Φτιάξτε και πετάξτε φτηνό αεροπλάνο με ελεγχόμενο έξυπνο τηλέφωνο: 8 βήματα

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

Ονειρευτήκατε ποτέ να φτιάξετε <15 $ DIY τηλεχειριστήριο πάρκου ιπτάμενων αεροπλάνων που ελέγχουν με το κινητό σας τηλέφωνο (Android App μέσω WiFi) και σας δίνουν καθημερινή δόση αδρεναλίνης 15 λεπτών (χρόνος πτήσης περίπου 15 λεπτά); Αυτό το διδακτικό είναι για εσάς παιδιά. Αυτό το αεροπλάνο είναι πολύ σταθερό και αργό, οπότε είναι πολύ εύκολο ακόμη και για παιδιά να το πετάξουν.

Μιλώντας για την εμβέλεια του αεροπλάνου… Έχω περίπου 70 μέτρα LOS εύρος χρησιμοποιώντας το κινητό μου Moto G5S που λειτουργεί ως WiFi Hotspot και τηλεχειριστήριο. Επιπλέον RSSI σε πραγματικό χρόνο εμφανίζεται στην εφαρμογή Android και εάν το αεροπλάνο πρόκειται να βγει εκτός εμβέλειας (το RSSI πέφτει κάτω από -85 dBm) από το κινητό τηλέφωνο αρχίζει να δονείται. Εάν το αεροπλάνο βγει εκτός εμβέλειας του σημείου πρόσβασης Wi-Fi, τότε ο κινητήρας σταματά για να παρέχει ασφαλή προσγείωση. Επίσης, η τάση της μπαταρίας εμφανίζεται στην εφαρμογή Android και εάν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 3.7V, τότε το κινητό τηλέφωνο αρχίζει να δονείται για να παρέχει ανατροφοδότηση στον πιλότο για την προσγείωση του αεροπλάνου πριν εξαντληθεί πλήρως η μπαταρία. Το αεροπλάνο είναι πλήρως ελεγχόμενο με χειρονομία σημαίνει ότι γέρνετε το κινητό προς τα αριστερά από το αεροπλάνο στρίψτε αριστερά και αντίθετα για δεξιά στροφή. Έτσι, εδώ, μοιράζομαι βήμα προς βήμα οδηγίες κατασκευής του μικροσκοπικού μου αεροπλάνου βασισμένου σε ESP8266 με WiFi. Ο χρόνος κατασκευής που απαιτείται για αυτό το αεροπλάνο είναι περίπου 5-6 ώρες και απαιτεί βασικές δεξιότητες συγκόλλησης, λίγες γνώσεις προγραμματισμού του ESP8266 χρησιμοποιώντας το Arduino IDE και το να έχετε ένα φλιτζάνι ζεστό καφέ ή παγωμένη μπύρα θα είναι υπέροχο:).

Βήμα 1: Βήμα 1: Λίστα στοιχείων και εργαλείων

Ανταλλακτικά ηλεκτρονικών συσκευών: Αν είστε λάτρεις των ηλεκτρονικών, θα βρείτε πολλά από τα μέρη που αναφέρονται παρακάτω στο απόθεμά σας

• 2 αρ. Κινητήρας DC χωρίς πυρήνα με στήριγμα cw και ccw 5 $
• 1 αρ. ESP-12 ή ESP-07 ενότητα 2 $
• 1 αρ. Μπαταρία 3.7V 180mAH 20C LiPo -> 5 $
• 2 αρ. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0,05 $
• 5 αρ. 3.3kOhms 1/10 watt smd ή 1/4 watt μέσω αντιστάσεων οπής 0,05 $ (3,3K έως 10K οποιαδήποτε αντίσταση θα λειτουργήσει)
• 1 αρ. 1N4007 smd ή μέσω διόδου οπής 0,02 $
• 1 αρ. Μονάδα φορτιστή TP4056 1S 1A Lipo 0,06 $
• 2 αρσενικά και 1 θηλυκά μίνι σύνδεσμος JST 0,05 $

Συνολικό κόστος ------ 13 $ Περίπου

Αλλα μέρη:

• 2-3 αρ. Μπαστούνι μπάρμπεκιου
• 1 αρ. 50cm x 50cm 3mm φύλλο depron ή οποιοδήποτε άκαμπτο φύλλο αφρού 3mm
• Μονωμένο καλώδιο βραχυκυκλωτήρα
• Μετατροπέας Nodemcu ή cp2102 USB σε UART ως προγραμματιστής για μεταφόρτωση υλικολογισμικού στο esp8266
• Σελοτέιπ
• Υπερκόλλα

