Ako zostrojiť RC drone a vysielač pomocou Arduina: 11 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Výroba drona je v dnešnej dobe jednoduchá úloha, ale bude vás to stáť veľa. Poviem vám teda, ako postaviť dron pomocou arduina s nízkymi nákladmi. Tiež vám poviem, ako postaviť vysielač drona tiež. takže tento dron je úplne domáci. Nemusíte kupovať žiadne dosky alebo vysielače riadenia letu.

Zásoby

Na výrobu drona potrebujeme tieto položky,

• Pre drona-

  1. Rám - „chrbtica“kvadrokoptéry. Rám je tým, čo drží všetky časti helikoptéry pohromade. Musí byť robustný, ale na druhej strane musí byť aj ľahký, aby sa motory a batérie nepokúšali udržať ho vo vzduchu.
  2. Motory - Ťah, ktorý umožňuje, aby sa Quadcopter dostal do vzduchu, zabezpečujú bezkartáčové jednosmerné motory a každý z nich je samostatne ovládaný elektronickým regulátorom rýchlosti alebo ESC.
  3. ESC - elektronický regulátor rýchlosti je ako nerv, ktorý dodáva informácie o pohybe z mozgu (regulátor letu) do svalov paže alebo nohy (motory). Reguluje, aký veľký výkon majú motory, čo určuje zmeny rýchlosti a smeru štvorkolky.
  4. Vrtule-V závislosti od typu štvorkoliek môžete použiť 9 až 10 alebo 11-palcové rekvizity (na stabilné lety na leteckých snímkach) alebo 5-palcové závodné rekvizity na menší ťah, ale väčšiu rýchlosť.
  5. Batéria - V závislosti od nastavenia maximálnej úrovne napätia si môžete vybrať z batérií 2S, 3S, 4S alebo dokonca 5S. Ale štandard pre štvorkolku, ktorý sa plánuje použiť na letecké snímkovanie (len príklad), budete potrebovať batériu 11,4 V 3S. S 22,8 V 4S môžete ísť, ak staviate závodnú štvorkolku a chcete, aby sa motory točili oveľa rýchlejšie.
  6. Doska Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - doska, ktorá je v zásade (v závislosti od vášho výberu) súhrnom rôznych senzorov, ktoré pomáhajú vašej štvorkolke vedieť, kde sa nachádza a ako sa vyrovnať.

• Pre vysielač-

  1. Modul prijímača a prijímača NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potenciometer
  4. Servo motor
  5. Prepínač
  6. Joystick
  7. Arduino Pro Mini

Krok 1: SCHÉMA

Toto je hlavný plán vašej operácie.

Ako pripojiť ESC:

• Signálny kolík ESC 1 - D3
• Signálny kolík ESC 3 - D9
• Signálny kolík ESC 2 - D10
• Signálny kolík ESC 4 - D11

Ako pripojiť modul Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Ako pripojiť MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Ako pripojiť LED indikátor:

LED anódová noha - D8

Ako pripojiť prijímač:

• Škrtiaca klapka - 2Eleróny - D4
• Krídelká - D5
• Kormidlo - D6
• AUX 1-D7 Potrebujete uzemniť MPU-6050, modul Bluetooth, prijímač a ESC. A aby ste to urobili, musíte pripojiť všetky piny GND k pinu Arduino GND.

Krok 2: SPOJUJÚCI VŠETKO SPOLU

• Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je vziať ženské hlavičky a spájkovať ich s prototypovou doskou. To bude miesto pre vašu dosku Arduino.
• Spájkujte ich priamo do stredu, aby zostalo miesto pre ostatné hlavičky pre MPU, modul Bluetooth, prijímač a ESC a ponechajte priestor pre ďalšie senzory, ktoré sa v budúcnosti môžete rozhodnúť pridať.

• Ďalším krokom je spájkovanie mužských hlavičiek prijímača a ESC priamo zo zásuviek Arduino. Koľko mužských riadkov hlavičky ESC budete mať, závisí od toho, koľko motorov bude mať váš dron. V našom prípade staviame kvadrokoptéru, to znamená, že budú 4 rotory a pre každý ESC. To ďalej znamená 4 riadky, z ktorých každý má 3 mužské hlavičky. Prvá hlavička v prvom riadku bude použitá pre signál PID, druhá pre 5V (aj keď to závisí od toho, či vaše ESC majú 5V pin alebo nie, ak nie, ponecháte tieto hlavičky prázdne) a tretie hlavička bude pre GND.

  Keď sa spájkovacia časť ESC skončí, môžete prejsť na spájkovaciu časť hlavičiek prijímača. Štvorkolka má vo väčšine prípadov 4 kanály. Jedná sa o škrtiacu klapku, rozteč, zatáčanie a roll. Zostávajúci voľný kanál (piaty kanál) sa používa na zmeny letového režimu (pomocný kanál). To znamená, že budete musieť spájkovať mužské hlavičky v 5 radoch. A každý okrem jedného bude mať jednu hlavičku, pričom iba jeden z týchto riadkov potrebuje 3 hlavičky za sebou.

