Controler de zbor pentru Quadcopter pe Arduino. Gestionați cvadcopterul folosind Arduino

Conducerea unui cvadrocopter este o ocupație distractivă și interesantă. Poate fi mai interesant pentru a crea sistemul dvs. de management o astfel de jucărie pe baza oricărei platforme populare, de exemplu, Arduino. Ceea ce entuziastul a fost angajat sub porecla DZL. Primul lucru pe care la dezasamblat telecomanda pentru a vedea ce sistem radio este utilizat în el.

În interior, așa cum era de așteptat, a existat o pereche de ieftine placă de circuit imprimat Cu o cantitate mică de componente pe ele.

Comunicarea radio a fost asigurată de un mic modul radio discret. După analiza suplimentară și căutarea pe Internet, sa dovedit că modulul se bazează pe cipul transmițător BK2421, care funcționează în banda de 2,4 GHz. Astăzi, în principiu, cele mai ieftine jucării cu control radio se bazează pe acest modul.

Datorită osciloscopului și documentației de pe microcircitate, a fost destul de ușor să se găsească concluziile pentru care a fost efectuată comunicarea pe interfața SPI între modulul și restul consolei.

Datorită "țesutului" cu Arduino Uno, ordinea de inițiere și mod de comunicare a fost înțeleasă. Există o comandă de inițializare.

Fără a intra în detalii despre comunicarea la nivel scăzut, atunci când consola și cvadcopterul sunt activate, se întâmplă următoarele:

1. Consola transmite adresa de rețea unică sau ID-ul

2. Quadcopter acceptă această transmisie, confirmă și începe să asculte canalul cu date din acest ID

3. După confirmare, la telecomanda începe să transmită pachete de date la fiecare 20 ms

Puteți gestiona în același timp multiple cvadcopters, atribuind diferite adrese. Transmisia de identificare trece printr-un canal fix, iar datele sunt transmise de unul dintre cele 12 canale. Quadcopters scanează automat canalele radio până când datele se găsesc.

Datele sunt transmise în ambalajul constând din 8 octeți, în formatul următor:

Byte 0 \u003d Throttle (gaz) 0-255
Byte 1 \u003d Yaw (minciuna) 0-255
Byte 2 \u003d Yaw_Trim (Reglarea Yaw) 0-128
Byte 3 \u003d Pitch (Pitch) 0-255
Byte 4 \u003d Roll (Roll) 0-255
Byte 5 \u003d Pitch_Trim (Pitch Regling) 0-128
BYTE 6 \u003d ROLL_TRIM (Roll de reglare) 0-128
Byte 7 \u003d Fly / Run 0 \u003d Fly, 16 \u003d Run

Apoi a fost creat stație de bazăcare ar trebui să comunice cvadrocopters. RFM-70 care conține același chip BK2421 este utilizat ca module. Trebuie remarcat faptul că concluziile tolerantei BK2421 la 5 V, astfel încât rezistențele suplimentare pentru 3.3, nu pot fi instalate.

Pentru a conecta unul și mai multe cvadcopters la Arduino, a fost scrisă o bibliotecă specială. Această bibliotecă ar trebui să funcționeze cu orice panouri Arduino bazate pe chipsurile Atmega88 - Atmega328p. Și la sfârșitul lucrării video:

Nu este necesar să cumpărați un drone în magazin - acum puteți face independent un cvadrocopter Arduino. Drone va avea o nutriție autonomă puternică și va funcționa la sistemul de stabilizare, din care va fi baza Arduino. Dacă faceți o aeronavă cu propriile mâini, puteți salva o sumă decentă. Achiziționarea copterilor costă cel puțin 80 $. Dacă îl creați singur, acesta va costa aproximativ 60 de unități convenționale.

Cvadrocopter de casă - subiect de conversație separată. Au fost întotdeauna, există și utilizatori care nu sunt suficienți pentru a zbura. Ei trebuie să se simtă ca niște designeri mari și să fie siguri că Dron, făcut personal, va zbura așa cum o vor.

Un model de zbor cu 4 picioare poate fi creat cu propriile mâini. Procesul nu vă va părea dificil, ci, dimpotrivă, oferă plăcere, ci doar supus studiului instrucțiunilor și respectării pas cu pas. În primul rând, înainte de procesul de a crea un drone, merită să se definească elementele care vor fi utilizate în lucrare. În calitate de controler, așa cum se presupune că vom folosi platforma ARDUINO - este o bază ieftină, dar de înaltă calitate, care va asigura munca neîntreruptă a dispozitivului.

Pentru a crea un drone, este important să alegeți motoarele potrivite. Perii fără perii suficient de puternic, dar costul lor este de cel puțin 20 de dolari, ceea ce înseamnă că dispozitivul va costa aproximativ 80 de dolari. În acest caz, ar trebui să acordați preferință versiunii periei - mult mai ieftină și nu necesită instalarea de controlere suplimentare.