Απαιτούμενα εργαλεία:

• Εργαλεία συγκόλλησης βαθμού χόμπι
• Χειρουργική λεπίδα με στήριγμα λεπίδας
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Κλίμακα
• Υπολογιστής με Arduino IDE με ESP8266 Arduino Core
• Κινητό τηλέφωνο Android

Αυτό είναι το μόνο που χρειαζόμαστε … Τώρα είμαστε όλοι έτοιμοι να φτιάξουμε το τρελό μας WiFi ελεγχόμενο αεροπλάνο

Βήμα 2: Βήμα 2: Κατανόηση του μηχανισμού ελέγχου

Αυτό το αεροπλάνο χρησιμοποιεί διαφορική ώση για τον έλεγχο της στρέψης (διεύθυνσης) και τη συλλογική ώση για το βήμα (αναρρίχηση/κάθοδο) και τον έλεγχο της ταχύτητας του αέρα, επομένως δεν απαιτείται σερβοκινητήρας και μόνο δύο κύριοι κινητήρες DC χωρίς πυρήνα παρέχουν ώθηση και έλεγχο.

Το πολυεδρικό σχήμα του φτερού παρέχει σταθερότητα ρολού έναντι εξωτερικής δύναμης (ριπή ανέμου). Η σκόπιμη αποφυγή του σερβοκινητήρα στις επιφάνειες ελέγχου (ασανσέρ, Aileron και Rudder) καθιστά το σχεδιασμό του αεροπλάνου πολύ εύκολο να κατασκευαστεί χωρίς κανέναν πολύπλοκο μηχανισμό ελέγχου και επίσης μειώνει το κόστος κατασκευής. Για να ελέγξουμε το αεροπλάνο Το μόνο που χρειαζόμαστε είναι να ελέγξουμε την ώθηση και των δύο κινητήρων Coreless DC από απόσταση μέσω WiFi χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Android που λειτουργεί σε κινητό τηλέφωνο. Σε κάθε περίπτωση, όποιος θέλει να παρατηρήσει το σχέδιο αυτού του αεροπλάνου σε 3D, έχω επισυνάψει το Fusion 360 screen screen and stl file εδώ.. μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το online stl viewer για να δείτε το σχέδιο από οποιαδήποτε οπτική γωνία.. για άλλη μια φορά είναι απλά ένα σχέδιο CAD του αεροπλάνου για τεκμηρίωση, δεν χρειάζεστε τρισδιάστατο εκτυπωτή ή κόφτη λέιζερ.. οπότε μην ανησυχείτε:)

