გზამკვლევი, რომელსაც ვისურვებდი არდუინოს თვითმფრინავის მშენებლობისას: 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ეს დოკუმენტი არის ერთგვარი "როგორ ვიხელმძღვანელო" დახრილი დოკუმენტაცია, რომელიც გადის იმ პროცესში, როდესაც დამჭირდა კონცეფციების გააზრება, რათა მივაღწიო ჩემს მიზანს, აეშენებინა მარტივი კვადროკოპტერი, რომლის კონტროლიც მობილური ტელეფონიდან შემეძლო.

ამ პროექტის განსახორციელებლად მინდოდა წარმომედგინა რა არის დრონი რეალურად, ჩემს შემთხვევაში კვადკოპტერი, ამიტომ დავიწყე კვლევის გაკეთება. მე ვუყურე უამრავ YouTube ვიდეოს, წავიკითხე რამოდენიმე სტატია და Insructible გვერდები და ეს არის ის, რაც მივიღე.

არსებითად თქვენ შეგიძლიათ დრონი ორ ნაწილად გაყოთ. მე მას "ფიზიკური" და "მაკონტროლებელი" ვუწოდე. ფიზიკური არსებითად არის ყველაფერი, რაც დაკავშირებულია მექანიკასთან, რომელიც უპილოტო თვითმფრინავს აფრენს. ეს არის ძრავა, ჩარჩო, ბატარეა, პროპელერები და სხვა ყველაფერი, რაც ფიზიკურად აძლევს თვითმფრინავს ფრენის უნარს.

კონტროლერი არსებითად არის ფრენის კონტროლერი. რა აკონტროლებს ფიზიკურს ისე, რომ თვითმფრინავმა შეძლოს მთლიანი ერთეულის ფრენა დაცემის გარეშე. არსებითად მიკროკონტროლი, პროგრამული უზრუნველყოფა და სენსორები, რომლებიც მას ეხმარებიან მისი საკისრების სამკუთხედში. ამრიგად, მთლიანი თვითმფრინავის ქონა, მჭირდებოდა კონტროლერი და რამოდენიმე ფიზიკური ნაწილი, რათა კონტროლერმა "გააკონტროლოს".

მარაგები

პროექტის ბიუჯეტი: $ 250

ვადები: 2 კვირა

ყიდვის საგნები:

• ფიზიკური ჩარჩო 20 დოლარი
• პირები $ 0 (მოყვება ჩარჩო)
• ბატარეის პაკეტი 25 დოლარი
• ESC (ელექტრონული სიჩქარის კონტროლერები) $ 0 (მოყვება ძრავები)
• ძრავები 70 დოლარი

ფრენის კონტროლერი

• არდუინო ნანო 20 დოლარი
• Arduino USB კაბელი 2 დოლარი
• Bluetooth მოდული (HC-05) 8 $
• 3 მმ LED და 330 Ohm რეზისტორები და მავთულები 13 $
• GY-87 (ამაჩქარებელი, გიროსკოპი) $ 5
• პროტოტიპის დაფა 10 დოლარი
• მამაკაცი და ქალი თავები 5 დოლარი

სხვა

• შედუღების ნაკრები 10 დოლარი
• მულტიმეტრი 20 დოლარი

მინდოდა სიამოვნება მიმეღო ამ პროექტის მშენებლობაში, როგორც ინჟინერი, ამიტომ შევიძინე სხვა ნივთები, რომლებიც არ მჭირდებოდა.

სულ: $ 208

ნაბიჯი 1: ჩემი საწყისი გამოცდილება

ჩემი ყველა კომპონენტის ყიდვის შემდეგ, მე ყველაფერი ერთად შევაჯამე და შემდეგ ვცადე თვითმფრინავის გაშვება, Multiwii– ს გამოყენებით (გადადით პროგრამულ უზრუნველყოფაზე, რომელსაც ბევრი წვრილმანი თვითმფრინავის საზოგადოება იყენებს), თუმცა სწრაფად მივხვდი, რომ ბოლომდე არ მესმოდა რა ვაკეთებდი, რადგან ბევრი შეცდომა იყო და წარმოდგენა არ მქონდა როგორ გამოვასწორო ისინი.

