Πώς να φτιάξετε ένα Rc Drone και τον πομπό χρησιμοποιώντας το Arduino: 11 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Η κατασκευή ενός drone είναι μια απλή εργασία αυτές τις μέρες, αλλά θα σας κοστίσει πολύ. Έτσι θα σας πω πώς να φτιάξετε ένα drone χρησιμοποιώντας arduino με χαμηλό κόστος. Επίσης, θα σας πω πώς να φτιάξετε τον πομπό του drone επίσης. έτσι αυτό το drone είναι πλήρως σπιτικό. Δεν χρειάζεται να αγοράσετε πίνακες ελεγκτή πτήσης ή πομπούς.

Προμήθειες

Χρειαζόμαστε αυτά τα στοιχεία για να φτιάξουμε το drone,

• Για το drone-

  1. Πλαίσιο - Η «ραχοκοκαλιά» του τετρακόπτερου. Το πλαίσιο είναι αυτό που κρατά όλα τα μέρη του ελικοπτέρου μαζί. Πρέπει να είναι ανθεκτικό, αλλά από την άλλη πλευρά, πρέπει επίσης να είναι ελαφρύ, έτσι ώστε οι κινητήρες και οι μπαταρίες να μην δυσκολεύονται να το κρατήσουν στον αέρα.
  2. Κινητήρες - Η ώθηση που επιτρέπει στο Quadcopter να μεταφέρεται στον αέρα παρέχεται από κινητήρες DC Brushless και κάθε ένας από αυτούς ελέγχεται ξεχωριστά από έναν ηλεκτρονικό ελεγκτή ταχύτητας ή ESC.
  3. ESCs - Ο ηλεκτρονικός ελεγκτής ταχύτητας είναι σαν ένα νεύρο που μεταφέρει τις πληροφορίες κίνησης από τον εγκέφαλο (ελεγκτής πτήσης) στους μύες των χεριών ή των ποδιών (κινητήρες). Ρυθμίζει πόση ισχύ παίρνουν οι κινητήρες, πράγμα που καθορίζει την ταχύτητα και την αλλαγή κατεύθυνσης του τετραπλού.
  4. Έλικες-Ανάλογα με τον τύπο ενός τετραπλού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε στηρίγματα 9 έως 10 ή 11 ιντσών (για σταθερές πτήσεις αεροφωτογραφίας) ή αγωνιστικά στηρίγματα 5 ιντσών για λιγότερη ώθηση αλλά μεγαλύτερη ταχύτητα.
  5. Μπαταρία - Ανάλογα με τη ρύθμιση του μέγιστου επιπέδου τάσης, μπορείτε να επιλέξετε από μπαταρίες 2S, 3S, 4S ή ακόμη και 5S. Όμως, το πρότυπο για ένα quad που σχεδιάζεται να χρησιμοποιηθεί για εναέρια λήψη (μόνο ένα παράδειγμα), θα χρειαστείτε μια μπαταρία 11,4 V 3S. Θα μπορούσατε να πάτε με τον 22,8 V 4S εάν χτίζετε ένα αγωνιστικό τετράγωνο και θέλετε οι κινητήρες να περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα.
  6. Arduino board (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - Ένας πίνακας που είναι βασικά (ανάλογα με την επιλογή σας) ένα σύνολο διαφόρων αισθητήρων που βοηθούν το quad σας να γνωρίζει πού βρίσκεται και πώς να ισοπεδώσει τον εαυτό του.

• Για τον πομπό-

  1. Μονάδα πομποδέκτη NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Ποτενσιόμετρο
  4. Βοηθητικό μοτέρ
  5. Διακόπτης εναλλαγής
  6. Χειριστήριο
  7. Arduino Pro Mini

Βήμα 1: ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ

Αυτό είναι το κύριο σχέδιο της λειτουργίας σας.

Πώς να συνδέσετε τα ESC:

• Καρφίτσα σήματος ESC 1 - D3
• Pin Pin ESC 3 - D9
• Καρφίτσα σήματος ESC 2 - D10
• Καρφίτσα σήματος ESC 4 - D11

Πώς να συνδέσετε τη μονάδα Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Πώς να συνδέσετε το MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Πώς να συνδέσετε την ένδειξη LED:

LED Anode Leg - D8

Πώς να συνδέσετε τον δέκτη:

• Γκάζι - 2Elerons - D4
• Ailerons - D5
• Πηδάλιο - D6
• AUX 1-D7 Χρειάζεστε τη γείωση του MPU-6050, της μονάδας Bluetooth, του δέκτη και των ESC. Και, για να το κάνετε αυτό, πρέπει να συνδέσετε όλες τις καρφίτσες GND στην καρφίτσα Arduino GND.