Βήμα 3: Βήμα 3: Σχηματικό ελεγκτή με βάση το ESP8266

Ας ξεκινήσουμε με την κατανόηση της λειτουργίας κάθε στοιχείου σε σχηματική,

• ESP12e: Αυτό το ESP8266 WiFi SoC λαμβάνει πακέτα ελέγχου UDP από την εφαρμογή Android και ελέγχει τις στροφές ανά λεπτό του αριστερού και δεξιού κινητήρα. Μετρά την τάση της μπαταρίας και το σήμα RSSI του WiFi και το στέλνει στην εφαρμογή Android.
• D1: Η μονάδα ESP8266 λειτουργεί με ασφάλεια μεταξύ 1,8V ~ 3,6V σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων της, επομένως η μπαταρία LiPo μονής κυψέλης δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για παροχή ρεύματος ESP8266, επομένως απαιτείται μετατροπέας υποβάθμισης. Μειώστε το βάρος και την πολυπλοκότητα του κυκλώματος Έχω χρησιμοποιήσει τη δίοδο 1N4007 για να ρίξω την τάση της μπαταρίας (4,2V ~ 3,7V) κατά 0,7V (περικοπή τάσης 1N4007) για να λάβω τάση στην περιοχή 3,5V ~ 3,0V η οποία χρησιμοποιείται ως τάση τροφοδοσίας του ESP8266 Το Ξέρω τον άσχημο τρόπο να το κάνει, αλλά λειτουργεί μια χαρά για αυτό το αεροπλάνο.
• R1, R2 και R3: αυτές οι τρεις αντιστάσεις απαιτούνται ελάχιστα για την ελάχιστη ρύθμιση ESP8266. R1 pull-up CH_PD (EN) pin του ESP8266 για να το ενεργοποιήσετε. Ο πείρος RST του ESP8266 είναι ενεργός χαμηλά, οπότε ο R2 τραβάει τον πείρο RST του ESP8266 και τον βγάζει από τη λειτουργία επαναφοράς. σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων κατά την ενεργοποίηση, ο ακροδέκτης GPIO15 του ESP8266 πρέπει να είναι χαμηλός, ώστε το R3 να χρησιμοποιείται για την αναδίπλωση του GPIO15 του ESP8266.
• R4 και R5: Τα R4 και R5 χρησιμοποιούνται για την πτυσσόμενη πύλη των T1 και T2 για να αποφευχθεί τυχόν ψευδής σκανδάλη mosfets (λειτουργία κινητήρα) όταν ενεργοποιείται το ESP8266. (Σημείωση: Οι τιμές R1 έως R5 που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο είναι 3.3Kohms, ωστόσο οποιαδήποτε αντίσταση μεταξύ 1K και 10K θα λειτουργήσει απρόσκοπτα)
• T1 και T2: Πρόκειται για δύο μυστήρες ισχύος Si2302DS N-channel (βαθμολογία 2,5 Amp) που ελέγχουν τις στροφές RPM του Αριστερού και του Δεξιού Κινητήρα από PWM που προέρχονται από GPIO4 και GPIO5 του ESP8266.
• L_MOTOR και R_MOTOR: Πρόκειται για κινητήρες DC 7mmx20mm 35000 RPM Coreless που παρέχουν διαφορική ώθηση για το επίπεδο μύγας και ελέγχου. Κάθε κινητήρας παρέχει ώθηση 30 γραμμαρίων στα 3.7V και αντλεί ρεύμα 700mA με ταχύτητα.
• J1 και J2: Πρόκειται για μίνι υποδοχή JST που χρησιμοποιείται για μονάδα ESP12e και σύνδεση μπαταρίας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε σύνδεσμο που μπορεί να χειριστεί τουλάχιστον 2Amp ρεύμα.

(Σημείωση: Κατανοώ πλήρως τη σημασία της αποσύνδεσης του πυκνωτή στο σχεδιασμό κυκλωμάτων μικτού σήματος, αλλά έχω αποφύγει την αποσύνδεση των πυκνωτών σε αυτό το έργο για να αποφύγω την πολυπλοκότητα του κυκλώματος και τα μέρη να μετράνε καθώς μόνο το WiFi τμήμα του ESP8266 είναι RF/Analog και το ESP12e module με τις απαραίτητες πυκνωτές αποσύνδεσης επί του σκάφους. Το BTW χωρίς εξωτερικό κύκλωμα πυκνωτή αποσύνδεσης λειτουργεί μια χαρά.)

Σχήμα δέκτη βασισμένο σε ESP12e με σύνδεση προγραμματισμού σε μορφή pdf επισυνάπτεται με αυτό το βήμα..

Βήμα 4: Βήμα 4: Συναρμολόγηση ελεγκτή

Πάνω από το βίντεο με λεζάντα δείχνει βήμα προς βήμα αρχείο καταγραφής του ελεγκτή cum με βάση τον δέκτη ESP12e σχεδιασμένο για αυτό το έργο. Προσπάθησα να τοποθετήσω εξαρτήματα σύμφωνα με τις ικανότητές μου. μπορείτε να τοποθετήσετε εξαρτήματα σύμφωνα με τις ικανότητές σας εξετάζοντας το σχηματικό σχήμα που δόθηκε στο προηγούμενο βήμα.

Μόνο τα mosfets SMD (Si2302DS) είναι πολύ μικρά και χρειάζονται προσοχή κατά τη συγκόλληση. Έχω αυτά τα mosfets στο απόθεμά μου, οπότε το έχω χρησιμοποιήσει. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε μεγαλύτερο πακέτο TO92 mosfet power με Rdson <0.2ohms και Vgson 1.5Amps. (Προτείνετέ μου αν βρείτε τέτοιο mosfet εύκολα διαθέσιμο στην αγορά..) Μόλις αυτό το υλικό είναι έτοιμο, είμαστε όλοι έτοιμοι για μεταφόρτωση υλικολογισμικού του WiFi Plane για να nodemcu αυτή η διαδικασία συζητείται στο επόμενο βήμα.

