Fer i volar un avió controlat per telèfon intel·ligent barat: 8 passos

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

Alguna vegada heu somiat amb construir un avió volant de parc remot de control remot de <15 $ que controli el vostre telèfon mòbil (aplicació per Android per WiFi) i us doni dosis diàries d’adrenalina de 15 minuts (temps de vol d’uns 15 minuts)? que aquest instructiu és per a vosaltres. Aquest avió és molt estable i vol lent, de manera que és fàcil fins i tot per als nens.

Parlant de l'abast de l'avió … Tinc uns 70 metres d'abast LOS mitjançant el mòbil Moto G5S que fa de punt d'accés WiFi i control remot. Més RSSI en temps real es mostren a l'aplicació per a Android i si l'avió està a punt de sortir del rang (RSSI cau per sota de -85 dBm), el telèfon mòbil comença a vibrar. Si l'avió surt fora del rang d'accés Wi-Fi, el motor s'atura per proporcionar un aterratge segur. També es mostra el voltatge de la bateria a l'aplicació Android i, si la tensió de la bateria cau per sota de 3,7 V, el telèfon mòbil comença a vibrar per proporcionar informació al pilot per aterrar l'avió abans que la bateria s'esgoti completament. Avió està totalment controlat per gest, significa que si inclineu el telèfon mòbil a l’esquerra del pla, gireu a l’esquerra i oposeu-lo per girar a la dreta. Així doncs, aquí compartisc instruccions de construcció pas a pas del meu petit avió controlat per WiFi basat en l’ESP8266. El temps de construcció necessari per a aquest avió és d'aproximadament 5-6 hores i requereix habilitats bàsiques de soldadura, poc coneixement de programació d'ESP8266 mitjançant Arduino IDE i tenir una tassa de cafè calent o cervesa refrigerada al voltant serà fantàstic:).

Pas 1: Pas 1: llista de components i eines

Parts de l'electrònica: si sou aficionats a l'electrònica, trobareu moltes de les parts que es detallen a continuació a l'inventari

• 2 núm. Motor CC sense cor amb prop de cc i ccw 5 $
• 1 núm. Mòdul ESP-12 o ESP-07 2 $
• 1 núm. Bateria LiPo de 3,7 V 180 mAH 20C -> 5 $
• 2 núm. MOSFET SI2302DS A2SHB SOT23 0,05 $
• 5 núm. 3,3 kOhms resistències de 1/10 de watt o 1/4 de watt a través de forats 0,05 $ (3,3 K a 10 K qualsevol resistència funcionarà)
• 1 núm. 1N4007 smd o forat passant diode 0,02 $
• 1 núm. TP4056 Mòdul carregador lipo 1S 1A 0,06 $
• 2 mini connector JST masculí i 1 femella 0,05 $

Cost total ------ 13 $ Aprox

Altres parts:

• 2-3 núms. Pal de barbacoa
• 1 núm. Full de depron de 50cm x 50cm de 3mm o qualsevol full d’escuma rígid de 3mm
• Cable de pont aïllat amb un sol nucli
• Nodemcu o cp2102 convertidor d'USB a UART com a programador per carregar el microprogramari a esp8266
• Cinta adhesiva
• Super Glue

Eines necessàries:

• Eines de soldar de qualitat hobby
• Fulla quirúrgica amb suport de fulla
• Pistola de cola calenta
• Escala
• Ordinador amb Arduino IDE amb ESP8266 Arduino Core
• Telèfon mòbil Android

Això és tot el que necessitem … Ara ja estem preparats per construir el nostre boig avió controlat per WiFi

Pas 2: Pas 2: Descripció del mecanisme de control

Aquest avió fa servir empenta diferencial per al control del desviament (direcció) i empenta col·lectiva per al pas (pujada / baixada) i el control de la velocitat de l’aire, per tant, no es necessita servomotor i només dos motors CC sense cor principals que proporcionen empenta i control.

La forma polièdrica de l'ala proporciona estabilitat de rotació contra la força externa (ratxa de vent). Evitar intencionadament el servomotor a les superfícies de control (ascensor, aleró i timó) fa que el disseny del pla sigui molt fàcil de construir sense cap mecanisme de control complex i també redueix el cost de la construcció. Per controlar l’avió Tot el que necessitem és controlar l’embranzida del motor Coreless DC de forma remota a través de WiFi mitjançant l’aplicació Android que s’executa al telèfon mòbil. Per si de cas, algú vol observar el disseny d’aquest avió en 3D, he adjuntat aquí la captura de pantalla i el fitxer stl de Fusion 360.. Podeu fer servir el visor stl en línia per mirar el disseny des de qualsevol angle de visió. un disseny CAD d'avió per documentar, no necessiteu impressora 3D ni tallador làser.. així que no us preocupeu:)