De asemenea, este necesar să se ocupe de achiziționarea unui motor de înaltă calitate și apoi să se angajeze în stabilizare. Nu este necesar să faceți fără un accelerometru și giroscop. Deci, definim un unghi de înclinație și accelerare. Senzori de date - pentru a crea un model puternic. Pentru a face un Quadcoper cu propriile mâini cu Control Arduino, veți avea nevoie de:

• 2.7 Baterii în tipul de litiu;
• fire;
• tranzistorul nu este mai slab Uln2003a Darlington tranzistor;
• motoare motoarele de bază;
• microcontroler 0820 Motoare de bază;
• giroscop;
• accelerometru;
• instrumente de lipit;
• imprimantă 3d.

Primul lucru pe care trebuie făcut este să creați un cadru pentru viitorul quadrocopter. Cadrul este ușor și durabil, dacă utilizați o imprimantă 3D. Apoi ar trebui să ajustați accelerometrul și giroscopul. Nu este nevoie să vă conectați la 5 V - acest lucru poate duce la faptul că taxa se va deteriora. Este mai bine să oferiți preferință 3.3 V. Este necesar să se considere că în majoritatea consiliilor există un regulator de tensiune specială.

După conectarea accelerometrului, puteți porni ansamblul circuitului electric. Pentru a face totul corect, merită vizionată video detaliatunde sunt disponibile metodele de asamblare. Acum aveți cvadrocopterul pe care l-ați făcut sub conducerea noastră clară.

După cum sa dovedit, aceasta este o sarcină foarte reală. Procesul nu vă va da îngrijorări, dar puteți salva o sumă mare. Dacă există îndoieli cu privire la lansarea dispozitivului dvs., instrucțiuni despre cum să faceți acest lucru. Cu o manipulare adecvată, Arduino Quadrocopter va dura mult timp.

Quadcopter este o versiune excelentă a timpului liber. Puteți cumpăra Arduino Dron în cel mai apropiat magazin sau comanda din China, dar există o alternativă sub formă de asamblare cu propriile mâini. Da, este destul de realist chiar și în absența unor abilități speciale și sume mari de bani, deoarece cele mai simple modele vă vor costa în suma de 70-80 de dolari SUA. O sumă similară este destul de ridicată chiar și pentru un student sărac care poate colecta un drone mare cu propriile mâini.

Un pic de teorie

Indiferent de forma și capabilitățile tehnice ale cvadrocopterului, are în mod necesar patru șuruburi care sunt rotite de perechi în direcții diferite. Este necesar să se asigure stabilitatea poziției în aer, deoarece, dacă toate șuruburile se rotesc într-o direcție, drona se va roti în jurul axei verticale.

Mutarea drone pe Arduino și orice alt controler se efectuează datorită modificărilor în trei parametri:

• pas;
• bancă;
• yaw.

Primul parametru determină unghiul de înclinare în sus sau în jos partea din față a cvadcopterului, permițându-vă să micșorați sau să ridicați drone. Rola determină unghiul de înclinare atunci când partea dreaptă este redată sub sau mai mare decât stânga. Plânsul determină unghiul de rotație a cvadrocopterului Arduino în jurul axei verticale care trece prin centrul de greutate, oferind ca drone să se întoarcă în plan orizontal la unghiul dorit.

Arduino - o placă de dimensiuni mici (comparabilă cu o cutie de potrivire), care are propriul microprocesor și memorie. Există pe ea un numar mare de Contacte pentru conectarea componentelor și capacitatea de încărcare a programului vă permite să le controlați conform unui anumit algoritm specific.

Ca rezultat, taxa Arduino oferă oportunități ample pentru crearea diferitelor gadget-uri, printre care drone este doar unul dintre exemple.

În același timp, taxa Arduino este foarte ușor de învățat, deci este necesar să lucrăm cu ea pentru chiar și pentru cei care au cunoștințe foarte vagi în circuite și programare. Prezența unui număr mare de manuale, publicații, tutoriale video vă va permite să stăpâniți cele mai simple pași cu o taxă în doar câteva ore. Programarea directă pe Arduino merge folosind un limbaj C ++ care este distribuit pe scară largă. În același timp, un număr mare de programe tipice le va permite să-l stăpânească rapid la nivelul, ceea ce este suficient pentru a controla drone. În același timp, o gamă largă de biblioteci va reduce timpul de inițiere a primului drone, avertizând apariția erorilor pentru copii.

Nu va necesita Arduino și prezența unui fier de lipit atunci când se asigură, deoarece este foarte posibil să se facă cu o placă de maquette și un set de jumperi, care simplifică simultan lucrarea, vă permite să corectați rapid unele deficiențe și erori la asamblare.

De ce avem nevoie?

