Vyrábajte a lietajte lacné lietadlá ovládané inteligentnými telefónmi: 8 krokov

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

Snívalo sa vám niekedy o tom, že si postavíte <15 $ DIY diaľkové ovládanie parkovacieho lietadla, ktoré ovládate pomocou mobilného telefónu (aplikácia pre Android cez WiFi) a poskytne vám dennú dávku adrenalínu 15 minút (doba letu asi 15 minút)? než je tento návod pre vás, chlapci.. Toto lietadlo je veľmi stabilné a pomalé lietanie, takže je veľmi ľahké ho ovládať aj pre deti.

Keď hovoríme o dosahu lietadla … Mám približne 70 metrový dosah LOS pomocou mobilného telefónu Moto G5S, ktorý funguje ako WiFi hotspot a diaľkový ovládač. V aplikácii pre Android sa ďalej zobrazuje RSSI v reálnom čase a ak sa lietadlo chystá ísť mimo dosahu (RSSI klesne pod -85 dBm), začne vibrovať mobilný telefón. Ak lietadlo prejde mimo dosah prístupového bodu Wi-Fi, motor sa zastaví, aby zaistil bezpečné pristátie. V aplikácii pre Android sa zobrazuje aj napätie batérie a ak napätie batérie klesne pod 3,7 V, začne mobilný telefón vibrovať, aby poskytol spätnú väzbu pilotovi na pristátie v lietadle skôr, ako sa batéria úplne vybije. Lietadlo je plne gestami ovládané, to znamená, že ak nakloníte mobilný telefón doľava, než lietadlo, odbočíte doľava a naopak, aby ste odbočili doprava. Tu teda zdieľam krok za krokom pokyny pre zostavenie môjho malého lietadla riadeného WiFi prostredníctvom WiFi, ktoré je založené na ESP8266. Čas potrebný na zostavenie tohto lietadla je približne 5-6 hodín a vyžaduje základné znalosti o spájkovaní, malé znalosti programovania ESP8266 pomocou Arduino IDE a šálka horúcej kávy alebo chladeného piva budú skvelé:).

Krok 1: Krok 1: Zoznam komponentov a nástrojov

Elektronické súčiastky: Ak ste nadšencami elektroniky, mnohé z nižšie uvedených súčiastok nájdete vo svojom inventári

• 2 nos. Bezjadrový jednosmerný motor s cw a ccw prop 5 $
• 1 nos. Modul ESP-12 alebo ESP-07 2 $
• 1 nos. 3.7V 180mAH 20C LiPo batéria -> 5 $
• 2 nos. MOSFET SI2302DS A2SHB SOT23 0,05 $
• 5 nos. 3,3 kOhms 1/10 watt smd alebo 1/4 watt skrz diery rezistory 0,05 $ (3,3K až 10K akýkoľvek odpor bude fungovať)
• 1 nos. 1N4007 smd alebo dióda s dierou 0,02 $
• 1 nos. TP4056 1S 1A Lipo nabíjací modul 0,06 $
• 2 male a 1 female mini JST konektor 0,05 $

Celkové náklady ------ 13 $ Približne

Ostatné diely:

• 2-3 nos. Grilovacia palica
• 1 nos. 50 mm x 50 cm 3 mm depronový list alebo akýkoľvek pevný 3 mm penový plech
• Jednožilový izolovaný prepojovací kábel
• Nodemcu alebo cp2102 prevodník USB na UART ako programátor na nahrávanie firmvéru do esp8266
• Lepiaca páska
• Super lepidlo

Potrebné nástroje:

• Hobby nástroje na spájkovanie
• Chirurgická čepeľ s držiakom čepele
• Horúca lepiaca pištoľ
• Mierka
• Počítač s Arduino IDE s ESP8266 Arduino Core
• Mobilný telefón s Androidom

To je všetko, čo potrebujeme … Teraz sme všetci pripravení vybudovať naše šialené WiFi riadené lietadlo

Krok 2: Krok 2: Pochopenie mechanizmu ovládania

Toto lietadlo používa diferenciálny ťah na ovládanie vybočenia (riadenie) a kolektívny ťah na rozstup (stúpanie/klesanie) a reguláciu rýchlosti vzduchu, takže nie je potrebný servomotor a iba dva hlavné bezjadrové jednosmerné motory poskytujú ťah a ovládanie.

Polyhedrálny tvar krídla zaisťuje stabilitu pri prevrátení proti vonkajšej sile (náraz vetra). Úmyselné vyhýbanie sa servomotoru na riadiacich plochách (výťah, krídelká a kormidlo) uľahčuje stavbu lietadla bez akéhokoľvek zložitého riadiaceho mechanizmu a tiež znižuje náklady na stavbu. Na ovládanie lietadla Všetko, čo potrebujeme, je diaľkové ovládanie ťahu obidvoch bezstavových jednosmerných motorov prostredníctvom WiFi pomocou aplikácie pre Android bežiacej na mobilnom telefóne. Len pre prípad, že by niekto chcel sledovať dizajn tohto lietadla v 3D, priložil som sem snímku obrazovky Fusion 360 a súbor stl.. na zobrazenie dizajnu z akéhokoľvek uhla pohľadu môžete použiť online prehliadač stl.. opäť je to len CAD návrh lietadla na dokumentáciu, nepotrebujete 3D tlačiareň ani laserovú rezačku.. takže sa nebojte:)