Pas 3: Pas 3: Esquema del controlador basat en ESP8266

Comencem per entendre la funció de cada component en un esquema,

• ESP12e: aquest SoC ESP8266 WiFi rep paquets de control UDP des de l’aplicació Android i controla les RPM del motor esquerre i dret, mesura el voltatge de la bateria i el senyal RSSI del senyal WiFi i l’envia a l’aplicació Android.
• D1: el mòdul ESP8266 funciona de manera segura entre 1,8V ~ 3,6V segons la seva fitxa tècnica, per tant, la bateria LiPo d'una sola cèl·lula no es pot utilitzar directament per a la font d'alimentació ESP8266, de manera que cal un convertidor descendent. Reduïu el pes i la complexitat del circuit He utilitzat el díode 1N4007 per baixar el voltatge de la bateria (4,2V ~ 3,7V) per 0,7V (tall de tensió de 1N4007) per obtenir un voltatge de 3,5V ~ 3,0V que s’utilitza com a tensió d’alimentació de l’ESP8266. Sé que és una manera lletja de fer-ho, però funciona molt bé per a aquest avió.
• R1, R2 i R3: aquestes tres resistències són mínimes per a la configuració mínima ESP8266. R1 clavilla desplegable CH_PD (EN) de ESP8266 per habilitar-la. El pin RST de l’ESP8266 està actiu baix, de manera que el pin RST extraient R2 de l’ESP8266 i el treu del mode de reinici. segons el full de dades de l’engegada, el pin GPIO15 de l’ESP8266 ha de ser baix, de manera que R3 s’utilitza per desplegar el GPIO15 de l’ESP8266.
• R4 i R5: R4 i R5 s’utilitzen per desplegar la porta de T1 i T2 per evitar qualsevol fals disparador de mosfets (funcionament del motor) quan s’engega l’ESP8266. (Nota: els valors R1 a R5 utilitzats en aquest projecte són 3,3 Kohms, però qualsevol resistència entre 1K i 10K funcionarà perfectament)
• T1 i T2: es tracta de dos mosquetes de potència Si2302DS de canal N (2,5 Amp) que controlen RPM del motor esquerre i dret de PWM procedents de GPIO4 i GPIO5 d’ESP8266.
• L_MOTOR i R_MOTOR: es tracta de motors sense corrent de 35mm RPM de 7mmx20mm a 35000 RPM que ofereixen una empenta diferencial per al vol i el pla de control. Cada motor proporciona una empenta de 30 grams a 3,7 V i atrau 700 mA de corrent a velocitat.
• J1 i J2: són mini connectors JST que s’utilitzen per al mòdul ESP12e i la connexió de bateria. Podeu utilitzar qualsevol connector que pugui gestionar almenys 2A de corrent.

(Nota: entenc completament la importància del condensador de desacoblament en el disseny de circuits de senyal mixt, però he evitat els condensadors de desacoblament en aquest projecte per evitar la complexitat del circuit i el recompte de peces, ja que només una part WiFi de l’ESP8266 és RF / Analog i el mateix mòdul ESP12e té els condensadors de desacoblament necessaris a bord. BTW sense cap circuit de condensador de desacoblament extern funciona bé.)

Amb aquest pas s’adjunta un esquema de receptor basat en ESP12e amb connexió de programació en format pdf.

Pas 4: pas 4: muntatge del controlador

El vídeo superior amb el títol mostra el registre de construcció pas a pas del controlador de receptors basats en ESP12e dissenyat per a aquest projecte. He intentat col·locar components segons les meves habilitats. Podeu col·locar components segons la vostra habilitat tenint en compte l’esquema donat al pas anterior.

Només els mosquetets SMD (Si2302DS) són massa petits i s'han de tenir en compte durant la soldadura. Tinc aquests mosquetets al meu inventari, de manera que els he utilitzat. Podeu utilitzar qualsevol mosfet de potència de paquet TO92 més gran amb Rdson <0.2ohms i Vgson 1.5Amps. (Suggeriu-me si trobeu aquest mosfet fàcilment disponible al mercat.) Un cop estigui preparat aquest maquinari, estem a punt per carregar el firmware de WiFi Plane per nodemcu aquest procés que es comentarà al següent pas.

Pas 5: Pas 5: Configuració i càrrega del microprogramari ESP8266

El firmware ESP8266 per a aquest projecte es desenvolupa mitjançant Arduino IDE.

El convertidor Nodemcu o USBtoUART es pot utilitzar per carregar firmware a ESP12e. En aquest projecte estic fent servir Nodemcu com a programador per carregar el firmware a ESP12e.

A la part superior del vídeo es mostra el procés pas a pas del mateix..

Hi ha dos mètodes per carregar aquest firmware a ESP12e,

1. Utilitzant el flasher nodemcu: si només voleu utilitzar el fitxer binari wifiplane_esp8266_esp12e.bin adjunt amb aquest pas sense cap modificació al firmware, aquest és el millor mètode a seguir.