Înainte de a începe lucrul, trebuie să pregătiți următoarele componente:

• set de cablare (mai bine multicolor pentru a simplifica instalarea);
• bateriile de litiu (Tensiune 3.7V);
• tranzistor ULN2003A darlington tranzistor (analogi mai puternici sunt potriviți);
• controler Arduino Uno;
• placa MPU-6050 (combină funcțiile accelerometrului și giroscopului).

În plus, veți avea nevoie de o imprimantă 3D sau de cel puțin accesul la acesta instrumentul necesar, O mulțime de curiozitate și răbdare, pentru că nu totul poate funcționa pentru prima dată.

Cum de a asambla un cvadrocopter programabil pe Arduino Uno o face singur?

Pasul nr. 1. Făcând cazul

Noi proiectăm pe SolidWorks și imprimă corpul viitorului drone pe imprimanta 3D. Ca prototip, puteți lua unul dintre modelele existente de cvadcopters și dacă există abilități, este mai bine să rafinați parametrii cazului datorită celulelor care reduc greutate generală Dispozitive. Adevărat, este important să nu rearanjați aici, deoarece un caz cu vedere va fi ușor demolat de către vânt, cerând ajustarea corespunzătoare a pilotului. După imprimarea carcasei, puteți instala motoare și fire de lipit.

Rețineți că este de dorit să efectuați razele sau elicele din față pentru a efectua o altă culoare.

Acest lucru va permite să navigheze în spațiu și să înțeleagă întotdeauna unde partea din față a drone este de a le gestiona mai repede în zbor.

Dacă nu aveți acces la o imprimantă 3D, atunci alternativa va fi achiziționarea de raze deja făcute în unul dintre magazinele online. O altă opțiune va fi fabricarea locuințelor din remedii. De exemplu, un cadru poate fi făcut dintr-o bucată de placaj, iar țevile din plastic sunt potrivite pentru raze care țin motoarele.

Pasul 2. Arduino Connection

Conexiunea consiliului este efectuată în conformitate cu schema, dar în mod prestabilit trebuie să înțelegeți că Arduino este conectat prin contacte și dacă utilizați analogul unui alt producător, este important să verificați corectitudinea locației de contact. Acestea din urmă sunt marcate la fel de marcate, astfel încât să prevină erorile, să urmeze următoarea schemă:

• Vdd-3.3V;
• GND-GND;
• Int-digital2;
• SCL-A5;
• SDA-A4;
• Vio-GND.

Pentru a alimenta panourile MPU6050 Arduino, tensiunea este lăsată să utilizeze 3.3V, iar dacă este de 5V, va eșua. Pe multe plăci există o siguranță încorporată care protejează sistemul de înaltă tensiune, dar nu recomandăm riscul. De asemenea, pe tablă poate fi un contact al AD0 care este necesar să se conecteze la sol. Pentru a gestiona motoarele Arduino, poate fi necesară o tensiune mai mare, care poate fi îmbunătățită de tranzistori.

Pasul numărul 3. Schiță pentru Arduino.

După conectarea la Arduino, plăcile MPU-6050 trebuie să încarce schița codului de scanare i2C unde este introdus codul programului. Observăm că, în această etapă, va exista cel puțin o cunoaștere minimă în programarea pe Arduino, așa că în absența acestora merită să facem o mică pauză și să se ocupe de caracteristici.

Acum deschideți Monitorul Serial Arduino IDE (se află în secțiunea Instrumente din fila Monitoare Serial) și asigurați-vă că au fost conectate 9600. Dacă toți pașii anteriori au fost executați corect, dispozitivul I2C cu o adresă de 0x69 sau 0x68 atribuită înregistrate vor fi descoperite. Acum puteți descărca unul dintre schițe, care va procesa în mod constant informații de la accelerometru și giroscop. Pe Internet există multe astfel de schițe pentru Arduino, deci alegeți oricine, dar concentrați-vă pe feedback-ul utilizatorului. După descărcarea unei astfel de schițe, petreceți-o dezarhivându-l. Apoi mergeți din nou la Arduino IDE și mergeți la Sketch-Import Libraty-Adăugare Bibliotecă, unde trebuie să adăugați dosare cu schițele.

Acum, asigurați-vă că deschideți fișierul MPU6050_DMP6. Dacă ați fost atribuit o adresă de 0x69, atunci trebuie să vă dezbateți șirul după #Include, deoarece 0x68 este atribuit în mod implicit. În acest stadiu, pot fi deja obținute primele valori cu giroscop și accelerometru. Pentru a face acest lucru, descărcați programul și deschideți fereastra monitorului serial cu 115200 după instrucțiuni suplimentare.

După asamblarea cvadcopterului pe Arduino, va trebui să calibrați parametrii accelerometrului și giroscopului. Pentru a face acest lucru, este suficient să găsiți o suprafață plană plată și să puneți o taxă pe ea. Acum este suficient să rulați pentru calibrare, după care se înregistrează abaterile existente și sunt înregistrate în schița MPU6050_DMP6. Ele sunt suficiente pentru a vă înregistra o dată și pentru a salva (în viitor, ajustarea va fi necesară numai după eșecul datelor și nu va necesita o mulțime de timp).