• všetky pozemky boli spojené s pozemkami Arduino. To zahŕňa všetky uzemnenia ESC, uzemnenie prijímača (hlavička signálu škrtiacej klapky úplne vpravo) a uzemnenie modulu Bluetooth a MPU.
• Potom musíte postupovať podľa schém a prepojení, ktoré sme vysvetlili vyššie. Napríklad MPU (SDA - A4 a SCL - A5) a pre Bluetooth (TX - TX a RX - RX) Arduino. Potom postupujte podľa pripojení, ako sme ich napísali: Signálne piny ESC1, ESC2 … až D3, D10 … Arduina. Potom signál prijímača pripne Pitch - D2, Roll - D4 … a tak ďalej. Ďalej musíte pripojiť dlhý vodič LED (kladný terminál) ku kolíku Arduino D8 a tiež pridať 330-ohmový odpor medzi uzemnenie Arduino a krátky LED kábel (záporný pól). Posledná vec, ktorú musíte urobiť, je poskytnúť pripojenie zdroja napájania 5V. A na to musíte paralelne pripojiť čierny vodič (uzemnenie batérie) k uzemneniu všetkých vašich komponentov a červený vodič k 5u kolíkom Arduino, MPU a modulu Bluetooth. Teraz treba MPU 6050 spájkovať na mužské hlavičky s tými, ktoré plánujete používať. Potom otočte dosku o 180 stupňov a pripojte všetky svoje súčasti k príslušným záhlaviam na prototypovej doske.
• Zapnite ho a vaše Arduino je pripravené na pridávanie kódov prostredníctvom počítača!

Krok 3: AKO PROGRAMUJETE REGULÁTOR LETU ARDUINO

1. Najprv si musíte stiahnuť MultiWii 2.4. Potom ho extrahujte.
2. Vstúpte do priečinka MultiWii, vyhľadajte ikonu MultiWii a spustite ju
3. Pomocou Arduino IDE nájdite súbor „Arduino File“alebo súbor Multiwii s „.ino“. Akýkoľvek „súbor CPP“alebo „súbor H“sú podpornými súbormi nášho kódu Multiwii, takže ich neotvárajte. Stačí použiť súbor Multiwii.ino.
4. Keď otvoríte súbor, nájdete mnoho záložiek Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h a mnoho ďalších. Nájdite „config.h“
5. Prejdite nadol, kým nenájdete „Typ viacnásobnej helikoptéry“, a potom odstránením znaku „//“označíte, ako je definované a spustené. Quad X, pretože predpokladáme, že vo svojej štvorkolke používate konfiguráciu rotora „X“.
6. Teraz prejdite nadol a vyhľadajte „Kombinované dosky IMU“a aktivujte typ dosky Gyro+Acc, ktorú používate. V našom prípade sme použili GY-521, takže sme túto možnosť aktivovali.
7. Ak sa rozhodnete pridať ďalšie senzory, ako napríklad barometer alebo ultrazvukový senzor, stačí ich tu „aktivovať“a budú fungovať.
8. Ďalej je „kolík bzučiaka“, Tam musíte aktivovať možnosti indikátora letu (prvé 3)
9. Odpojte dosku Arduino z ovládača letu a potom ju pripojte k počítaču pomocou USB. Keď ste mimo FC a pripojení k počítaču, nájdete NÁSTROJE a vyberiete typ dosky Arduino (v našom prípade Arduino Nano).
10. Teraz nájdite „Sériový port“a aktivujte port COM, ku ktorému je Arduino Nano pripojené (v našom prípade COM3). Nakoniec kliknite na šípku a nahrajte kód a počkajte, kým sa kód prenesie.
11. Keď je nahrávanie dokončené, odpojte Arduino od USB, vložte ho späť na svoje miesto na doske FC a pripojte 5V batériu, aby sa napájal celý FC, a potom počkajte, kým LED na Arduine nesvieti na červeno. To znamená, že sa bootovanie dokončilo a môžete ho znova pripojiť k počítaču. Teraz nájdite priečinok Multiwii 2.4, potom MultiwiiConfig a vyhľadajte priečinok, ktorý je kompatibilný s vašim operačným systémom. V našom prípade je to „application.windows64“.
12. Teraz spustite aplikáciu MultiwiiConf a je to! Okamžite si všimnete, ako posúvate FC, hodnoty pre údaje akcelerometra a gyroskopu na obrazovke. Orientácia vášho FC je zobrazená v spodnej časti. V tomto rozhraní môžete zmeniť hodnoty PID a doladiť štvorkolku na zodpovedať vašim osobným preferenciám. V tomto rozhraní môžete tiež priradiť letové režimy k určitým polohám pomocných spínačov. Jediné, čo musíte urobiť, je nájsť miesto pre váš Arduino FC na ráme a je pripravené vyraziť do neba.

