نحوه ساخت یک هواپیمای بدون سرنشین Rc و فرستنده با استفاده از آردوینو: 11 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

ساخت این پهپادها این روزها کار ساده ای است ، اما هزینه زیادی برای شما خواهد داشت. بنابراین من به شما می گویم که چگونه با استفاده از آردوینو با هزینه کم هواپیمای بدون سرنشین بسازید. همچنین نحوه ساخت فرستنده هواپیمای بدون سرنشین را نیز به شما خواهم گفت. همچنین این هواپیمای بدون سرنشین کاملا خانگی است. شما نیازی به خرید تابلوهای کنترل پرواز یا فرستنده ندارید.

تدارکات

برای ساخت هواپیمای بدون سرنشین به این موارد نیاز داریم ،

• برای هواپیمای بدون سرنشین-

  1. قاب - "ستون فقرات" کوادکوپتر. قاب چیزی است که تمام قسمتهای هلیکوپتر را در کنار هم نگه می دارد. باید محکم باشد ، اما از طرف دیگر ، باید سبک نیز باشد تا موتورها و باتری ها نتوانند آن را در هوا نگه دارند.
  2. موتورها - نیروی محرکه ای که به Quadcopter اجازه می دهد تا از طریق هوا منتقل شود توسط موتورهای DC بدون برس ارائه می شود و هر یک از آنها به طور جداگانه توسط یک کنترل کننده سرعت الکترونیکی یا ESC کنترل می شود.
  3. ESCs - کنترل کننده الکترونیکی سرعت مانند عصبی است که اطلاعات حرکت را از مغز (کنترل کننده پرواز) به عضلات بازو یا ساق (موتورها) می رساند. این میزان قدرت موتورها را تنظیم می کند ، که سرعت و تغییر جهت چهارگانه را تعیین می کند.
  4. پروانه ها-بسته به نوع یک چهارگوش ، می توانید از وسایل 9 تا 10 یا 11 اینچی (برای پروازهای پایدار ، عکاسی هوایی) یا لوازم مسابقه ای 5 اینچی برای رانندگی کمتر اما سرعت بیشتر استفاده کنید.
  5. باتری - بسته به حداکثر ولتاژ تنظیم شده ، می توانید از بین باتری های 2S ، 3S ، 4S یا حتی 5S انتخاب کنید. اما ، استاندارد یک چهارگانه که برای فیلمبرداری هوایی استفاده می شود (فقط یک مثال) ، شما به باتری 11.4 V 3S نیاز دارید. اگر در حال ساخت یک چهارگوش مسابقه هستید و می خواهید موتورها سریعتر بچرخند ، می توانید با 22.8 V 4S حرکت کنید.
  6. برد آردوینو (نانو)
  7. IMU (MPU 6050) - تخته ای که اساساً (بسته به انتخاب شما) مجموعهای از سنسورهای مختلف است که به چهار نفر شما کمک می کند بفهمند کجاست و چگونه خود را تراز کنند.

• برای فرستنده-

  1. ماژول فرستنده گیرنده NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. پتانسیومتر
  4. سرو موتور
  5. تعویض سوئیچ
  6. جوی استیک
  7. آردوینو پرو مینی

مرحله 1: طرحواره ها

این نقشه اصلی عملیات شما است.

نحوه اتصال ESC ها:

• پین سیگنال ESC 1 - D3
• پین سیگنال ESC 3 - D9
• پین سیگنال ESC 2 - D10
• پین سیگنال ESC 4 - D11

نحوه اتصال ماژول بلوتوث:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

نحوه اتصال MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

نحوه اتصال نشانگر LED:

پای آند LED - D8

نحوه اتصال گیرنده:

• دریچه گاز - 2Elerons - D4
• Ailerons - D5
• سکان - D6
• AUX 1-D7 برای اتصال زمین به MPU-6050 ، ماژول بلوتوث ، گیرنده و ESC نیاز دارید. و برای انجام این کار ، باید تمام پایه های GND را به پین GND آردوینو متصل کنید.