ამის შემდეგ გადავწყვიტე თვითმფრინავის დაშლა და თითოეული კომპონენტის ნაწილაკი ნაწილის გაგება და მისი აღმშენებლობა ისე, რომ მე სრულად მესმოდა ყველაფერი, რაც ხდებოდა.

მომდევნო სექციებში მე გავდივარ თავსატეხის შეჯვარების პროცესს. მანამდე მოდით მივიღოთ სწრაფი მიმოხილვა.

ფიზიკური

ფიზიკურად, ჩვენ უნდა გვქონდეს: ჩარჩო, პროპელერები, ბატარეა და ესკი. მათი გაერთიანება საკმაოდ ადვილი იქნება. ამ ნაწილების გასაგებად და რომელი უნდა მიიღოთ, შეგიძლიათ ეწვიოთ ამ ბმულს. ის განმარტავს რა უნდა იცოდეთ თითოეული ჩამოთვლილი ნაწილის ყიდვისას. ასევე უყურეთ ამ Youtube ვიდეოს. ეს დაგეხმარებათ, თუ ნაწილების ერთმანეთთან შეხორცებაში ხართ.

ნაბიჯი 2: მინიშნებები ფიზიკური ნაწილების გაყრისა და გამართვის შესახებ

პროპელერები და მოტორსი

• იმის შესამოწმებლად არის თუ არა თქვენი პროპელერები სწორი ორიენტაციისას (გადატრიალებულია თუ არა), როდესაც მათ ძრავით მითითებული მიმართულებით ატრიალებთ (ძრავების უმეტესობას აქვს ისრები, რომლებიც აჩვენებს, როგორ უნდა დატრიალდეს), თქვენ უნდა იგრძნოთ ნიავი პროპელერების ქვეშ და არა ზემოთ რა
• ხრახნები საპირისპირო პროპელერებზე უნდა იყოს იგივე ფერი.
• მიმდებარე პროპელერების ფერი უნდა იყოს იგივე.
• ასევე დარწმუნდით, რომ თქვენ მოათავსეთ ძრავები ისე, რომ ისინი ბრუნავდნენ ისევე როგორც ზემოთ მოცემულ სურათზე.
• თუ თქვენ ცდილობთ გადაატრიალოთ ძრავის მიმართულება, უბრალოდ შეცვალეთ მავთულები საპირისპირო ბოლოებში. ეს შეცვლის ძრავის მიმართულებას.

ბატარეა და სიმძლავრე

• თუ რაიმე მიზეზით რაღაცები ბრწყინავს და ვერ ხვდებით რატომ, ეს სავარაუდოდ იმიტომ ხდება, რომ პოზიტიური და უარყოფითი მხარეები გაქვთ გაცვლილი.
• თუ არ ხართ დარწმუნებული როდის დატენოთ ბატარეები, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ვოლტმეტრი ძაბვის შესამოწმებლად. თუ ის უფრო დაბალია ვიდრე აკუმულატორის სპეციფიკაციები ამბობენ, მაშინ მისი დატენვაა საჭირო. გადახედეთ ამ ბმულს თქვენი ბატარეების დატენვის შესახებ.
• LIPO ბატარეების უმეტესობას არ მოყვება ბატარეის დამტენი. თქვენ ყიდულობთ მათ ცალკე.

ნაბიჯი 3: Arduino კონტროლერი

ეს უდავოდ არის ამ პროექტის ყველაზე რთული ნაწილი. ძალიან ადვილია კომპონენტების აფეთქება და გამართვა შეიძლება იყოს უკიდურესად იმედგაცრუებული, თუ არ იცი რას აკეთებ. ასევე ამ პროექტში მე ვაკონტროლებდი ჩემს თვითმფრინავს bluetooth- ის და პროგრამის გამოყენებით, რომელსაც მე გაჩვენებთ როგორ ავაშენოთ. ამან განსაკუთრებით გაართულა პროექტი, რადგან გაკვეთილების 99% იყენებს რადიოს კონტროლერებს (ეს არ არის ფაქტი), მაგრამ არ ინერვიულოთ, მე თქვენთვის იმედგაცრუება განვიცადე.