Krok 3: Krok 3: Schéma ovládača na základe ESP8266

Začnime s porozumením funkcie každého komponentu schematicky,

• ESP12e: Tento ESP8266 WiFi SoC prijíma riadiace pakety UDP z aplikácie pre Android a riadi otáčky ľavého a pravého motora. Meria napätie batérie a RSSI signálu WiFi a odosiela ho do aplikácie pre Android.
• D1: Modul ESP8266 bezpečne pracuje medzi 1,8 V až 3,6 V podľa jeho údajového listu, a preto nemožno napájať ESP8266 jednobunkovou batériou LiPo priamo, takže je potrebný redukčný prevodník. Znížiť hmotnosť a zložitosť obvodu Použil som diódu 1N4007 na zníženie napätia batérie (4,2 V ~ 3,7 V) o 0,7 V (zníženie napätia 1N4007) na získanie napätia v rozsahu 3,5 V ~ 3,0 V, ktoré sa používa ako napájacie napätie ESP8266. Viem, že je to škaredý spôsob, ako to urobiť, ale v tomto lietadle to funguje dobre.
• R1, R2 a R3: tieto tri odpory sú minimálne požadované pre minimálne nastavenie ESP8266. R1 povytiahnite pin CH_PD (EN) na ESP8266, aby ste to povolili. RST pin na ESP8266 je aktívny nízko, takže R2 vysuňte RST pin na ESP8266 a prepnite ho z režimu resetovania. podľa listu s údajmi o zapnutí musí byť kolík GPIO15 ESP8266 nízky, takže R3 slúži na stiahnutie GPIO15 z ESP8266.
• R4 a R5: R4 a R5 slúžia na sťahovanie brány T1 a T2, aby sa predišlo falošnému spusteniu mosfetov (chod motora) pri zapnutí ESP8266. (Poznámka: Hodnoty R1 až R5 použité v tomto projekte sú 3,3 kohm, avšak akýkoľvek odpor medzi 1 000 až 10 000 bude fungovať bez problémov.)
• T1 a T2: Jedná sa o dva výkonové MOSFETY Si2302DS s N-kanálom (hodnotenie 2,5 A), ktoré regulujú otáčky ľavého a pravého motora pomocou PWM od GPIO4 a GPIO5 od ESP8266.
• L_MOTOR a R_MOTOR: Jedná sa o bezjadrové jednosmerné motory 7 mm x 20 mm s 35 000 ot / min, ktoré poskytujú diferenciálny ťah pre lietadlo a riadiacu rovinu. Každý motor poskytuje ťah 30 gramov pri 3,7 V a pri rýchlosti odoberá prúd 700 mA.
• J1 a J2: Jedná sa o mini konektor JST používaný pre modul ESP12e a pripojenie batérie. Môžete použiť ľubovoľný konektor, ktorý zvládne prúd najmenej 2A.

(Poznámka: Úplne chápem dôležitosť oddeľovacieho kondenzátora pri návrhu obvodov so zmiešaným signálom, ale v tomto projekte som sa vyhýbal oddeľovacím kondenzátorom, aby som sa vyhol zložitosti obvodu a počtu dielov, pretože iba WiFi časť ESP8266 je RF/Analógový a samotný modul ESP12e má potrebné oddeľovacie kondenzátory na palube. BTW bez akéhokoľvek obvodu externého oddeľovacieho kondenzátora funguje dobre.)

K tomuto kroku je priložená schéma prijímača na báze ESP12e s programovacím pripojením vo formáte pdf..

Krok 4: Krok 4: Zostava ovládača

Hore uvedené video s titulkom ukazuje krok za krokom protokol zostavenia kumulátorového ovládača prijímača založeného na ESP12e navrhnutého pre tento projekt. Pokúsil som sa umiestniť komponenty podľa svojich schopností. komponenty môžete umiestniť podľa svojich schopností zvážením schémy uvedenej v predchádzajúcom kroku.

Len mosety SMD (Si2302DS) sú príliš malé a pri spájkovaní je potrebné dbať na zvýšenú opatrnosť. Mám tieto mosfety v inventári, takže som ich použil. Môžete použiť akýkoľvek väčší výkonový mosfet TO92 s Rdson <0,2 ohm a Vgson 1,5Amps. (Navrhnite mi, ak nájdete taký mosfet ľahko dostupný na trhu..) Hneď ako bude tento hardvér pripravený, sme pripravení nahrať firmvér WiFi Plane, aby sme tento proces nodemcu prediskutovali v nasledujúcom kroku.

Krok 5: Krok 5: Nastavenie a odovzdanie firmvéru ESP8266

Firmvér ESP8266 pre tento projekt je vyvinutý pomocou Arduino IDE.

Na nahranie firmvéru do ESP12e je možné použiť prevodník Nodemcu alebo USBtoUART. V tomto projekte používam Nodemcu ako programátora na nahranie firmvéru do ESP12e.

