Com construir un dron Rc i el transmissor mitjançant Arduino: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Fer un dron és una tasca senzilla en aquests dies, però us costarà molt. Així que us explicaré com construir un dron amb arduino a baix cost. També us explicaré com construir el transmissor de dron també, així que aquest dron és totalment casolà. No cal comprar cap placa ni cap transmissor de controlador de vol.

Subministraments

Necessitem aquests articles per fabricar el dron,

• Per al dron-

  1. Marc: la "columna vertebral" del quadcopter. El quadre és el que manté juntes totes les parts de l’helicòpter. Ha de ser resistent, però, d’altra banda, també ha de ser lleuger perquè els motors i les bateries no lluiten per mantenir-lo a l’aire.
  2. Motors: l'embranzida que permet que el Quadcopter pugui transmetre's a l'aire és proporcionada per motors de corrent continu sense escombretes i cadascun d'ells està controlat per separat mitjançant un controlador de velocitat electrònic o ESC.
  3. ESC: el controlador electrònic de velocitat és com un nervi que transmet la informació del moviment des del cervell (controlador de vol) fins als músculs del braç o de la cama (motors). Regula la quantitat de potència dels motors, que determina els canvis de velocitat i direcció del quad.
  4. Hèlices: segons el tipus de quad, podeu utilitzar accessoris de 9 a 10 o 11 polzades (per a vols estables de fotografia aèria) o accessoris de carreres de 5 polzades per a menys empenta però més velocitat.
  5. Bateria: en funció del nivell de voltatge màxim configurat, podeu triar entre bateries 2S, 3S, 4S o fins i tot 5S. Però, l'estàndard per a un quad que es preveu utilitzar per al rodatge aeri (només un exemple), necessitareu una bateria d'11,4 V 3S. Podeu anar amb el 22,8 V 4S si esteu construint un quad de carreres i voleu que els motors girin molt més ràpid.
  6. Taula Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050): una placa que és bàsicament (segons la vostra elecció) una suma de diversos sensors que ajuden el vostre quad a saber on es troba i com s’anivella.

• Per al transmissor

  1. Mòdul de transceptor NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potenciòmetre
  4. Servomotor
  5. Interruptor
  6. Palanca de control
  7. Arduino Pro Mini

Pas 1: ESQUEMÀTIQUES

Aquest és el pla principal de la vostra operació.

Com connectar els ESC:

• Pin de senyal ESC 1 - D3
• Pin de senyal ESC 3 - D9
• Pin de senyal ESC 2 - D10
• Pin de senyal ESC 4 - D11

Com connectar el mòdul Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Com connectar el MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Com connectar l'indicador LED:

Cama d'ànode LED - D8

Com connectar el receptor:

• Accelerador - 2Elerons - D4
• Alerons - D5
• Timó - D6
• AUX 1 - D7 Cal que el MPU-6050, el mòdul Bluetooth, el receptor i els ESC estiguin connectats a terra. I, per fer-ho, heu de connectar tots els pins GND al pin Arduino GND.

Pas 2: SOLDAR TOT JUNT

• El primer que heu de fer és agafar les capçaleres femenines i soldar-les al tauler prototip. Allotjarà la vostra placa Arduino.
• Soldeu-los al centre de manera que hi hagi espai per a la resta de capçaleres de la MPU, el mòdul Bluetooth, el receptor i els ESC i deixeu espai per a alguns sensors addicionals que pugueu decidir afegir en el futur.

• El següent pas és soldar les capçaleres masculines del receptor i dels ESC des de les capçaleres femenines Arduino. El nombre de files de capçaleres ESC masculí que tingueu depèn de quants motors tingui el vostre dron. En el nostre cas, estem construint un quadcopter, és a dir, hi haurà 4 rotors i un ESC per a cadascun. Això significa, a més, 4 files amb cadascuna de 3 capçaleres masculines. La primera capçalera de la primera fila s’utilitzarà per al Signal PID, la segona per al 5V (tot i que depèn que els vostres ESC tinguin un pin de 5V o no, si no, deixareu aquests capçalers buits) i la tercera la capçalera serà per al GND.

  Quan s'hagi acabat la part de soldadura ESC, podeu passar a la part de soldadura de capçaleres del receptor. En la majoria dels casos, un quad té 4 canals. Aquests són Throttle, Pitch, Yaw i Roll. El canal lliure restant (el cinquè), s'utilitza per als canvis de mode de vol (el canal auxiliar). Això significa que haureu de soldar capçaleres masculines en 5 files. I, cadascun menys un tindrà una capçalera, mentre que només una d'aquestes files necessita 3 capçaleres seguides.