Pasul 4. Instalarea programului Arduino și conexiune

Gestionarea motorii rămâne principala sarcină. Arduino Drone prezintă o mică tensiune și o ieșire curentă curentă, deci este necesar să se utilizeze tranzistoare pentru a conecta motoarele. Când este conectat, este necesar să rețineți că tranzistoarele trebuie să fie împământate, iar terenul de pe Arduino se conectează direct la terenul sursei de alimentare.

Acum puteți încerca să porniți motoarele care trebuie să se rotească în direcțiile corecte (2 la fiecare parte). Dacă acest lucru nu sa întâmplat, apoi comutați contactul motorului de la 5V la tranzistor, care îl va permite să înceapă rotirea în direcția opusă. În viitor, nu este necesar să se ajusteze direcția motoarelor, deoarece controlul cvadcopterului este efectuat prin schimbarea vitezei fiecăruia dintre ele.

Pe Internet puteți găsi mai multe programe Arduino., permițându-vă să stabilizați drone la un nivel constant în aer și apoi să conduceți controlul. Stabilizarea cvadrocopterului este efectuată folosind două controlere PID. Unul dintre ele este folosit pentru pitch (deviația nasului de drone în sus și în jos), iar cea de-a doua pentru rolă (deviație stânga și dreapta).

Reglarea PID implică utilizarea a trei intrări (poziția setată, ieșirea, măsurarea). Ieșirea este determinată de poziția și măsurătorile curente, iar regulatorul tinde să modifice acest indicator astfel încât rezultatul măsurătorului să corespundă poziției specificate. Pentru un dronă cu patru șuruburi, sunt utilizați doi controlori, fiecare dintre ele determină diferența de viteză de rotație a șuruburilor situate pe diagonală. Dacă este egal cu zero, atunci rola și pitch-ul vor fi absente.

Pasul numărul 5. Modificarea DRNA.

Cea mai mare problemă a acestor quadcopters rămân greutatea și costul lor. Puteți, desigur, să alegeți motoare mai puternice, dar este puțin probabil să dați un rezultat mult mai bun. Singura opțiune va fi alegerea în favoarea unităților de supape (fără perii). Potrivit lui caracteristici tehnice ei vor fi mult mai buni, dar este necesar utilizare suplimentară Controlere de viteză, care vor crește costul întregului design.

Pentru a reduce greutatea întregului drone, este mai bine să aplicați Arduino Uno datorită posibilității de a elimina cipul procesorului și de a instala pe protoboard. Va fi suficient pentru a câștiga aproximativ 30 de grame de greutate, care la scale similare sunt destul de bune. În plus, adevărul va avea nevoie de mai multe condensatori și, dacă nu există dorință de a deranja cu electronice suplimentare, puteți alege imediat Arduino Pro Mini.

Ce să acorde atenție?

Încercarea de a colecta drone cu mâinile pe Arizele ARDUINO se gândi complet pentru a scrie software.. Din acest gând, trebuie să scapi, în orice caz, în primele etape.

De exemplu, este acum suficientă soluții pentru gestionarea controlerului de zbor. Dacă vă decideți imediat să scrieți ceva propriu, atunci riscul de deteriorare a cvadrocopterului. Motivul este că matematica zborului este partea minimă a întregului cod al programului, iar o bună practică este necesară pentru a controla cvadcopterul fără un barometru și sistemul GPS (va fi mai ales necesar cu răspunsul Drone Arduino la managerii, care este aproape întotdeauna).

Este mult mai convenabil de a practica și de a afla programele existente, care vor înțelege în mod clar principiile muncii.

Dacă decideți să scrieți un program pentru controler cu propriile mâini, apoi pregătiți-vă pentru costuri temporare mari, care sunt nerezonabile în absența interesului academic relevant. În orice caz, programele și soluțiile disponibile pentru cvadcopters bazate pe Arduino pot efectua bine toate acțiunile standard (filmați video, fotografiere, zboară liber și pe sarcină).

Rezolvarea creării unui cvadrocopter pe Arduino, acordați atenție următoarelor sfaturi:

• Nu complicați primul design prin instalarea unei camere de acțiune. Sarcina ta rămâne de a crea un drone, care poate fi decolorat și să păstreze cu încredere în aer și să nu cadă la sol, să se descompună la primul zbor. Dacă ultimul se va întâmpla, puteți rupe cu ușurință acțiunea camerei și acestea sunt cheltuieli mari.
• Nu urmăriți o scară largă, deoarece prima dată este suficientă pentru a crea un mic muncitor Arduino Dron, peste designul căruia poate fi mai mult de lucru, îmbunătățirea și complicarea.
• Reduceți la un număr minim de elemente și conexiuni suplimentare, deoarece număr mare. Senzorii și tot felul de controlori nu măresc întotdeauna fiabilitatea drone în zbor. Este mult mai bine să creați un design de bază și să îl complicați treptat, adăugând noi caracteristici și capabilități. Va fi mult mai inteligent și va permite în viitor să proiecteze "specializați" drone.
• Dacă doriți să faceți un cvadcopter Arduino cu o cameră, atunci veți avea nevoie de un motiv pentru dimensiuni destul de mari, ceea ce reduce durabilitatea întregului design.