რჩევები სანამ დაიწყებ ამ მოგზაურობას

• გამოიყენეთ პურის დაფა სანამ დაამთავრებთ თქვენს მოწყობილობას PCB- ზე. ეს საშუალებას გაძლევთ მარტივად შეიტანოთ ცვლილებები.
• თუ თქვენ ინტენსიურად გამოსცადეთ კომპონენტი და ის არ მუშაობს, ის ალბათ არ მუშაობს!

• შეხედეთ ძაბვებს, რომელსაც შეუძლია გაუმკლავდეს მოწყობილობა სანამ შეაერთებთ მას!

  • არდუინოს შეუძლია გაუმკლავდეს 6 -დან 20 ვ -მდე, მაგრამ შეეცადეთ დაიხუროთ ის 12 ვ -ზე, რომ არ ააფეთქოთ. თქვენ შეგიძლიათ წაიკითხოთ მეტი მისი მახასიათებლების შესახებ აქ.
  • HC-05 შეუძლია 5V– მდე გაძლება, მაგრამ ზოგიერთი ქინძისთავები მუშაობს 3.3V– ზე, ასე რომ ფრთხილად იყავით. ამაზე მოგვიანებით ვისაუბრებთ.
  • IMU (GY-521, MPU-6050) ასევე მუშაობს 5V– ზე.
• ჩვენ ვიყენებთ RemoteXY– ს ჩვენი აპლიკაციის შესაქმნელად. თუ გსურთ მისი აწყობა iOS მოწყობილობაზე, თქვენ უნდა გამოიყენოთ განსხვავებული Bluetooth მოდული (HM-10). ამის შესახებ მეტი შეგიძლიათ შეიტყოთ RemoteXY ვებსაიტზე.

იმედია წაიკითხეთ რჩევები. ახლა მოდით შევამოწმოთ თითოეული კომპონენტი, რომელიც იქნება კონტროლერის ნაწილი ცალკე.

ნაბიჯი 4: MPU-6050

ამ მოწყობილობას აქვს გიროსკოპი და ამაჩქარებელი, ასე რომ არსებითად ის გეუბნებათ აჩქარებას მიმართულებით (X, Y, Z) და კუთხის აჩქარებას ამ მიმართულებით.

ამის შესამოწმებლად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ სამეურვეო პროგრამა, შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს სამეურვეო Arduino ვებსაიტზე. თუ ის მუშაობს, თქვენ უნდა მიიღოთ აქსელერომეტრისა და გიროსკოპის მნიშვნელობების ნაკადი, რომელიც იცვლება დახრის, ბრუნვისა და დაჩქარებისას. ასევე, შეეცადეთ შეცვალოთ და მოახდინოთ მანიპულირება კოდით, რათა იცოდეთ რა ხდება.

ნაბიჯი 5: HC-05 Bluetooth მოდული

თქვენ არ გჭირდებათ ამ ნაწილის გაკეთება, მაგრამ მნიშვნელოვანია, რომ შეძლოთ AT რეჟიმში გადასვლა (პარამეტრების რეჟიმი), რადგან თქვენ სავარაუდოდ მოგიწევთ მოდულის ერთ -ერთი პარამეტრის შეცვლა. ეს იყო ერთ -ერთი ყველაზე იმედგაცრუებული ნაწილი ამ პროექტის შესახებ. მე იმდენი კვლევა ჩავატარე იმის გასარკვევად, თუ როგორ უნდა ჩავრთო ჩემი მოდული AT რეჟიმში, რადგან ჩემი მოწყობილობა არ პასუხობდა ჩემს ბრძანებებს. 2 დღე დამჭირდა იმის დასადგენად, რომ ჩემი მოდული გატეხილი იყო. მე სხვა შევუკვეთე და იმუშავა. გადახედეთ ამ გაკვეთილს AT რეჟიმში შესვლის შესახებ.

HC-05 მოდის სხვადასხვა სახის, არის რამდენიმე ღილაკით და ზოგი გარეშე და ყველა სახის დიზაინის ცვლადი. ერთი ის, რაც მუდმივია, არის ის, რომ მათ აქვთ "პინ 34". გადახედეთ ამ გაკვეთილს.