Βήμα 2: ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ ΟΛΑ ΜΑΖΙ

• Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να πάρετε τις γυναικείες κεφαλίδες και να τις κολλήσετε στον πίνακα πρωτοτύπων. Αυτό θα φιλοξενήσει τον πίνακα Arduino σας.
• Συγκολλήστε τα ακριβώς στο κέντρο, έτσι ώστε να υπάρχει χώρος για τις υπόλοιπες κεφαλίδες για το MPU, τη μονάδα Bluetooth, τον δέκτη και τα ESC και αφήστε χώρο για μερικούς επιπλέον αισθητήρες που μπορείτε να αποφασίσετε να προσθέσετε στο μέλλον.

• Το επόμενο βήμα είναι η συγκόλληση των αρσενικών κεφαλίδων του δέκτη και των ESC απευθείας από τις γυναίκες κεφαλίδες του Arduino. Πόσες αρσενικές σειρές κεφαλίδας ESC θα έχετε, εξαρτάται από το πόσους κινητήρες θα έχει το drone σας. Στην περίπτωσή μας, κατασκευάζουμε ένα τετρακόπτερο, που σημαίνει ότι θα υπάρχουν 4 ρότορες και ένα ESC για το καθένα. Αυτό σημαίνει επιπλέον 4 σειρές με κάθε μία να έχει 3 αρσενικές κεφαλίδες. Η πρώτη κεφαλίδα στην πρώτη σειρά, θα χρησιμοποιηθεί για το σήμα PID, η δεύτερη για το 5V (αν και αυτό εξαρτάται από το εάν τα ESC σας έχουν καρφίτσα 5V ή όχι, αν όχι, θα αφήσετε αυτές τις κεφαλίδες κενές) και την τρίτη η κεφαλίδα θα είναι για το GND.

  Όταν τελειώσει το τμήμα συγκόλλησης των ESC, μπορείτε να προχωρήσετε στο τμήμα συγκόλλησης κεφαλίδων Receiver. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ένα τετράγωνο έχει 4 κανάλια. Αυτά είναι τα Throttle, Pitch, Yaw και Roll. Το υπόλοιπο δωρεάν κανάλι (το πέμπτο), χρησιμοποιείται για αλλαγές στη λειτουργία πτήσης (το βοηθητικό κανάλι). Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστεί να κολλήσετε αρσενικές κεφαλίδες σε 5 σειρές. Και κάθε μία θα έχει μία κεφαλίδα, ενώ μόνο μία από αυτές τις σειρές χρειάζεται 3 κεφαλίδες στη σειρά.

• όλοι οι λόγοι συνδέονταν με τους χώρους Arduino. Περιλαμβάνει όλους τους χώρους ESC, τη γείωση του δέκτη (κεφαλίδα σήματος πεταλούδας πλήρως στα δεξιά) και τη μονάδα Bluetooth και τους χώρους MPU.
• Στη συνέχεια, πρέπει να ακολουθήσετε τα διαγράμματα και τις συνδέσεις που εξηγήσαμε παραπάνω. Για παράδειγμα, το MPU (SDA - A4 και SCL - A5) και για Bluetooth (TX - TX και RX - RX) του Arduino. Μετά από αυτό, απλώς ακολουθήστε τις συνδέσεις όπως τις γράψαμε: Οι ακίδες σήματος των ESC1, ESC2… έως D3, D10… του Arduino. Στη συνέχεια, το σήμα του δέκτη ακουμπά Pitch - D2, Roll - D4… και ούτω καθεξής. Επιπλέον, πρέπει να συνδέσετε το Long Lead του LED (θετικό τερματικό) στο Arduino D8 Pin, καθώς και να προσθέσετε την αντίσταση 330 ohm ανάμεσα στο Ground του Arduino και το LED Short καλώδιο (αρνητικός ακροδέκτης). Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να παράσχετε μια σύνδεση πηγής ισχύος 5V. Και, για αυτό, πρέπει παράλληλα να συνδέσετε το Μαύρο καλώδιο (γείωση της μπαταρίας) στη γείωση όλων των εξαρτημάτων σας και το Κόκκινο σύρμα σε ακίδες Arduino, MPU και Bluetooth, 5V. Τώρα, το MPU 6050 πρέπει να κολληθεί σε αρσενικές κεφαλίδες σε αυτές που σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε. Μετά από αυτό, γυρίστε τον πίνακα κατά 180 μοίρες και συνδέστε όλα τα εξαρτήματά σας με τις αντίστοιχες κεφαλίδες στην πρωτότυπη πλακέτα.
• Ενεργοποιήστε το και το Arduino σας είναι έτοιμο για προσθήκη κωδικών μέσω υπολογιστή!