Hore uvedené video zobrazuje ten istý krok za krokom..

Existujú dva spôsoby, ako nahrať tento firmvér do ESP12e,

1. Použitie nodemcu flasher: Ak chcete použiť iba binárny súbor wifiplane_esp8266_esp12e.bin pripojený k tomuto kroku bez akýchkoľvek úprav firmvéru, je to najlepšia metóda.

   • Stiahnite si wifiplane_esp8266_esp12e.bin z prílohy tohto kroku.
   • Stiahnite si repo nodemcu flasher z oficiálneho úložiska github a rozbaľte ho.
   • V rozbalenom priečinku prejdite na nodemcu-flasher-master / Win64 / Release a spustite ESP8266Flasher.exe
   • Otvorte kartu konfigurácie ESP8266Flasher a zmeňte cestu binárneho súboru z INTERNAL: // NODEMCU na cestu wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Potom postupujte podľa vyššie uvedeného videa …

2. Používanie Arduino IDE: Ak chcete upraviť firmvér (t. J. SSID a heslo siete WiFi - v tomto prípade Android Hotspot), je najlepšia metóda.

   • Nastavte Arduino IDE pre ESP8266 podľa tohto vynikajúceho pokynu.
   • Stiahnite si wifiplane_esp8266.ino z prílohy tohto kroku.
   • Otvorte Arduino IDE a skopírujte kód z wifiplane_esp8266.ino a vložte ho do Arduino IDE.
   • Upravte SSID a heslo svojej siete v kóde úpravou dvoch riadkov. a postupujte podľa vyššie uvedeného videa.
   • char ssid = "wifiplane"; // váš sieťový SSID (názov) char pass = "wifiplane1234"; // vaše sieťové heslo (použite pre WPA alebo použite ako kľúč pre WEP)

Krok 6: Krok 6: Zostava draku

Protokol zostavenia draku lietadla je krok za krokom zobrazený vo videu vyššie.

Na drak lietadla som použil kus depronovej peny 18 cm x 40 cm. Grilovací palica slúžila na zvýšenie pevnosti trupu a krídla. Na obrázku vyššie je poskytnutý Plán draku lietadla, ale môžete ho upraviť podľa svojich potrieb tým, že budete mať na pamäti základnú aerodynamiku a hmotnosť lietadla. Vzhľadom na nastavenie elektroniky tohto lietadla je schopné lietať s maximálnou hmotnosťou okolo 50 gramov. BTW s týmto drakom lietadla a všetkou elektronikou vrátane letovej hmotnosti batérie tohto lietadla je 36 gramov.

Umiestnenie CG: Použil som všeobecné pravidlo CG pre hladký sklz … jeho 20%-25% dĺžky akordu od predného okraja krídla … S týmto nastavením CG s mierne zvýšeným výťahom kĺže s nulovým plynom, vodorovným letom s 20-25% škrtiacej klapky a s pridaným plynom začne stúpať kvôli mierne vysokému výťahu …

Tu je video z YouTube s mojim návrhom lietadla s rovnakou elektronikou, ktoré vás inšpiruje k experimentovaniu s rôznym dizajnom a tiež ako dôkaz, že toto nastavenie je možné použiť s mnohými typmi dizajnu draku.

Krok 7: Krok 7: Inštalácia a testovanie aplikácie pre Android

Inštalácia aplikácie pre Android:

Stačí si stiahnuť súbor wifiplane.apk priložený k tomuto kroku do svojho smartfónu a postupovať podľa pokynov vyššie vo videu.

O aplikácii Táto aplikácia pre Android je vyvinutá pomocou programu Processing pre Android.

Aplikácia nie je podpísaná, takže v nastavení telefónu musíte povoliť možnosť neznámeho zdroja. Aplikácia potrebuje iba prístup na vibrátor a WiFi sieť.

Predletový test lietadla pomocou aplikácie pre Android: Keď je vo vašom smartfóne spustená aplikácia pre Android, pozrite sa na vyššie uvedené video, aby ste zistili, ako aplikácia funguje a rôzne skvelé funkcie aplikácie. Ak vaše lietadlo reaguje na aplikáciu rovnakým spôsobom ako vyššie uvedené video, než je VEĽKÉ … VYROBILI STE TO …

Krok 8: Krok 8: Je čas letieť

Ste pripravení letieť?…

• VSTUPTE DO POLE
• VYKONAJTE NIEKTORÝ TEST GLIDE
• ZMEŇTE ÚHEL VÝŤAHU alebo PRIDAJTE/ODBERAJTE HMOTNOSŤ NA ČELE PLÁNU, KÝM SA PLEŤOVO SKLÍŇA…
• JEDNODUCHO SA SKLÚČA, NAPÁJAŤ V PLÁNI A OTVORIŤ APLIKÁCIU ANDROID
• RUČNÝ SPUŠŤOVACÍ PLÁN VHODNÝ S 60% TROUBOU proti vetru
• Akonáhle je to vo vzduchu, malo by to LETEŤ LETEŤ NA ÚROVNI OKOLO 20% až 25% POTRAVINY