ის რაც უნდა იცოდე

• AT რეჟიმში გადასასვლელად, უბრალოდ გამართეთ 5V ბლუთუს მოდულის 34 -ის ჩასამაგრებლად, სანამ მას ელექტროენერგიას დაუკავშირებთ.
• შეაერთეთ პოტენციური გამყოფი მოდულის RX პინთან, რადგან ის მუშაობს 3.3 ვ. თქვენ კვლავ შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი 5 ვ -ზე, მაგრამ შეიძლება გაანადგუროთ ეს პინი, თუ რამე არასწორედ წავა.
• თუ თქვენ იყენებთ პინ 34 – ს (ღილაკის ნაცვლად ან სხვა გზით, რაც ინტერნეტში იპოვეთ), მოდული დააყენებს bluetooth– ის ბადის სიჩქარეს 38400 – მდე. ამიტომაც ზემოთ მოცემულ სამეურვეო ბმულზე არის კოდის ხაზი, რომელიც ამბობს:

BTSerial.begin (38400); // HC-05 ნაგულისხმევი სიჩქარე AT ბრძანებაში მეტი

თუ მოდული ჯერ კიდევ არ პასუხობს "OK" - ით, სცადეთ გადართოთ tx და rx ქინძისთავები. Ეს უნდა იყოს:

Bluetooth => Arduino

RXD => TX1

TDX => RX0

თუ ეს მაინც არ მუშაობს, შეარჩიეთ კოდის ქინძისთავების შეცვლა სხვა არდუინოს პინებით. შეამოწმეთ, თუ ის არ მუშაობს შეცვალეთ tx და rx ქინძისთავები, შემდეგ კვლავ შეამოწმეთ

პროგრამული უზრუნველყოფა სერიული BTSerial (10, 11); // RX | TX

შეცვალეთ ზემოთ ხაზი. შეგიძლიათ სცადოთ RX = 2, TX = 3 ან ნებისმიერი სხვა სწორი კომბინაცია. თქვენ შეგიძლიათ გადახედოთ Arduino პინის ნომრებს ზემოთ მოცემულ სურათზე.

ნაბიჯი 6: ნაწილების დაკავშირება

ახლა, როდესაც დარწმუნებული ვართ, რომ ყველაფერი მუშაობს, დროა დავიწყოთ მათი გაერთიანება. თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ ნაწილები ისე, როგორც ნაჩვენებია წრეში. მე მივიღე ეს Electronoobs– დან. ის ნამდვილად დამეხმარა ამ პროექტში. იხილეთ მისი პროექტის ვერსია აქ. თუ თქვენ მიჰყვებით ამ სახელმძღვანელოს, თქვენ არ უნდა ინერვიულოთ მიმღების კავშირებზე: input_Yaw, input_Pitch და ა.შ. ეს ყველაფერი დამუშავდება bluetooth– ით. ასევე, დააკავშირეთ bluetooth ისე, როგორც წინა განყოფილებაში გავაკეთეთ. ჩემი tx და rx ქინძისთავები ცოტა უბედურებას მაყენებდა, ამიტომ არდუინოს გამოვიყენე:

RX როგორც 2, და TX როგორც 3, ჩვეულებრივი ქინძისთავების ნაცვლად. შემდეგი, ჩვენ დავწერთ მარტივ პროგრამას, რომელიც გავაგრძელებთ გაუმჯობესებას, სანამ არ მივიღებთ საბოლოო პროდუქტს.

ნაბიჯი 7: RemoteXY- ის სილამაზე

ყველაზე დიდხანს ვფიქრობდი მოსახერხებელ დისტანციური აპლიკაციის შესაქმნელად მარტივ გზაზე, რომელიც მაიძულებდა თვითმფრინავის კონტროლს. ადამიანების უმეტესობა იყენებს MIT აპლიკაციის გამომგონებელს, მაგრამ ინტერფეისი არ არის ისეთი ლამაზი, როგორც მე მსურს და მე ასევე არ ვარ ხატოვანი პროგრამირების ფანი. მე შემეძლო მისი შემუშავება Android Studio– ს გამოყენებით, მაგრამ ეს იქნებოდა ძალიან ბევრი სამუშაო. მე ძალიან აღფრთოვანებული ვიყავი, როდესაც ვიპოვე გაკვეთილი RemoteXY– ის გამოყენებით. აქ არის ბმული ვებსაიტზე. მისი გამოყენება ძალიან მარტივია და დოკუმენტაცია ძალიან კარგია. ჩვენ შევქმნით მარტივ ინტერფეისს ჩვენი დრონისთვის. თქვენ შეგიძლიათ მოაწყოთ თქვენი სურვილისამებრ. უბრალოდ დარწმუნდით, რომ იცით რას აკეთებთ. მიჰყევით ინსტრუქციას აქ.

