها اشتباه، تغذیه موتور به L298N نمیرسد | سیمهای ⑫ تا ⑰ را بررسی کنید؛ ورودی تغذیه L298N را چک کنید |
| موتور یک طرف برعکس میچرخد | قطبیت موتور برعکس وصل شده | دو سیم همان موتور را جابهجا کنید (مثلاً ④ و ⑤) |
| OLED چیزی نشان نمیدهد | SDA/SCL اشتباه، آدرس I2C متفاوت، تغذیه قطع | سیمهای ㉒ و ㉓ را چک کنید؛ تست I2C Scanner انجام دهید |
| HC-SR04 عددهای عجیب میدهد | نویز موتور، GND مشترک مشکل دارد | GND مشترک را محکم کنید؛ سیم موتور را از سنسور دور کنید |
راهنمای بازطراحی دقیق در Fritzing (نقشه تمیز و حرفهای)
هدف در Fritzing این نیست که فقط سیمها وصل شوند؛ هدف این است که نقشه مثل یک مدار آموزشی خوانا باشد.
۱) چیدمان قطعات روی صفحه (Layout)
- Arduino Nano را وسط بگذارید.
- L298N را سمت چپ Arduino قرار دهید (نزدیک باتری).
- OLED را بالا سمت راست Arduino قرار دهید.
- HC-SR04 را در سمت راست، روبروی Arduino قرار دهید.
- دو سنسور IR را سمت راست و زیر هم قرار دهید.
۲) قوانین سیمکشی در Fritzing
- سیمها را تا حد ممکن افقی/عمودی بکشید (از مسیرهای 90 درجه استفاده کنید).
- برای هر دسته، رنگ را ثابت نگه دارید: قرمز برای +، مشکی برای GND، سبز برای سیگنال، بنفش برای I2C.
- نامگذاری کنید: کنار سیمها برچسب بزنید (مثلاً “① Battery+ → Switch”).
- سیمهای موتور را جدا و ضخیمتر نشان دهید (زرد/آبی).
۳) قالب برچسبگذاری پیشنهادی (کپی و استفاده در کلاس)
① Battery+ → Switch IN
② Switch OUT → L298N Vmot(+)
③ Battery GND → Common GND (L298N/Arduino/Sensors)
④-⑤ Motor Front-Left → L298N OUT1/OUT2
⑥-⑦ Motor Front-Right → L298N OUT3/OUT4
⑧-⑨ Motor Back-Left → L298N OUT1/OUT2 (2nd channel as wired)
⑩-⑪ Motor Back-Right → L298N OUT3/OUT4 (2nd channel as wired)
⑫ IN1 → Arduino D?
⑬ IN2 → Arduino D?
⑭ IN3 → Arduino D?
⑮ IN4 → Arduino D?
⑯ ENA → Arduino PWM?
⑰ ENB → Arduino PWM?
⑱ Trig → Arduino D?
⑲ Echo → Arduino D?
⑳ IR1 OUT → Arduino D?
㉑ IR2 OUT → Arduino D?
㉒ OLED SDA → Arduino SDA
㉓ OLED SCL → Arduino SCL
سوالات پرتکرار
چرا زمین (GND) باید مشترک باشد؟
چون همه سیگنالها نسبت به زمین معنی پیدا میکنند. اگر زمین مشترک نباشد، «صفر و یک» در هر بخش متفاوت تفسیر میشود.
چرا موتور را مستقیم به Arduino وصل نمیکنیم؟
موتور جریان زیادی میکشد و آردوینو نمیتواند آن را تامین کند. درایور L298N مثل «تقویتکننده فرمان» عمل نمیکند.
اگر یک موتور برعکس بود چه کنم؟
فقط دو سیم همان موتور را روی خروجی L298N جابهجا کنید. اتصالهای دیگر را دست نزنید
پیشنهاد اجرای کلاسی (۳ جلسهای)
- معرفی قطعات و نقشها (مغز/قدرت/حسگر)
- اسمبل شاسی و نصب موتور و چرخ
- آموزش کد رنگ سیمها
- سیمکشی تغذیه و GND مشترک
- اتصال موتورها به L298N
- تست موتور با برنامه ساده
- سیمکشی سنسورها و OLED
- تست و عیبیابی مرحلهای
- بازطراحی نقشه در Fritzing با شمارهگذاری سیمها