În final, observăm că programarea și crearea unui cvadrocopter bazată pe Arduino este un caz fascinant, dar un caz destul de complicat pentru începători, așa că nu vă reduceți mâinile dacă nu lucrați. Face pe Arduino Dron destul de adevărat toată lumea și va ajuta la masă pentru mai multe informatii Și videoclipul pe care îl puteți găsi cu ușurință pe Internet.

Quadcopter pe Arduino o face singur

În acest articol vom vorbi despre cvadcopters pe Arduino, avantajele și categoriile de prețuri.

Quadcopter cu caracteristici ale dispozitivului computerului.

În lumea modernă există o mare varietate de modele Quadcopter care sunt destinate utilizării în diferite scopuri. Ele nu sunt doar jucării că au fost percepute încă de la începutul apariției lor pe piața internă. Acum sunt dispozitive concepute pentru a efectua o varietate de tipuri de sarcini. Ele sunt folosite în multe cazuri pentru activități creative profesionale. Pentru ca cvadrocopterul să funcționeze corect, trebuie să fie echipat cu detalii suplimentare, pe lângă fundație. Pentru ca dispozitivul să poată controla utilizând telecomanda, este necesar să setați procesorul pe acesta și multe alte părți ale sistemului electronic. Astăzi, sunt prezentate un număr mare de procesoare, care sunt folosite pentru a crea cvadcopteruri de înaltă calitate și funcționale. Printre acestea se distinge Arduino. Este un procesor destul de puternic care permite cvadrocopterului să aibă anumite funcții ale unui dispozitiv de calculator.

Până în prezent, Quadcopter pe Arduino poate fi ușor achiziționat în orice magazin online, care este specializat în producția de astfel de dispozitive. Datorită acestui procesor, sunt create cele mai mari și mai puternice dispozitive. Ele sunt potrivite pentru a efectua cel mai mult sarcini diferite. Ele sunt, de asemenea, concepute pentru a face zboruri ordinare și pentru filmarea profesională. Mulțumiri procesor puternic Ei îndeplinesc cu ușurință toate sarcinile stabilite de utilizatori. Rata de schimb de date cu telecomandă este semnificativ crescută. În plus, video realizat în timp real este transmis instantaneu la dispozitive mobilecare sunt conectate la cvadcopter în acest moment. Trebuie remarcat faptul că dispozitivele de pe procesorul Arduino mulți utilizatori sunt colectați independent. Este disponibil în aproape fiecare magazin specializat.

Caracteristicile lui Quadrocopter pe Adruino.

Dispozitivele de pe Arduino sunt foarte populare deoarece sunt foarte convenabile de utilizat. Quadcopters de acest tip îndeplinesc rapid toate sarcinile livrate de utilizatori. Acest procesor are capacitatea de a obține un dispozitiv de înaltă calitate care se va bucura de caracteristici nelimitate și în timpul zborului normal și chiar în timpul procesului de fotografiere. Imaginile sunt obținute cu un nivel ridicat de rezoluție. Dispozitivele de pe munca Arduino sunt neîntrerupte. Datorită acestui procesor, dispozitivul în sine este capabil să-și îndeplinească activitatea pe o perioadă lungă de timp, iar sistemul său nu va eșua. Dispozitive On. versiuni recente Arduino nu sunt buget. Cu toate acestea, acest lucru permite utilizatorilor să obțină cvadcopteruri profesionale care vor fi rapid și fără întreruperi pentru a efectua toate sarcinile stabilite de consumatori. Acesta asigură funcționarea fiabilă a cvadrocopterului.

Ideea principală a proiectului este de a crea quadrocopter ieftinCare are algoritmul de stabilizare a alimentelor și a zborului pe Arduino.

În plus față de Arduino, avem nevoie de un giroscop / accelerometru și motoare de perie. Prezentul proiect nu abordează metodele de control al zborului asupra cvadrocopterului, dar pot adăuga cu siguranță. Costul acestui cvadrocopter este de aproximativ 60 de dolari.

Ce este un cvadrocopter?

Sunt sigur că majoritatea celor care citesc acest articol știu deja ce este un cvadrocopter. Dacă nu, aduc o scurtă descriere a acestor dispozitive minunate.