მას შემდეგ რაც დაასრულებთ, ჩვენ შევასწორებთ კოდს ისე, რომ შევძლოთ შეცვალოთ საჰაერო ხომალდი ჩვენს კოპტერზე. დაამატეთ სტრიქონები, რომლებიც შეიცავს / **** ნივთებს, რაც უნდა გააკეთოთ და რატომ *** / თქვენს კოდს.

თუ ის არ არის შედგენილი, დარწმუნდით, რომ გადმოწერილი გაქვთ ბიბლიოთეკა. ასევე გახსენით ესკიზის მაგალითი და შეადარეთ რა აქვს მას რაც თქვენსას არა აქვს.

////////////////////////////////////////////////// RemoteXY მოიცავს ბიბლიოთეკა // /////////////////////////////////////////////

// RemoteXY აირჩიეთ კავშირის რეჟიმი და ჩართეთ ბიბლიოთეკა

#განსაზღვრეთ REMOTEXY_MODE_HC05_SOFTSERIAL

#ჩართეთ #ჩართეთ #ჩართეთ

// RemoteXY კავშირის პარამეტრები

#განსაზღვრეთ REMOTEXY_SERIAL_RX 2 #განსაზღვრეთ REMOTEXY_SERIAL_TX 3 #განსაზღვრეთ REMOTEXY_SERIAL_SPEED 9600

// პროპელერები

Servo L_F_prop; სერვო L_B_პროპი; Servo R_F_prop; Servo R_B_prop;

// RemoteXY კონფიგურაცია

#პრაგმის პაკეტი (ბიძგი, 1) uint8_t დისტანციური XY_CONF = {255, 3, 0, 0, 0, 61, 0, 8, 13, 0, 5, 0, 49, 15, 43, 43, 2, 26, 31, 4, 0, 12, 11, 8, 47, 2, 26, 129, 0, 11, 8, 11, 3, 17, 84, 104, 114, 111, 116, 116, 108, 101, 0, 129, 0, 66, 10, 7, 3, 17, 80, 105, 116, 99, 104, 0, 129, 0, 41, 34, 6, 3, 17, 82, 111, 108, 108, 0}; // ეს სტრუქტურა განსაზღვრავს თქვენი საკონტროლო ინტერფეისის სტრუქტურის ყველა ცვლადს {

// შეყვანის ცვლადი

int8_t ჯოისტიკი_ x; // -100..100 x- კოორდინირებული ჯოისტიკის პოზიცია int8_t Joystick_y; // -100..100 y- კოორდინირებული ჯოისტიკის პოზიცია int8_t ThrottleSlider; // 0..100 სლაიდერის პოზიცია

// სხვა ცვლადი

uint8_t დაკავშირება_დროშა; // = 1 თუ მავთული უკავშირდება, სხვა = 0

} დისტანციური XY;

#პრაგმის პაკეტი (პოპ)

/////////////////////////////////////////////

// END RemoteXY მოიცავს // ///////////////////////////////////////// /

/********** დაამატეთ ეს ხაზი, რომ შეინარჩუნოთ გრუნტის მნიშვნელობა **************/

int input_THROTTLE;

void setup () {

დისტანციური XY_Init ();

/********** მიამაგრეთ ძრავები ქინძისთავებზე შეცვალეთ ღირებულებები, რომლებიც შეესაბამება თქვენ **************/

L_F_prop.attach (4); // მარცხენა წინა ძრავა

L_B_prop.attach (5); // მარცხენა უკანა ძრავა R_F_prop.attach (7); // მარჯვენა წინა ძრავა R_B_prop.attach (6); // მარჯვენა უკანა ძრავი