Krok 4: Rám

Teraz musíte nastaviť všetky diely na rám. Rám si môžete kúpiť alebo si ho môžete vyrobiť doma

Krok 5: Zostavenie motorov a regulátorov rýchlosti

• Najprv musíte vyvŕtať otvory v ráme pre motory podľa vzdialenosti medzi otvormi pre skrutky na motoroch. Bolo by dobré urobiť ďalší otvor, ktorý umožní voľný pohyb klipu a hriadeľa motora.
• Odporúča sa pripojiť regulátory rýchlosti na spodnú stranu rámu z niekoľkých dôvodov, ktoré zahŕňajú funkčnosť dronu. Medzi tieto dôvody patrí okrem iného to, že „vyloží“hornú stranu dronu, kde by mali byť pridané ďalšie komponenty.

Krok 6: Pridanie ovládača letu a batérie

• Teraz zostavte náš doma vyrobený letový ovládač (prijímač arduino) do stredu rámu drona.
• Odporúča sa dať malý kúsok špongie na spodnú stranu letového ovládača, pretože absorbuje a znižuje vibrácie z motorov. Váš dron bude teda pri lietaní stabilnejší a stabilita je pri lietaní s dronom kľúčová.
• Teraz pridajte lipo batériu do spodnej časti rámu a zaistite, aby bol dron vyvážený do stredu.
• teraz je váš dron pripravený vzlietnuť

Krok 7: Výroba vysielača

• Rádiová komunikácia tohto ovládača je založená na module transceiveru NRF24L01, ktorý v prípade použitia so zosilnenou anténou môže mať v otvorenom priestore stabilný dosah až 700 metrov. Obsahuje 14 kanálov, z toho 6 analógových a 8 digitálnych vstupov.
• Má dva joysticky, dva potenciometre, dva prepínače, šesť tlačidiel a vnútornú meraciu jednotku pozostávajúcu z akcelerometra a gyroskopu, ktoré je možné použiť aj na ovládanie vecí jednoduchým pohybom alebo naklonením ovládača.

Krok 8: Schéma zapojenia

• Mozog tohto RC ovládača je Arduino Pro Mini, ktorý je napájaný 2 batériami LiPo produkujúcimi približne 7,4 voltov. Môžeme ich pripojiť priamo k RAW kolíku Pro Mini, ktorý má regulátor napätia, ktorý znížil napätie na 5V. Všimnite si toho, že existujú dve verzie Arduino Pro Mini, ako tá, ktorú mám, ktorá pracuje na 5V a druhá na 3,3V.
• Na druhej strane modul NRF24L01 potrebuje 3,3 V a odporúča sa pochádzať z vyhradeného zdroja. Preto musíme použiť regulátor napätia 3,3 V, ktorý je pripojený k batériám, a previesť 7,4 V na 3,3 V. Tiež musíme použiť oddeľovací kondenzátor hneď vedľa modulu, aby bolo napätie stabilnejšie, takže aj rádiová komunikácia bude stabilnejšia. Modul NRF24L01 komunikuje s Arduino pomocou protokolu SPI, zatiaľ čo akcelerometer a gyro modul MPU6050 používa protokol I2C.
• Všetky časti musíte spájkovať podľa schémy. Môžete navrhnúť a vytlačiť obvod, ktorý to uľahčuje.

Krok 9: Kódovanie vysielača

• Na programovanie dosky Pro Mini potrebujeme rozhranie USB na sériové UART, ktoré je možné pripojiť k hlavičke programovania umiestnenej na hornej strane nášho ovládača.
• Potom v ponuke nástrojov Arduino IDE musíme vybrať dosku Arduino Pro alebo Pro Mini, vybrať správnu verziu procesora, vybrať port a zvoliť metódu programovania na „USBasp“.
• Tu je kompletný kód Arduino pre tento DIY vysielač Arduino RC
• Nahrajte ho do arduino pro mini.

Krok 10: Kódovanie prijímača

• Tu je jednoduchý kód prijímača, kde prijmeme údaje a jednoducho ich vytlačíme na sériový monitor, aby sme vedeli, že komunikácia funguje správne. Opäť musíme zahrnúť knižnicu RF24 a definovať objekty a štruktúru rovnakým spôsobom ako v kóde vysielača. V sekcii nastavenia pri definovaní rádiovej komunikácie musíme použiť rovnaké nastavenia ako vysielač a modul nastaviť ako prijímač pomocou funkcie radio.startListening ().
• Nahrajte ho do prijímača

Krok 11: Sundanie drona

• Najprv umiestnite dron na zem a pripravte ho na prevádzku. Vezmite si svojho letového ovládača a potom opatrne a bezpečne odštartujte svoj prvý let.
• Dôrazne sa však odporúča dron zošliapnuť. Navyše po prvýkrát sa uistite, že s ním letíte v nižšej nadmorskej výške.
• Dúfam, že vám tento článok pomôže pri stavbe vášho domáceho drona.
• Nezabudni lajknúť a zanechať komentár.