Βήμα 5: Βήμα 5: ESP8266 Ρύθμιση και μεταφόρτωση υλικολογισμικού

Το υλικολογισμικό ESP8266 για αυτό το έργο έχει αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας το Arduino IDE.

Ο μετατροπέας Nodemcu ή USBtoUART μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφόρτωση υλικολογισμικού στο ESP12e. Σε αυτό το έργο χρησιμοποιώ τον Nodemcu ως προγραμματιστή για να ανεβάσω υλικολογισμικό στο ESP12e.

Το παραπάνω βίντεο δείχνει βήμα προς βήμα τη διαδικασία..

Υπάρχουν δύο μέθοδοι για τη μεταφόρτωση αυτού του υλικολογισμικού στο ESP12e,

1. Χρήση φλας nodemcu: Εάν θέλετε απλώς να χρησιμοποιήσετε wifiplane_esp8266_esp12e.bin δυαδικό αρχείο που επισυνάπτεται σε αυτό το βήμα χωρίς καμία τροποποίηση στο υλικολογισμικό, αυτή είναι η καλύτερη μέθοδος που πρέπει να ακολουθήσετε.

   • Κάντε λήψη του wifiplane_esp8266_esp12e.bin από το συνημμένο αυτού του βήματος.
   • Κατεβάστε το nodemcu flasher repo από το επίσημο αποθετήριο github και αποσυμπιέστε το.
   • Σε φάκελο χωρίς αποσυμπίεση, μεταβείτε στο nodemcu-flasher-master / Win64 / Release και εκτελέστε το ESP8266Flasher.exe
   • Άνοιγμα καρτέλας διαμόρφωσης του ESP8266Flasher και αλλαγή δυαδικής διαδρομής αρχείου από ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ: // NODEMCU στη διαδρομή του wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Ακολουθήστε τα βήματα σύμφωνα με το παραπάνω βίντεο….

2. Χρήση Arduino IDE: Εάν θέλετε να επεξεργαστείτε το υλικολογισμικό (δηλαδή SSID και κωδικό πρόσβασης δικτύου WiFi - Android Hotspot σε αυτήν την περίπτωση), αυτή είναι η καλύτερη μέθοδος που πρέπει να ακολουθήσετε.

   • Ρυθμίστε το Arduino IDE για το ESP8266 ακολουθώντας αυτό το εξαιρετικό οδηγό.
   • Κάντε λήψη του wifiplane_esp8266.ino από το συνημμένο αυτού του βήματος.
   • Ανοίξτε το Arduino IDE και αντιγράψτε τον κωδικό από το wifiplane_esp8266.ino και επικολλήστε τον στο Arduino IDE.
   • Επεξεργαστείτε το SSID και τον κωδικό πρόσβασης του δικτύου σας στον κώδικα, επεξεργαστείτε τις ακόλουθες δύο γραμμές. και ακολουθήστε τα βήματα σύμφωνα με το παραπάνω βίντεο.
   • char ssid = "wifiplane"; // SSID δικτύου σας (όνομα) char pass = "wifiplane1234"; // τον κωδικό πρόσβασης δικτύου σας (χρησιμοποιήστε για WPA ή χρησιμοποιήστε ως κλειδί για WEP)

Βήμα 6: Βήμα 6: Συναρμολόγηση Airframe

Το αρχείο καταγραφής κατασκευής αεροπλαγίου εμφανίζεται βήμα προς βήμα στο παραπάνω βίντεο.

Έχω χρησιμοποιήσει κομμάτι αφρού depron 18cmx40cm για το πλαίσιο. Το μπαστούνι μπάρμπεκιου χρησιμοποιείται για να παρέχει επιπλέον δύναμη στην άτρακτο και το φτερό. Στην παραπάνω εικόνα παρέχεται το Plan of Airframe, ωστόσο μπορείτε να τροποποιήσετε το σχέδιο ανάλογα με τις ανάγκες σας έχοντας κατά νου τη βασική αεροδυναμική και το βάρος του αεροπλάνου. Λαμβάνοντας υπόψη τις ηλεκτρονικές ρυθμίσεις αυτού του αεροπλάνου, είναι σε θέση να πετάξει αεροπλάνο με μέγιστο βάρος περίπου 50 γραμμάρια. Το BTW με αυτό το πλαίσιο και όλα τα ηλεκτρονικά, συμπεριλαμβανομένου του βάρους πτήσης της μπαταρίας αυτού του αεροπλάνου, είναι 36 γραμμάρια.