   • Descarregueu wifiplane_esp8266_esp12e.bin des del fitxer adjunt d’aquest pas.
   • Descarregueu nodemcu flasher repo des del seu repositori oficial de github i descomprimiu-lo.
   • A la carpeta descomprimida, aneu a nodemcu-flasher-master / Win64 / Release i executeu ESP8266Flasher.exe
   • Obriu la pestanya de configuració de ESP8266Flasher i canvieu la ruta del fitxer binari d’INTERN: // NODEMCU al camí de wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Que seguiu els passos segons el vídeo anterior …

2. Utilitzant Arduino IDE: si voleu editar el microprogramari (és a dir, SSID i contrasenya de la xarxa WiFi - Android Hotspot en aquest cas), aquest és el millor mètode a seguir.

   • Configureu Arduino IDE per ESP8266 seguint aquest excel·lent manual instructiu.
   • Descarregueu wifiplane_esp8266.ino des del fitxer adjunt d’aquest pas.
   • Obriu Arduino IDE i copieu el codi de wifiplane_esp8266.ino i enganxeu-lo a Arduino IDE.
   • Editeu el SSID i la contrasenya de la vostra xarxa al codi editant dues línies següents. i seguiu els passos segons el vídeo anterior.
   • char ssid = "wifiplane"; // el vostre SSID de xarxa (nom) char pass = "wifiplane1234"; // la vostra contrasenya de xarxa (utilitzeu-la per a WPA o utilitzeu-la com a clau per a WEP)

Pas 6: Pas 6: Muntatge de la cèl·lula

El registre de construcció de cèl·lules es mostra pas a pas al vídeo anterior.

He utilitzat un tros d'escuma depron de 18cmx40cm per a la cèl·lula. Pal de barbacoa que s’utilitza per proporcionar una força addicional al fuselatge i l’ala. A la imatge superior es proporciona el Pla of of Airframe, però podeu modificar el pla segons les vostres necessitats només tenint en compte l’aerodinàmica bàsica i el pes de l’avió. En considerar la configuració electrònica d’aquest pla, és capaç de volar avions amb un pes màxim d’uns 50 grams. BTW amb aquesta cèl·lula i tots els aparells electrònics, inclòs el pes de la bateria d’aquest avió, és de 36 grams.

Ubicació de CG: he utilitzat la regla general de polze de CG per a un lliscament suau … té un 20% -25% de la longitud de la corda allunyada de la vora principal de l’ala … Amb aquesta configuració de CG amb ascensor lleugerament cap amunt, llisca amb accelerador zero amb un 20-25% d’accelerador i amb un accelerador afegit comença a pujar a causa de l’ascensor lleugerament cap amunt …

Aquí teniu un vídeo de youtube sobre el disseny del meu avió d’ala volant amb la mateixa electrònica per inspirar-vos a experimentar amb diversos dissenys i també per demostrar que per a aquesta configuració es pot utilitzar amb molts tipus de disseny de cèl·lules.

Pas 7: Pas 7: Configuració i proves de l'aplicació d'Android

Instal·lació d'aplicacions d'Android:

Només heu de descarregar el fitxer wifiplane.apk adjunt amb aquest pas al vostre telèfon intel·ligent i heu de seguir les instruccions segons el vídeo anterior.

Quant a l'aplicació, aquesta aplicació per a Android es desenvolupa mitjançant Processament per a Android.

L’aplicació no està signada, de manera que heu d’habilitar l’opció de font desconeguda a la configuració del telèfon. L’aplicació només necessita el dret d’accés al vibrador i a la xarxa WiFi.

Prova d'avió prèvia al vol mitjançant l'aplicació Android: un cop l'aplicació Android estigui en funcionament al telèfon intel·ligent, consulteu el vídeo anterior per saber com funciona l'aplicació i diverses funcions interessants de l'aplicació. Si el vostre avió respon a l'aplicació de la mateixa manera que el vídeo anterior, que és fantàstic … L'HAS FET …

Pas 8: Pas 8: és hora de volar

A punt per volar? …

• ENTRA AL CAMP
• FER UNA PROVA DE PLANILLA
• CANVIEU L’ANGLE DE L’ASCENSOR o AFEGEIX / ELIMINEU PES DEL NASI DEL PLÀ FINS QUE LLISSEU LLISMENT …
• UNA VEGADA LLISCA LLISMENT, ENCENDEU AVIÓ i APLICACIÓ ANDROID OBERTA
• MAN DE LLANÇAMENT PLÀNICAMENT FERMAMENT AMB UN 60% D'ACCEL·LACIÓ contra el vent
• UNA VEGADA A L'AIRE, HA DE VOLRE FÀCILMENT A NIVELL AMB EL 20% AL 25% D'ACCEL·LACIÓ