Βήμα 3: ΠΩΣ ΝΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΕΤΕ ΤΟΝ ΕΛΕΓΧΟ ΤΟΥ ARDUINO FLIGHT

1. Αρχικά, πρέπει να κατεβάσετε το MultiWii 2.4. Στη συνέχεια, αφαιρέστε το.
2. Εισαγάγετε το φάκελο MultiWii και αναζητήστε το εικονίδιο MultiWii και εκτελέστε το
3. Χρησιμοποιήστε το Arduino IDE για να βρείτε το "Αρχείο Arduino" ή το αρχείο Multiwii με ".ino". Οποιοδήποτε "αρχείο CPP" ή "αρχείο H" είναι τα αρχεία υποστήριξης για τον κώδικα Multiwii, οπότε μην τα ανοίγετε. Απλώς χρησιμοποιήστε το αρχείο Multiwii.ino.
4. Όταν ανοίγετε το αρχείο, θα βρείτε πολλές καρτέλες Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h και πολλές άλλες. Βρείτε το "config.h"
5. Κάντε κύλιση προς τα κάτω έως ότου βρείτε το "The type of multi-copter" και, στη συνέχεια, διαγράφοντας το "//" που επισημαίνετε είναι όπως έχει οριστεί και εκτελείται. Quad X επειδή υποθέτουμε ότι χρησιμοποιείτε τη διαμόρφωση του ρότορα "X" στο τετράγωνό σας.
6. Κάντε κύλιση προς τα κάτω και αναζητήστε "Συνδυασμένοι πίνακες IMU" και ενεργοποιήστε τον τύπο του πίνακα Gyro+Acc που χρησιμοποιείτε. Στην περίπτωσή μας, χρησιμοποιήσαμε το GY-521, οπότε ενεργοποιήσαμε αυτήν την επιλογή.
7. Εάν αποφασίσετε να προσθέσετε άλλους αισθητήρες όπως βαρόμετρο ή υπερηχητικό αισθητήρα, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να τους "ενεργοποιήσετε" εδώ και θα λειτουργούν.
8. Επόμενο είναι το "Buzzer pin", Εκεί, πρέπει να ενεργοποιήσετε τις επιλογές ένδειξης πτήσης (οι 3 πρώτες)
9. Αποσυνδέστε τον πίνακα Arduino από τον ελεγκτή πτήσης και, στη συνέχεια, συνδέστε τον στον υπολογιστή σας μέσω USB. Μόλις βγείτε από το FC και συνδεθείτε στον υπολογιστή σας, θα βρείτε TOOLS και θα επιλέξετε τον τύπο της πλακέτας Arduino (στην περίπτωσή μας Arduino Nano).
10. Τώρα βρείτε το "Serial Port" και ενεργοποιήστε τη θύρα COM στην οποία είναι συνδεδεμένο το Arduino Nano (η περίπτωσή μας, COM3). Τέλος, κάντε κλικ στο βέλος και ανεβάστε τον κωδικό και περιμένετε να μεταφερθεί ο κωδικός.
11. Όταν ολοκληρωθεί η μεταφόρτωση, αποσυνδέστε το Arduino από USB, τοποθετήστε το ξανά στη θέση του στην πλακέτα FC και συνδέστε μια μπαταρία 5V έτσι ώστε να τροφοδοτηθεί ολόκληρο το FC και, στη συνέχεια, περιμένετε μέχρι να ανάψει η λυχνία LED στο Arduino. Αυτό σημαίνει ότι έχει τελειώσει την εκκίνηση και ότι μπορείτε να το συνδέσετε ξανά στον υπολογιστή σας. Τώρα, βρείτε το φάκελο Multiwii 2.4, στη συνέχεια το MultiwiiConfig και εντοπίστε το φάκελο που είναι συμβατό με το λειτουργικό σας σύστημα. Στην περίπτωσή μας, είναι το "application.windows64".
12. Τώρα ξεκινήστε την εφαρμογή MultiwiiConfΚαι, αυτό είναι! Θα παρατηρήσετε αμέσως πώς μετακινείτε το FC, τις τιμές για τα δεδομένα του επιταχυνσιόμετρου και του γυροσκοπίου στην οθόνη. Ο προσανατολισμός του FC σας εμφανίζεται στο κάτω μέρος. Σε αυτήν τη διεπαφή, μπορείτε να αλλάξετε τις τιμές PID και να ρυθμίσετε λεπτομερώς το τετράγωνό σας σε ταιριάζουν με τις προσωπικές σας προτιμήσεις. Και, μπορείτε επίσης να αντιστοιχίσετε τις λειτουργίες πτήσης σε ορισμένες θέσεις βοηθητικού διακόπτη σε αυτήν τη διεπαφή. Το μόνο που έχετε να κάνετε τώρα είναι να βρείτε μια θέση για το Arduino FC στο πλαίσιο και είναι έτοιμη να χτυπήσει τον ουρανό.