Quadcopterul este un dispozitiv care zboară cu patru "picioare", fiecare fiind instalat un motor cu o elice. Quadcopters sunt în mod inerent similare cu elicopterele, dar se mișcă, se întoarce, panta este asigurată de funcționarea sincronă a patru propulsoare. În plus, Quadcopters au un astfel de concept ca "pitch" ("pitch") - o întoarcere în jurul axei longitudinale. Pentru a stabiliza zborul de cvadrocopter, două elice se rotesc într-o singură direcție (în sensul acelor de ceasornic) și două în direcția opusă (în sens invers acelor de ceasornic). Datorită acestei oportunități - să atârnăm în aceeași poziție în aer, Quadcopters sunt utilizate în principal pentru fotografierea aerului și a videoclipurilor. Desigur, cvadcopters și alte dispozitive similare cu motoare multiple sunt utilizate în operațiunile de salvare, poliție, militară etc. Recent, costul componentelor pentru producția de cvadcopters a scăzut semnificativ și au fost făcute multe companii pentru producția lor. Cumpărați produsul finit nu va fi o problemă astăzi.

Deci, ați înregistrat deja un pic, ce este un cvadrocopter, să mergem la descriere scurta Procesul de fabricație.

Primul lucru care a fost făcut este: Googling Shopping în căutarea componentelor de care avem nevoie pentru fabricarea sa.

În majoritatea cazurilor, microcontrolerele sunt utilizate și motoarele fără perii (supape). În calitate de controler, sa decis să se folosească Arduino, deoarece este o platformă ideală în ceea ce privește prețul. Prima problemă care a apărut - motoarele fără perii. Amintiți-vă că ne concentrăm pe un buget de 60 de dolari. Și costul unui motor fără perii, care poate fi utilizat în designul nostru de cvadcopter, fluctuează în intervalul de 20 până la 60 de dolari! În plus, utilizarea acestor motoare implică instalarea de controlere suplimentare - SpeedControllers. A fost decis să utilizați motoarele de perie. Dimensiunile cvadrocopterului nostru sunt mici, astfel încât motoarele au fost achiziționate cu un cuplu relativ mic. Google a sugerat că există cvadcopters cu unități similare. Motoarele găsite pot ridica până la 55 de grame de greutate, ceea ce este destul de potrivit. Următorul pas este rezolvarea problemelor de stabilizare a motoarelor folosind giroscoape și accelerometre. Un giroscop este un dispozitiv care utilizează gravitatea pământului pentru a determina unghiul de înclinare (orientare) în spațiu. Designul clasic al giroscopului constă dintr-un disc rotativ liber, numit rotor. Rotorul este instalat pe axa, care este situat în centrul unei roată mai mari și mai stabile. La rotirea axei, rotorul rămâne într-o stare statică, care corespunde centrului de greutate. Accelerometrul este un dispozitiv compact utilizat pentru măsurarea accelerației. Când obiectul iese din starea de odihnă (începe să se miște), accelerometrul rezolvă vibrațiile care apar cu această mișcare. Cristalele microscopice sunt utilizate în accelerometre care generează tensiune la lovire. Această tensiune este îndepărtată și se formează valoarea accelerației. Acești doi senzori sunt obligați în cvadcopter. Se bazează pe mărturia lor că semnalul de control este generat care reglează viteza de rotație a motoarelor pentru a furniza ruloul, deplasarea sau stabilizarea cvadcopterului nostru.

Noduri necesare, detalii și echipamente

Pentru proiectul Avadrocopter cu Control Arduino, vom avea nevoie de:

• - Fire;
• - bateriile de litiu la 3,7 V;
• - tranzistor: Uln2003a Darlington Transistor (puteți lua un tranzistor care acceptă încărcături și multe altele);
• - motoare: 0820 motoare de bază;
• - Microcontroler: Arduino Uno;
• - Accelerometru / Gyro: placă MPU-6050 (versiune ieftină și furioasă a tipului "Toate într-unul");
• - imprimanta 3D sau accesul la acesta pentru imprimarea părților de design Quadcopter;
• - Instrumente (inclusiv fier de lipit și capacitatea de ao folosi!).

• Cumpărați bateriile de litiu 3.7 V (aveți grijă, printre produsele propuse de care aveți nevoie pentru a găsi exact potrivite pentru dvs.!);

3-D Quadcopter Piese Imprimare

Unul dintre primii pași este de a crea un cadru al cvadcopterului nostru. Sa decis să mergeți de-a lungul modului în care este cea mai mică rezistență și imprimați un cadru pe o imprimantă 3D. În plus față de simplitatea fabricării, un cadru, tipărit pe o imprimantă 3D, se dovedește destul de ușor datorită tipăririi "fagurelor". Detaliile au fost proiectate în SolidWorks. Mai jos sunt toate modelele solide. Toate acestea pot descărca în siguranță și le pot trimite pentru a imprima. Detaliile sunt salvate în format.stl. Dacă doriți, vă puteți simți liber să perfecționați și să modificați folosind aceleași solid. Modelele parametrice, astfel încât, dacă decideți să utilizați alte motoare, este suficient să schimbați pur și simplu mai mulți parametri în model și veți primi un cadru gata pentru dvs. dimensiuni Quadcopter.

