Πίνακας περιεχομένων:
2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-13 06:57
Σε αυτό το διδακτικό θα χτίσω μια συσκευή καταγραφής δεδομένων μάχης arduino για οχήματα RC, συγκεκριμένα αεροπλάνα RC. Θα χρησιμοποιήσω μια μονάδα GPS UBlox Neo 6m συνδεδεμένη σε arduino pro mini και ασπίδα κάρτας SD για την καταγραφή των δεδομένων. Αυτό το έργο πρόκειται να καταγράψει το γεωγραφικό πλάτος, μήκος, ταχύτητα, υψόμετρο και τάση μπαταρίας μεταξύ άλλων. Αυτά τα δεδομένα θα εμπλουτιστούν για καλύτερη εμπειρία προβολής χρησιμοποιώντας το Google Earth Pro.
Βήμα 1: Εργαλεία και ανταλλακτικά
Ανταλλακτικά
- Μονάδα GPS Ublox NEO 6m: ebay/amazon
- Μονάδα κάρτας Micro SD: ebay/amazon
- Κάρτα Micro SD (υψηλή ταχύτητα ή χωρητικότητα δεν είναι απαραίτητη): amazon
- Arduino pro mini: ebay/amazon
- Προγραμματιστής FTDI και αντίστοιχο καλώδιο: ebay/amazon
- Perfboard: ebay/amazon
- Καλώδιο σύνδεσης: ebay/amazon
- Καρφίτσες κεφαλίδας: ebay/amazon
- Διόρθωση διόδου: ebay/amazon
- 2x 1K ohm αντίσταση: ebay/amazon
- Χαρτόνι 1500 μικρών
Εργαλεία
- Συγκολλητικό σίδερο και συγκόλληση
- Πυροβόλο θερμής κόλλας
- Φορητός υπολογιστής ή φορητός υπολογιστής
- Πολύμετρο (όχι απολύτως απαραίτητο αλλά απίστευτα χρήσιμο)
- Βοηθητικά χέρια (και πάλι δεν είναι απαραίτητο αλλά χρήσιμο)
- Μαχαίρι χειροτεχνίας
Προαιρετικός
- Τα αντικείμενα που χρησιμοποιούνται για την πρωτοτυπία δεν είναι απαραίτητα αλλά πολύ χρήσιμα
- Breadboard
- Arduino Uno
- Jumper Wires
Βήμα 2: Θεωρία και σχηματική
Ο εγκέφαλος της συσκευής είναι το Arduino pro mini, τροφοδοτείται από τα οχήματα RC (στην περίπτωσή μου αεροπλάνο) θύρα ισορροπίας μπαταρίας Li-Po. Έχω ρυθμίσει αυτό για μια μπαταρία 2 δευτ., Αλλά μπορεί εύκολα να αλλάξει για να χωρέσει σε άλλα μεγέθη μπαταρίας.
Αυτό το κομμάτι δεν είναι πλήρες. Θα ενημερώσω αυτό το οδηγό όταν ολοκληρωθεί η ανάγνωση της επιφάνειας ελέγχου
Το Servo1 θα είναι το μοτέρ των αεροπλάνων μου, ενώ το σερβο 2 θα είναι η σερβο έξοδο του ελεγκτή πτήσης μου
Η μονάδα GPS λαμβάνει δεδομένα από τους δορυφόρους GPS με τη μορφή χορδών NMEA. Αυτή η συμβολοσειρά περιέχει πληροφορίες τοποθεσίας αλλά και τον ακριβή χρόνο, την ταχύτητα, την επικεφαλίδα, το υψόμετρο και πολλά άλλα χρήσιμα δεδομένα. Μόλις ληφθεί μια συμβολοσειρά, οι πληροφορίες που είναι χρήσιμες για αυτό το έργο εξάγονται χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη κώδικα TinyGPS.