Τοποθεσία CG: Έχω χρησιμοποιήσει τον γενικό κανόνα του CG για ομαλή ολίσθηση… το 20% -25% του μήκους της χορδής μακριά από την κορυφαία άκρη της πτέρυγας … Με αυτή τη ρύθμιση CG με ελαφρώς ανελκυστήρα, γλιστρά με μηδέν γκάζι, επίπεδη μύγα με γκάζι 20-25% και με πρόσθετο γκάζι αρχίζει να σκαρφαλώνει λόγω ελαφρώς ανελκυστήρα…

Ακολουθεί βίντεο στο youtube του σχεδιασμού του αεροπλάνου μου με τα ίδια ηλεκτρονικά για να σας εμπνεύσει να πειραματιστείτε με διάφορους σχεδιασμούς και επίσης να αποδείξετε ότι για αυτό το στήσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με πολλούς τύπους σχεδίασης αμαξώματος.

Βήμα 7: Βήμα 7: Ρύθμιση και δοκιμή εφαρμογής Android

Εγκατάσταση εφαρμογής Android:

Απλώς πρέπει να κατεβάσετε το αρχείο wifiplane.apk που επισυνάπτεται με αυτό το βήμα στο smartphone σας και πρέπει να ακολουθήσετε τις οδηγίες σύμφωνα με το παραπάνω βίντεο.

Σχετικά με την εφαρμογή, Αυτή η εφαρμογή Android έχει αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας την επεξεργασία για Android.

Η εφαρμογή δεν είναι υπογεγραμμένη συσκευασία, οπότε πρέπει να ενεργοποιήσετε την επιλογή άγνωστης πηγής στη ρύθμιση του τηλεφώνου σας. Η εφαρμογή χρειάζεται μόνο δικαίωμα για πρόσβαση σε δονητή και δίκτυο WiFi.

Δοκιμή πτήσης πριν από την πτήση με εφαρμογή Android: Μόλις ξεκινήσει η εφαρμογή Android στο έξυπνο τηλέφωνό σας, ανατρέξτε στο παραπάνω βίντεο για να μάθετε πώς λειτουργεί η εφαρμογή και διάφορες εκπληκτικές δυνατότητες της εφαρμογής. Εάν το αεροπλάνο σας ανταποκρίνεται στην εφαρμογή με τον ίδιο τρόπο όπως το παραπάνω βίντεο, από ό, τι είναι υπέροχο… το έχετε κάνει…

Βήμα 8: Βήμα 8: It'sρθε η ώρα να πετάξετε

Ετοιμος να πετάξω?…

• ΜΠΕΙΤΕ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ
• ΚΑΝΕ ΚΑΠΟΙΟ ΔΟΚΙΜΗ ΓΛΑΝΔΙΟΥ
• ΑΛΛΑΓΗ ΓΩΝΙΑΣ ΑΝΕΛΚΥΣΤΗΡΑΣ ή ΠΡΟΣΘΗΚΗ/ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΒΑΡΟΥ ΣΤΗ ΜΥΤΗ ΤΟΥ ΑΕΡΟΠΛΑΝΟΥ ΜΕΧΡΙ ΝΑ ΑΝΟΙΞΕΙ ΟΜΟΡΦΑ…
• ΜΙΑ ΦΟΡΑ ΟΜΟΡΦΩΝΕΙ ΟΜΟΡΦΑ, ΔΥΝΑΜΗ ΣΤΟ ΑΕΡΟΠΛΑΝΟ ΚΑΙ ΑΝΟΙΓΕΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ANDROID
• ΑΝΕΠΙΘΥΜΗΜΑ ΕΚΤΡΟΠΗΣ ΧΕΡΙΩΝ ΠΡΩΤΑΘΛΗΤΙΚΑ ΜΕ 60% ΓΚΡΟΤΕΛΑ κατά της Wind
• ΜΙΑ ΦΟΡΑ ΕΙΝΑΙ ΣΤΟΝ ΑΕΡΑ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΠΕΤΑΙ ΕΥΚΟΛΑ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕ ΓΥΡΟΣ 20% έως 25% ΓΚΡΟΣΤΟΛΙ