Ca rezultat, veți obține ceva de genul acesta:

Ajustarea unui accelerometru-giroscop (I2C)

Acest exemplu a folosit cardul MPU6050 de la Sparkfun. Pe Amazon costă aproximativ 10 dolari, funcționează bine. China similară pe Aliexpress sau eBay oferă astfel de taxe la un preț de 5 dolari. De asemenea, funcționează excelent.

Ce este i2c?

Pe plăci de accelerometru simplu, totul este logic și clar: conține ieșiri analogice separate pentru axele X, Y și Z. Fiecare ieșire corespunde unei axe separate a accelerometrului. Dacă vă uitați la taxa cu I2C, veți înțelege că totul este oarecum confuz. I2C este un standard de schimb de date, în care sunt transmise cantități mari de informații utilizând impulsuri logice digitale în loc de ieșiri analogice. MPU6050 vă oferă 6 axe controlate (3 pentru giroscop și 3 pentru accelerometru). Dacă ar fi toate analogice, ar trebui să folosim toate porturile analogice pe Arduino Uno. Cu protocolul I2C, folosim mult mai puțin contacte pentru conectare.

Circuitul de conectare Arduino

Diagrama de conectare a plăcii MPU6050 este prezentată mai jos. Rețineți că biblioteca pentru Arduino implică utilizarea acestor contacte. De regulă, chiar dacă aveți o taxă de la un alt producător, contactele sunt desemnate la fel, prin urmare, schema de conectare rămâne aceeași.

Dacă alegeți dintre 5 V, placa poate fi răsfățată, deci aveți grijă și utilizați că 3,3 V. Pe unele plăci MPU6050 există un regulator de tensiune care efectuează rolul unei siguranțe, dar nu merită riscurile oricum. Dacă bordul dvs. este contactat AD0, acesta trebuie să fie conectat la sol (GND). În cazul nostru, contactul Vio este conectat la AD0 de pe tablă în sine, deci nu este necesar să conectați AD PIN AD0.

Schiță pentru Arduino.

În acest stadiu, veți avea nevoie de cunoștințe despre Programarea Arduino. Dacă nu înțelegeți ceva, opriți-vă în acest moment și încercați să vă dați seama. Explicațiile de mai jos vă vor ajuta cu multe întrebări, dar este imposibil să descrieți toate nuanțele posibile.

După ce ați conectat MPU-6050 la Arduino, activați-l și descărcați schița codului scanerului I2C.

Copiați codul programului, introduceți-l într-o schiță goală și rulați. Deschideți Monitorul Serial Arduino IDE (Instrumente-\u003e Monitor Serial) și asigurați-vă că sunteți conectat la 9600 (stânga jos).

Dacă sunteți făcut cu toții corect, dispozitivul I2C trebuie detectat și adresa este 0x68 IL 0x69. Noteaza. Dacă apar erori, verificați conexiunea.

Acum trebuie să descărcați schița, care procesează informații de la accelerometru / giroscop. Non-rețea plimbă nici o versiune a acestor schițe, vă recomandăm să utilizați acest lucru. După ce faceți clic pe link, faceți clic pe "Descărcați ZIP". După salt, dezarhivați arhiva. Apoi, Deschidere Arduino IDE. Mergeți la Sketch-\u003e Import Bibliotecă -\u003e Adăugare bibliotecă. Va trebui să adăugați ambele foldere: i2cdev și mpu6050.

După ce ați instalat bibliotecile, deschideți fișierul MPU6050_DMP6 (MPU6050 -\u003e exemple). Vă recomand să o vizualizați, chiar dacă nu sunteți în mod special orientat în cod. Dacă ați atribuit adresa 0x69, trebuie să vă desființați o linie în partea de sus a codului (după #Include), deoarece implicit este 0x68. Acum programul trebuie să fie compilat.

Încărcați programul, deschideți fereastra monitorului serial (de data aceasta de la 115200) și urmați instrucțiunile. Felicitări, deoarece acum a trebuit să obțineți valori de la accelerometru / giroscop prin Arduino!

Acum, executați difuzorul pentru calibrare, care poate fi descărcat aici: MPU6050_Calibration.ino (din nou, portul implicit 0x68 este instalat, dar îl puteți schimba). Notați datele de deviere (offset) veți primi. Veți utiliza aceste date în schița MPU6050_DMP6 (și în următorul program pentru Quadcopter).

Acum aveți o lucrare, utilă necondiționată, accelerometru / giroscop.

Conectați-vă la Arduino.