Αυτά τα δεδομένα μαζί με την τάση της μπαταρίας και τη θέση ανύψωσης θα γραφτούν στην κάρτα SD με ρυθμό 1Hz. Αυτά τα δεδομένα είναι γραμμένα σε μορφή CSV (τιμή διαχωρισμένη με κόμμα) και θα ερμηνευτούν χρησιμοποιώντας χάρτες Google για να σχεδιάσετε μια διαδρομή πτήσης.
Βήμα 3: Πρωτοτυπία
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι συνδέσεις της μονάδας GPS δεν εμφανίζονται παραπάνω. Το GPS είναι συνδεδεμένο ως εξής:
GND στο έδαφος Arduino
VCC προς Arduino 5V
Digitalηφιακή ακίδα RX σε Arduino 3
Digitalηφιακή ακίδα TX to Arduino 2
Για να ελέγξετε ότι όλα τα εξαρτήματα λειτουργούν σωστά, είναι καλύτερο να ξεκινήσετε τοποθετώντας τα πάντα σε μια σανίδα ψωμιού, καθώς δεν θέλετε να διαπιστώσετε μόνο αφού συγκεντρωθούν όλα ότι έχετε ελαττωματικό μέρος. Η πρόσθετη βιβλιοθήκη κώδικα που θα χρειαστεί είναι η βιβλιοθήκη TinyGPS που μπορείτε να βρείτε παρακάτω.
μικροσκοπικό gps
Ο παρακάτω κωδικός ελεγκτή τάσης δοκιμάζει απλώς το κύκλωμα μέτρησης τάσης. Η τιμή προσαρμογής πρέπει να αλλάξει για να διαβάσει το arduino τη σωστή τάση.
Ο κωδικός αρχείων χρησιμοποιείται για τη δοκιμή της μονάδας κάρτας SD και της κάρτας micro SD για να βεβαιωθείτε ότι και οι δύο διαβάζουν και γράφουν σωστά.
Ο κωδικός gpsTest χρησιμοποιείται για να βεβαιωθείτε ότι το gps λαμβάνει σωστά δεδομένα και ότι έχει διαμορφωθεί σωστά. Αυτός ο κωδικός θα εξάγει το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος και άλλα ζωντανά δεδομένα.
Εάν όλα αυτά τα μέρη συνεργάζονται σωστά τότε μπορείτε να προχωρήσετε στο επόμενο βήμα.
Βήμα 4: Συγκόλληση και καλωδίωση
Πριν κάνετε οποιαδήποτε συγκόλληση ή καλωδίωση, απλώστε όλα τα εξαρτήματά σας σε ένα κομμάτι χαρτόνι και κόψτε το στις εξωτερικές διαστάσεις των εξαρτημάτων. Αυτή θα είναι η πλάκα στήριξής σας για όλα τα κομμάτια σας.
Κάντε την πλακέτα κόβοντας την σανίδα στο μικρότερο εφικτό, καθώς το βάρος και το μέγεθος είναι προτεραιότητες. Συγκολλήστε τις καρφίτσες κεφαλίδας στη θέση τους κατά μήκος της άκρης του κομμένου διάτρητου, εδώ είναι η θύρα ζυγοστάθμισης μπαταρίας και στο μέλλον ο σερβοφόρος και ο ελεγκτής πτήσης επιφάνειας ελέγχου θα συνδεθούν. Συγκολλήστε τις αντιστάσεις 2 1k Ohm και τη δίοδο ανορθωτή στη θέση τους σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος.
Συγκολλήστε τη μονάδα κάρτας micro SD στις ακίδες του arduino σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος, πραγματοποιήστε τις συνδέσεις χρησιμοποιώντας το καλώδιο AWG 24.