• tots els terrenys estaven connectats amb els terrenys d'Arduino. Això inclou tots els terrenys ESC, la terra del receptor (capçalera del senyal de l’accelerador completament a la dreta) i el sòl del mòdul Bluetooth i de la MPU.
• A continuació, heu de seguir els esquemes i les connexions que hem explicat anteriorment. Per exemple, la MPU (SDA-A4 i SCL-A5) i per a Bluetooth (TX-TX i RX-RX) d’Arduino. Després, seguiu les connexions tal com les vam escriure: pins de senyal d'ESC1, ESC2 … a D3, D10 … d'Arduino. A continuació, els pins de senyal del receptor Pitch - D2, Roll - D4 … i així successivament. A més, haureu de connectar el cable llarg del LED (terminal positiu) al pin Arduino D8, així com afegir la resistència de 330 ohm entre la terra d’Arduino i el cable curt LED (terminal negatiu). L'últim que cal fer és proporcionar una connexió de font d'alimentació de 5V. I, per a això, heu de connectar en paral·lel el cable negre (terra de la bateria) a la terra de tots els components i el cable vermell a Arduino, MPU i mòdul Bluetooth, pins de 5 V. Ara, la MPU 6050 s’ha de soldar a capçaleres masculines a les que planeja utilitzar. Després, gireu el tauler 180 graus i connecteu tots els components a les capçaleres respectives del tauler prototip.
• Enceneu-lo i el vostre Arduino està a punt per afegir codis a través d’un ordinador.

Pas 3: COM PROGRAMAR EL CONTROLADOR DE VOL ARDUINO

1. En primer lloc, heu de descarregar el MultiWii 2.4. A continuació, extreu-lo.
2. Introduïu la carpeta MultiWii i cerqueu la icona MultiWii i executeu-la
3. Utilitzeu l'IDE Arduino per trobar el fitxer "Arduino File" o Multiwii amb ".ino". Qualsevol "fitxer CPP" o "fitxer H" són els fitxers d'assistència del nostre codi Multiwii, de manera que no els obriu. Simplement utilitzeu el fitxer Multiwii.ino.
4. Quan obriu el fitxer, trobareu moltes pestanyes Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h i moltes més. Cerqueu el "config.h"
5. Desplaceu-vos cap avall fins que trobeu "El tipus de multicòpter" i, tot seguit, suprimiu el "//" que marqueu tal com està definit i s'està executant. Quad X perquè suposem que utilitzeu la configuració del rotor "X" al quad.
6. Ara desplaceu-vos cap avall i busqueu "Taules combinades d'IMU" i activeu el tipus de placa Gyro + Acc que esteu utilitzant. En el nostre cas, hem utilitzat el GY-521, de manera que hem activat aquesta opció.
7. Si decidiu afegir altres sensors, com ara un baròmetre o un sensor d'ultrasons, tot el que heu de fer és "activar-los" aquí i funcionaran.
8. A continuació, es troba el "Pin de zumbador", aquí heu d'activar les opcions de l'indicador de vol (les 3 primeres)
9. Desconnecteu la placa Arduino del controlador de vol i, a continuació, connecteu-la a l'ordinador mitjançant USB. Un cop fora del FC i connectat al vostre ordinador, trobareu TOOLS i seleccioneu el tipus de placa Arduino (en el nostre cas Arduino Nano).
10. Ara cerqueu “Port sèrie” i activeu el port COM al qual està connectat Arduino Nano (el nostre cas, COM3). Finalment, feu clic a la fletxa i pengeu el codi i espereu que el codi es transfereixi.
11. Quan hagi finalitzat la càrrega, desconnecteu l'Arduino de l'USB, torneu a inserir-lo al seu lloc a la placa FC i connecteu una bateria de 5 V perquè s'encengui tot el FC i, a continuació, espereu fins que el LED de l'Arduino sigui vermell. Això vol dir que s’ha acabat d’arrencar i que el podeu tornar a connectar a l’ordinador. Ara, cerqueu la carpeta Multiwii 2.4, després la MultiwiiConfig i localitzeu la carpeta que sigui compatible amb el vostre sistema operatiu. En el nostre cas, es tracta de “application.windows64”.
12. Ara inicieu l'aplicació MultiwiiConf I ja està! Notareu immediatament com moveu el FC, els valors de les dades de l’acceleròmetre i del giroscopi a la pantalla. L’orientació del FC es mostra a la part inferior. En aquesta interfície, podeu canviar els valors PID i ajustar el quad a coincideix amb les vostres preferències personals. I també podeu assignar els modes de vol a determinades posicions dels commutadors auxiliars en aquesta interfície. Tot el que heu de fer ara és trobar un lloc per al vostre Arduino FC al quadre i estigui a punt per sortir al cel.