Accelerometrul de conectare pe care l-am revizuit. Următorul pas este forțarea lui Arduino pentru a conduce motoarele. Arduino Board. Oferă o valoare mică a valorii curente și de tensiune pe ieșire, astfel încât să conectați motoarele direct la ieșirile digitale ale plăcii, folosim tranzistoare pentru tensiunea "câștig".

Să începem asamblarea ciocanului electric. În acest stadiu, vom avea nevoie de Arduino, Motors, tranzistori (placă de circuit și conectori). Diagrama conexiunii este prezentată mai jos în cadrul explicațiilor text necesare. Conectați cele patru ieșiri PWM (marcate pe semnul Arduino ~) la tranzistor, așa cum se arată în figuri. După aceea, conectați conectorul la motorul care este conectat la sursa de alimentare. Premisele cvadrocopterului au fost folosite sursa de alimentare de 5 B, dar bateria 3-5 V.

Asigurați-vă că tranzistoarele sunt împământate, iar terenul de pe Arduino este conectat la sol de la sursa de alimentare. Asigurați-vă că rotoarele motorului se rotesc în direcția corectă (trebuie să furnizeze un cvadrocopter, mai degrabă decât să se rostogolească). Dacă comutați contactul cu motor cu 5 V la tranzistor, rotorul motorului va începe să se rotească în direcția opusă. După configurație, rotația motoarelor nu va trebui să schimbe direcția. Vom schimba viteza.

După pornirea accelerometrului și verificați-o, trebuie să instalați totul pe Protoboarard (puteți utiliza o placă de circuite pentru a ataca șinele pentru a instala pe Arduino. Puteți merge pe o cale mai elegantă și achiziționați Proto Shield). Nu trebuie să lipiți tranzistorul pe taxa de prototipare. Este mai bine să utilizați un soclu cu contacte pentru el, astfel încât să îl puteți înlocui în orice moment.

În cazul nostru, am lipit accelerometrul la bord și numai după aceea au fost calibrați. Dar practica arată că nu este în întregime drept. Pentru a crește acuratețea mărturiei unui giroscop / accelerometru, este mai bine să calibrați mai întâi pe o suprafață plană și numai apoi să lipiți.

Puteți citi despre regulamentul PID pe Wiki, dacă nu sunteți familiarizat cu aceste regulatoare. Clasa PID pentru Arduino utilizează trei intrări: punct de referință, măsurare și ieșire. Ieșirea depinde de poziția și măsurătorile curente. Controlerul PID încearcă să schimbe ieșirea astfel încât măsurătorile să corespundă poziției specificate. O matematică interesantă este folosită în algoritm. Algoritmul de control PID încearcă să lucreze astfel încât valorile să rămână cât mai mult posibil.

În algoritmul nostru de stabilizare, sunt utilizați doi controlori PID: unul pentru pitch și celălalt pentru rolă. Diferența în viteza de rotație a elicelor 1 și 2 va fi aceeași cu diferența de viteză a elicelor 3 și 4. similare cu perechile de 1,3 și 2.4. După aceasta, controlerul PID modifică diferența de viteză, retragerea pasului și ruloul la zero.

Nu uitați să verificați ce pini digitali cu Arduino merg la motor și, în consecință, schimbați schița.

Modernizarea ulterioară a cvadrocopterului pe Arduino

Principalele probleme cu cvadrocopterul mic este costul și greutatea acestuia. Puteți căuta motoarele din ce în ce mai puternice, dar nu își va îmbunătăți în special caracteristicile. Ce puteți ajuta cu adevărat, (dacă sunteți gata să dați mai mulți bani) - acestea sunt motoare fără perii (supape). Conform caracteristicilor, ele sunt o ordine de mărime mai bună, dar este necesar să se folosească controlerele de viteză, ceea ce va face ca Quadcopter să fie mai scump.

Pentru a reduce greutatea structurii, este cel mai bine să utilizați Arduino Uno, deoarece acest model al controlerului poate fi eliminat cipul "cusut" al microprocesorului și îl instalați direct la protoboarul dvs. Ca rezultat, veți câștiga aproximativ 30 de grame de greutate, care este destul de câteva astfel de scale. În plus, va trebui să utilizați mai multe condensatori etc. Sau cum opțiune alternativăPuteți folosi Arduino Pro Mini.

Programul pentru Arduino, care este scris și prezentat în secțiunea anterioară, poate fi ușor extins și îmbogățit cu funcționalitate suplimentară. Cel mai important lucru este că, în acest stadiu, cvadrocopterul poate stabiliza automat zborul. Dacă doriți să configurați telecomandăPuteți să vă uitați în direcția transmițătorilor / receptorului sau modulelor Bluetooth. În general, aveți acum baza, iar spațiile pentru modernizarea ulterioară sunt și mai mult.

Lăsați comentariile, întrebările și partajarea experienta personala de mai jos. Noi idei și proiecte sunt adesea născute în discuție!