Βήμα 4: Πλαίσιο

Τώρα πρέπει να ρυθμίσετε όλα τα μέρη στο πλαίσιο. Μπορείτε να αγοράσετε ένα πλαίσιο ή μπορείτε να το φτιάξετε στο σπίτι

Βήμα 5: Συναρμολόγηση κινητήρων και ελεγκτών ταχύτητας

• Πρώτα πρέπει να κάνετε τις τρύπες στο πλαίσιο για τους κινητήρες, ανάλογα με την απόσταση μεταξύ των οπών των βιδών στους κινητήρες. Καλό θα ήταν να κάνουμε άλλη μια τρύπα που θα επιτρέπει στο κλιπ και τον άξονα του κινητήρα να κινούνται ελεύθερα.
• Συνιστάται η σύνδεση των ρυθμιστών ταχύτητας στην κάτω πλευρά του πλαισίου για διάφορους λόγους που περιλαμβάνουν τη λειτουργικότητα του drone. Αυτοί οι λόγοι, μεταξύ άλλων, περιλαμβάνουν ότι θα "ξεφορτώσει" την επάνω πλευρά του drone όπου θα πρέπει να προστεθούν άλλα εξαρτήματα.

Βήμα 6: Προσθήκη του Flight Controller και της μπαταρίας

• Τώρα συναρμολογήστε το χειριστήριο πτήσης (δέκτης arduino) στο κέντρο του πλαισίου του drone.
• Συνιστάται να τοποθετήσετε ένα μικρό κομμάτι σφουγγαριού στην κάτω πλευρά του ελεγκτή πτήσης επειδή απορροφά και μειώνει τους κραδασμούς από τους κινητήρες. Έτσι, το drone σας θα είναι πιο σταθερό ενώ πετάτε και η σταθερότητα είναι το κλειδί για να πετάξετε ένα drone.
• Τώρα προσθέστε την μπαταρία λιπό στο κάτω μέρος του πλαισίου και βεβαιωθείτε ότι το drone είναι ισορροπημένο στο κέντρο.
• τώρα το drone σας είναι έτοιμο να απογειωθεί

Βήμα 7: Κάνοντας τον πομπό

• Η ραδιοεπικοινωνία αυτού του ελεγκτή βασίζεται στη μονάδα πομποδέκτη NRF24L01 η οποία αν χρησιμοποιηθεί με ενισχυμένη κεραία μπορεί να έχει σταθερή εμβέλεια έως και 700 μέτρα σε ανοιχτό χώρο. Διαθέτει 14 κανάλια, 6 από τα οποία είναι αναλογικές εισόδους και 8 ψηφιακές εισόδους.
• Διαθέτει δύο χειριστήρια, δύο ποτενσιόμετρα, δύο διακόπτες εναλλαγής, έξι κουμπιά και επιπλέον μια εσωτερική μονάδα μέτρησης που αποτελείται από ένα επιταχυνσιόμετρο και ένα γυροσκόπιο που μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των πραγμάτων με απλή κίνηση ή κλίση του χειριστηρίου.