/************* თავიდან აიცილეთ esc პროგრამირების რეჟიმში შესვლა ********************

L_F_prop.writeMicroseconds (1000); L_B_prop.writeMicroseconds (1000); R_F_prop.writeMicroseconds (1000); R_B_prop.writeMicroseconds (1000); დაგვიანება (1000);

}

ბათილი მარყუჟი () {

დისტანციური XY_Handler ();

/****** დაადგინეთ გროვის მნიშვნელობა, რომელსაც მიიღებთ აპლიკაციიდან 1000 და 2000 – მდე, რაც არის ESC– ების უმრავლესობის მნიშვნელობები *********/

input_THROTTLE = რუკა (RemoteXY. ThrottleSlider, 0, 100, 1000, 2000);

L_F_prop.writeMicroseconds (input_THROTTLE);

L_B_prop.writeMicroseconds (input_THROTTLE); R_F_prop.writeMicroseconds (input_THROTTLE); R_B_prop.writeMicroseconds (input_THROTTLE); }

ნაბიჯი 8: ტესტირება

თუ თქვენ ყველაფერი სწორად გააკეთეთ, თქვენ უნდა შეგეძლოთ შეამოწმოთ თქვენი ხელთათმანები გაზქურის ზემოთ და ქვემოთ გადაწევით. დარწმუნდით, რომ გააკეთეთ ეს გარეთ. ასევე არ შეინარჩუნოთ პროპელერები, რადგან ეს გამოიწვევს კოპტერის გადახტომას. ჩვენ ჯერ არ დაგვიწერია კოდი მისი დაბალანსების მიზნით, ასე რომ, ეს იქნება ცუდი იდეა, რომ ეს შეამოწმოთ პროპელერებთან ერთად! მე ეს მხოლოდ იმიტომ გავაკეთე.

დემონსტრაცია მხოლოდ იმის საჩვენებელია, რომ ჩვენ უნდა შეგვეძლოს გავაკონტროლოთ დანამატი. თქვენ შეამჩნევთ, რომ ძრავები დუნდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ESC– ები არ არის დაკალიბრებული. ამის გასაკეთებლად, გადახედეთ ამ Github გვერდზე მოცემულ ინსტრუქციას. წაიკითხეთ ინსტრუქციები, გახსენით ESC-Calibration.ino ფაილი და მიჰყევით ამ ინსტრუქციას. თუ გსურთ გაიგოთ რა ხდება, გადახედეთ Electronoobs– ის ამ გაკვეთილს.

სანამ პროგრამას გაუშვებთ, დარწმუნდით, რომ დრონი სტრინგებით მიამაგრეთ, რადგან ის სრული დატენვით გაივლის. ასევე დარწმუნდით, რომ პროპელერები ჩართული არ არის. ჩემი მხოლოდ იმიტომ დავტოვე, რომ ნახევრად გიჟი ვარ. ნუ დატოვებთ თქვენს პროპელერებს !!! ეს დემონსტრაცია ნაჩვენებია მეორე ვიდეოში.

ნაბიჯი 9: მე ვმუშაობ კოდზე. დაასრულებს სასწავლო ინსტრუქციას რამდენიმე დღეში

უბრალოდ მინდოდა დავამატო, რომ თუ თქვენ იყენებთ ამ გაკვეთილს და ელოდებით ჩემზე, მე მაინც ვმუშაობ მასზე. უბრალოდ სხვა რამ მოხდა ჩემს ცხოვრებაში, რაზეც მეც ვმუშაობ, მაგრამ არ ინერვიულო მალე გამოვაქვეყნებ. ვთქვათ, ბოლომდე 2019 წლის 10 აგვისტომდე.

10 აგვისტოს განახლება: არ მინდოდა შენი ჩამოკიდება. სამწუხაროდ, ბოლო ერთი კვირის განმავლობაში არ მქონდა დრო პროექტზე მუშაობისთვის. ძალიან დაკავებული იყო სხვა საქმეებით. არ მინდა მოგყავარ. იმედია უახლოეს მომავალში დავასრულებ სასწავლო ინსტრუქციას. თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა ან გჭირდებათ დახმარება, შეგიძლიათ დაამატოთ კომენტარი ქვემოთ და მე დაგიკავშირდებით.