Pas 4: marc

Ara heu de fixar totes les parts al marc. Podeu comprar un marc o en podeu fer un a casa

Pas 5: Muntatge dels motors i controladors de velocitat

• Primer que heu de fer és perforar els forats del marc dels motors, segons la distància entre els forats dels cargols dels motors. Estaria bé fer un altre forat que permeti que el clip i l’eix del motor es moguin lliurement.
• Es recomana connectar els controladors de velocitat a la part inferior del quadre per diversos motius que impliquen la funcionalitat del dron. Aquests motius, entre d'altres, inclouen que "descarregarà" la part superior del dron on s'haurien d'afegir altres components.

Pas 6: Afegir el controlador de vol i la bateria

• Ara munteu el controlador de vol casolà (receptor arduino) al centre del marc del dron.
• Es recomana posar una petita peça d’esponja a la part inferior del controlador de vol perquè absorbeix i redueix les vibracions dels motors. Per tant, el vostre dron serà més estable mentre voleu i l’estabilitat és fonamental per fer volar un dron.
• Ara afegiu la bateria lipo a la part inferior del marc i assegureu-vos que el dron estigui equilibrat al centre.
• ara el dron ja està a punt per enlairar-se

Pas 7: fabricació del transmissor

• La comunicació per ràdio d’aquest controlador es basa en el mòdul transceptor NRF24L01 que, si s’utilitza amb una antena amplificada, pot tenir un abast estable de fins a 700 metres en espai obert. Compta amb 14 canals, 6 dels quals són entrades analògiques i 8 entrades digitals.
• Té dos joysticks, dos potenciòmetres, dos interruptors alternatius, sis botons i, a més, una unitat de mesura interna formada per un acceleròmetre i un giroscopi que també es pot utilitzar per controlar coses amb només moure’s o inclinar el controlador.

Pas 8: diagrama de circuits

• El cervell d’aquest controlador RC és un Arduino Pro Mini que s’alimenta mitjançant 2 bateries LiPo que produeixen uns 7,4 volts. Els podem connectar directament al pin RAW del Pro Mini que té un regulador de tensió que redueix la tensió a 5V. Tingueu en compte que hi ha dues versions de l’Arduino Pro Mini, com la que tinc que funciona a 5V i l’altra funciona a 3,3V.
• D’altra banda, el mòdul NRF24L01 necessita estrictament 3,3 V i es recomana provenir d’una font dedicada. Per tant, hem d’utilitzar un regulador de voltatge de 3,3V que estigui connectat a les bateries i convertir el 7,4V a 3,3V. També hem d’utilitzar un condensador de desacoblament just al costat del mòdul per tal de mantenir la tensió més estable, de manera que la comunicació per ràdio també serà més estable. El mòdul NRF24L01 es comunica amb l’Arduino mitjançant el protocol SPI, mentre que l’acceleròmetre i el mòdul giroscòpic MPU6050 utilitzen el protocol I2C.
• Heu de soldar totes les peces juntes segons el diagrama. Podeu dissenyar i imprimir un circuit que us sigui més fàcil.

Pas 9: Codificació del transmissor

• Per programar una placa Pro Mini necessitem una interfície UART USB a sèrie que es pugui connectar a la capçalera de programació situada a la part superior del controlador.
• A continuació, al menú d'eines Arduino IDE hem de seleccionar la placa Arduino Pro o Pro Mini, seleccionar la versió adequada del processador, seleccionar el port i seleccionar el mètode de programació a "USBasp".
• Aquí teniu el codi Arduino complet d’aquest transmissor RC DIY Arduino
• Pengeu-lo a l'arduino pro mini.

Pas 10: Codificació del receptor

• Aquí teniu un codi de receptor senzill on rebrem les dades i simplement les imprimirem al monitor sèrie per tal de saber que la comunicació funciona correctament. Una vegada més, hem d'incloure la biblioteca RF24 i definir els objectes i l'estructura de la mateixa manera que al codi del transmissor. A la secció de configuració quan definim la comunicació per ràdio, hem d’utilitzar la mateixa configuració que el transmissor i configurar el mòdul com a receptor mitjançant la funció radio.startListening ().
• Pengeu-lo al receptor

Pas 11: treure el dron

• En primer lloc, col·loqueu el dron a terra i prepareu-lo per al seu funcionament. Agafeu el controlador de vol i, a continuació, inicieu el primer vol amb cura i seguretat.
• No obstant això, és molt recomanable accelerar el dron lentament. A més, per primera vegada, assegureu-vos de volar-lo a una altitud inferior.
• Espero que aquest article us ajudi a construir el vostre dron casolà.
• No oblideu agradar-ho i deixar un comentari.