Βήμα 8: Διάγραμμα κυκλώματος

• Ο εγκέφαλος αυτού του ελεγκτή RC είναι ένα Arduino Pro Mini που τροφοδοτείται από 2 μπαταρίες LiPo που παράγουν περίπου 7,4 βολτ. Μπορούμε να τα συνδέσουμε απευθείας στον πείρο RAW του Pro Mini ο οποίος διαθέτει ρυθμιστή τάσης που μείωσε την τάση στα 5V. Σημειώστε ότι υπάρχουν δύο εκδόσεις του Arduino Pro Mini, όπως αυτή που έχω που λειτουργεί στα 5V και η άλλη λειτουργεί στα 3.3V.
• Από την άλλη πλευρά, η μονάδα NRF24L01 χρειάζεται αυστηρά 3.3V και συνιστάται να προέρχεται από ειδική πηγή. Επομένως πρέπει να χρησιμοποιήσουμε έναν ρυθμιστή τάσης 3,3V ο οποίος είναι συνδεδεμένος με τις μπαταρίες και να μετατρέψουμε τον 7,4V σε 3,3V. Επίσης, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης ακριβώς δίπλα στη μονάδα για να διατηρήσουμε την τάση πιο σταθερή, έτσι η ραδιοεπικοινωνία θα είναι πιο σταθερή επίσης. Η μονάδα NRF24L01 επικοινωνεί με το Arduino χρησιμοποιώντας πρωτόκολλο SPI, ενώ το επιταχυνσιόμετρο MPU6050 και γυροσκόπιο χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο I2C.
• Πρέπει να κολλήσετε όλα τα μέρη μαζί σύμφωνα με το διάγραμμα. Μπορείτε να σχεδιάσετε και να εκτυπώσετε ένα κύκλωμα που διευκολύνει.

Βήμα 9: Κωδικοποίηση του πομπού

• Για τον προγραμματισμό μιας πλακέτας Pro Mini χρειαζόμαστε μια διεπαφή USB σε σειριακή UART η οποία μπορεί να συνδεθεί με την κεφαλίδα προγραμματισμού που βρίσκεται στην επάνω πλευρά του ελεγκτή μας.
• Στη συνέχεια, στο μενού εργαλείων Arduino IDE πρέπει να επιλέξουμε την πλακέτα Arduino Pro ή Pro Mini, να επιλέξουμε τη σωστή έκδοση του επεξεργαστή, να επιλέξουμε τη θύρα και να επιλέξουμε τη μέθοδο προγραμματισμού στο "USBasp".
• Ακολουθεί ο πλήρης κωδικός Arduino για αυτόν τον DIY Arduino RC Transmitter
• Ανεβάστε το στο arduino pro mini.

Βήμα 10: Κωδικοποίηση του δέκτη

• Ακολουθεί ένας απλός κωδικός δέκτη όπου θα λάβουμε τα δεδομένα και απλά θα τα εκτυπώσουμε στη σειριακή οθόνη έτσι ώστε να γνωρίζουμε ότι η επικοινωνία λειτουργεί σωστά. Και πάλι πρέπει να συμπεριλάβουμε τη βιβλιοθήκη RF24 και να ορίσουμε τα αντικείμενα και τη δομή με τον ίδιο τρόπο όπως στον κώδικα πομπού. Στην ενότητα ρύθμισης κατά τον ορισμό της ραδιοεπικοινωνίας πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τις ίδιες ρυθμίσεις με τον πομπό και να ορίσουμε τη μονάδα ως δέκτη χρησιμοποιώντας τη λειτουργία radio.startListening ().
• Ανεβάστε το στον δέκτη

Βήμα 11: Απογείωση του Drone

• Πρώτον, τοποθετήστε το drone σας στο έδαφος και προετοιμάστε το για λειτουργία. Πιάστε τον ελεγκτή πτήσης και, στη συνέχεια, ξεκινήστε την πρώτη σας πτήση προσεκτικά και με ασφάλεια.
• Ωστόσο, συνιστάται ιδιαίτερα να πετάξετε το drone αργά. Επιπλέον, για πρώτη φορά, φροντίστε να το πετάξετε σε χαμηλότερο υψόμετρο.
• Ελπίζω ότι αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει να φτιάξετε το σπιτικό σας drone.
• Μην ξεχάσετε να κάνετε like και να αφήσετε ένα σχόλιο.