Πραγματοποιήστε ξανά τις συνδέσεις μεταξύ του πίνακα και του arduino σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος και χρησιμοποιώντας περισσότερα από τον ίδιο τύπο σύρματος.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Το GPS είναι μια ηλεκτροστατική ευαίσθητη συσκευή, προσέξτε κατά τη συγκόλληση και μην περνάτε ποτέ κανένα ρεύμα από κανένα από τα καλώδια κατά την πραγματοποίηση συνδέσεων
Συγκολλήστε τις καρφίτσες των μονάδων GPS στις αντίστοιχες ακίδες του arduino χρησιμοποιώντας μήκη καλωδίου περίπου 3-4 εκατοστών (1-1,5 ίντσες), έτσι η μονάδα GPS είναι αρκετά χαλαρή για να διπλωθεί στην άλλη πλευρά της κάρτας υποστήριξης.
Ελέγξτε και ελέγξτε ξανά τη συνέχεια για όλες τις συνδέσεις για να βεβαιωθείτε ότι όλα έχουν συνδεθεί σωστά.
Χρησιμοποιώντας ζεστή κόλλα, τοποθετήστε τη μονάδα κάρτας SD, το Arduino Pro Mini και προσαρμόζετε τον πίνακα στη μία πλευρά του χαρτονιού και την ενότητα GPS και την κεραία στην άλλη.
Μόλις συνδέσετε σωστά το κομμάτι και το τοποθετήσετε στο χαρτόνι, είναι καιρός να προχωρήσετε στον κώδικα.
Βήμα 5: Ο Κώδικας
Αυτός είναι ο κώδικας που τρέχει στην τελική συσκευή. Ενώ αυτός ο κωδικός λειτουργεί, η μονάδα LED στο GPS θα αρχίσει να αναβοσβήνει μόλις το gps διορθωθεί με περισσότερους από 3 δορυφόρους. Η λυχνία LED στον πίνακα arduino θα αναβοσβήνει μόλις ξεκινήσει το arduino για να δείξει ότι το αρχείο CSV έχει δημιουργηθεί με επιτυχία και στη συνέχεια θα αναβοσβήνει εγκαίρως με το LED GPS όταν εγγράφεται με επιτυχία στην κάρτα micro SD. Εάν η λυχνία LED της κάρτας micro SD δεν μπορεί να προετοιμαστεί και πιθανότατα υπάρχει πρόβλημα με την καλωδίωση ή την κάρτα micro SD.
Αυτός ο κωδικός θα δημιουργεί ένα νέο αρχείο CSV κάθε φορά που εκτελείται το πρόγραμμα θα φέρει την ετικέτα "flightxx" όπου xx είναι ένας αριθμός μεταξύ 00 και 99 που αυξάνεται κάθε φορά που εκτελείται το πρόγραμμα.
Για να είναι σωστό το τρέχον πεδίο ώρας στο υπολογιστικό φύλλο, πρέπει να μετατρέψετε το UTC (Συντονισμένη καθολική ώρα) στη σωστή ζώνη ώρας για εσάς. Για μένα η τιμή είναι UTC +2,0 καθώς αυτή είναι η ζώνη ώρας στην οποία βρίσκομαι, αλλά αυτή μπορεί να αλλάξει στον κώδικα αλλάζοντας το πλωτήρα "ζώνης ώρας".
Βήμα 6: Δοκιμή, Δοκιμή, Δοκιμή
Μέχρι τώρα θα πρέπει να έχετε ένα λειτουργικό σύστημα, ήρθε η ώρα να το δοκιμάσετε, βεβαιωθείτε ότι όλα λειτουργούν όπως αναμενόταν.
Μόλις όλα λειτουργούν και λαμβάνετε μια έξοδο στο υπολογιστικό φύλλο που φαίνεται σωστή η ώρα να κάνετε οποιεσδήποτε καλές προσαρμογές. Για παράδειγμα, είχα αρχικά τοποθετήσει τη συσκευή στο κάτω μέρος του αεροπλάνου μου με συνδέσμους καλωδίων, αλλά μετά από κάποια έρευνα ανακάλυψα ότι αυτό ήταν η μείωση της ποσότητας των δορυφόρων GPS που μπορούσαν να δουν ανά πάσα στιγμή κατά περίπου 40%.
Δοκιμάστε το σύστημά σας βεβαιωθείτε ότι όλα λειτουργούν και βελτιώστε το όπου χρειάζεται.
Βήμα 7: Εμπλουτισμός των δεδομένων σας
Τώρα που έχετε ένα αξιόπιστο σύστημα, ήρθε η ώρα να καταλάβετε πώς να εμφανίσετε αυτά τα δεδομένα με πιο ευανάγνωστο τρόπο. Το υπολογιστικό φύλλο είναι εντάξει αν θέλετε την ακριβή ταχύτητα ανά πάσα στιγμή ή αν θέλετε να ελέγξετε πώς ακριβώς συμπεριφερόταν το όχημά σας όταν εκτελέσατε μια συγκεκριμένη ενέργεια, αλλά τι γίνεται αν θέλετε να σχεδιάσετε μια ολόκληρη πτήση στο χάρτη ή να δείτε κάθε σημείο δεδομένων Με πιο ευανάγνωστο τρόπο, ο εμπλουτισμός δεδομένων είναι χρήσιμος
Για να δείτε τα δεδομένα μας με πιο ευανάγνωστο τρόπο που θα χρησιμοποιήσουμε το google earth pro, μπορείτε να κάνετε κλικ εδώ για να μεταβείτε και να τα κατεβάσετε.
Τώρα πρέπει να μετατρέψετε το αρχείο CSV σε αρχείο GPX που μπορεί να διαβαστεί ευκολότερα από το google earth χρησιμοποιώντας οπτικοποιητή GPS. Επιλέξτε έξοδο GPX, ανεβάστε το αρχείο CSV και κατεβάστε το αρχείο που έχει μετατραπεί. Στη συνέχεια, ανοίξτε το αρχείο GPX στο google earth και θα πρέπει αυτόματα να εισαγάγει και να σχεδιάσει όλα τα δεδομένα σε μια ωραία διαδρομή πτήσης. Περιέχει επίσης πρόσθετες πληροφορίες, όπως την επικεφαλίδα, ανά πάσα στιγμή.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Έχω αφαιρέσει τα δεδομένα μεγάλης διάρκειας από τις φωτογραφίες καθώς δεν θέλω να αποκαλύψω την ακριβή τοποθεσία μου
Βήμα 8: Συμπέρασμα και πιθανές βελτιώσεις
Πάνω απ 'όλα, είμαι πολύ ευχαριστημένος με το πώς εξελίχθηκε αυτό το έργο. Απολαμβάνω να έχω δεδομένα από όλες τις πτήσεις μου. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά πράγματα στα οποία θέλω να δουλέψω.
Προφανώς θέλω να μπορώ να διαβάζω την ακριβή θέση των επιφανειών ελέγχου. Έχω το μεγαλύτερο μέρος του υλικού για αυτό, αλλά πρέπει να ενεργοποιήσω τη χρήση του στον κώδικα. Υπάρχουν ακόμη ορισμένες τεχνικές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν.
Θα ήθελα επίσης να προσθέσω ένα βαρόμετρο για πιο ακριβή δεδομένα υψομέτρου, καθώς προς το παρόν τα δεδομένα υψομέτρου gps δεν φαίνονται περισσότερο από μια μορφωμένη εικασία.
Νομίζω ότι η προσθήκη επιταχυνσιόμετρου τριών αξόνων θα ήταν ωραία, ώστε να μπορώ να δω ακριβώς πόση δύναμη g αντέχει το αεροπλάνο ανά πάσα στιγμή.
Maybeσως δημιουργήσετε ένα περίβλημα κάποιου είδους. Επί του παρόντος με τα εκτεθειμένα εξαρτήματα και την καλωδίωση δεν είναι πολύ κομψό ή στιβαρό.
Παρακαλώ ενημερώστε με αν έχετε κάποια βελτίωση ή τροποποίηση στο σχέδιο που θα ήθελα πολύ να τα δω.