مرحله 2: همه چیز را با هم لحیم کنید

• اولین کاری که باید انجام دهید این است که هدرهای زنانه را برداشته و آنها را روی تخته نمونه لحیم کنید. این صفحه برد آردوینو شما را در خود جای می دهد.
• آنها را مستقیماً در مرکز لحیم کنید تا جایی برای بقیه سرصفحه ها برای MPU ، ماژول بلوتوث ، گیرنده و ESC ها وجود داشته باشد و برای برخی از سنسورهای اضافی که ممکن است تصمیم بگیرید در آینده اضافه کنید ، فضایی بگذارید.

• مرحله بعدی این است که هدرهای گیرنده گیرنده و ESCs را مستقیماً از هدرهای زن آردوینو لحیم کنید. تعداد ردیف های سربرگ ESC نر شما بستگی به تعداد موتورهای هواپیمای بدون سرنشین شما دارد. در مورد ما ، ما در حال ساخت یک کوادکوپتر هستیم ، یعنی 4 روتور و برای هر کدام ESC وجود خواهد داشت. این به معنی 4 ردیف است که هر کدام دارای 3 سربرگ مرد هستند. اولین سرصفحه در ردیف اول ، برای PID سیگنال ، دوم برای 5V (هر چند ، این بستگی به این دارد که ESC های شما دارای پین 5V باشند یا خیر ، در غیر این صورت ، این سرصفحه ها را خالی می گذارید) ، و سوم سرصفحه برای GND خواهد بود.

  وقتی قسمت لحیم کاری ESC ها به پایان رسید ، می توانید به قسمت لحیم کاری هدرهای گیرنده بروید. در بیشتر موارد ، یک چهارگانه 4 کانال دارد. اینها Throttle ، Pitch ، Yaw و Roll هستند. کانال رایگان باقی مانده (پنجمین) ، برای تغییرات حالت پرواز (کانال کمکی) استفاده می شود. این بدان معناست که شما باید سرصفحه های مرد را در 5 ردیف لحیم کنید. و ، هر کدام جز یک سرصفحه دارند ، در حالی که فقط یکی از آن سطرها به 3 سرصفحه در یک ردیف نیاز دارد.

• همه زمینه ها با زمین های آردوینو متصل بودند. این شامل همه زمینه های ESC ، زمین گیرنده (هدر سیگنال دریچه گاز به طور کامل در سمت راست) ، و ماژول بلوتوث و زمینه های MPU است.
• سپس ، باید نمودارها و اتصالات را که در بالا توضیح دادیم دنبال کنید. به عنوان مثال ، MPU (SDA - A4 ، و SCL - A5) ، و برای بلوتوث (TX - TX و RX - RX) آردوینو. پس از آن ، فقط اتصالات را همانطور که نوشتیم دنبال کنید: پین های سیگنال ESC1 ، ESC2 … تا D3 ، D10 … آردوینو. سپس سیگنال گیرنده Pitch - D2 ، Roll - D4 … و غیره را سنجاق می کند. علاوه بر این ، شما باید سر بلند LED (ترمینال مثبت) را به پین Arduino D8 وصل کنید و همچنین مقاومت 330 اهم را بین Ground of Arduino و LED Short lead (پایانه منفی) اضافه کنید. آخرین کاری که باید انجام دهید این است که اتصال منبع تغذیه 5 ولت را تأمین کنید. و برای این کار ، باید سیم سیاه (پایه باتری) را به زمین تمام اجزای خود و سیم قرمز را به پین های 5 ولت به آردوینو ، MPU و ماژول بلوتوث وصل کنید. در حال حاضر ، MPU 6050 باید به هدرهای مردانه به مواردی که قصد استفاده از آنها را دارید ، لحیم شود. پس از آن ، برد را 180 درجه بچرخانید و همه اجزای خود را به سربرگ های مربوطه روی برد نمونه وصل کنید.
• آن را روشن کنید و آردوینو شما آماده اضافه کردن کدها از طریق رایانه است!

مرحله 3: نحوه برنامه ریزی کنترل کننده پرواز خود ARDUINO

1. ابتدا باید MultiWii 2.4 را بارگیری کنید. سپس آن را استخراج کنید.
2. وارد پوشه MultiWii شوید و به دنبال نماد MultiWii باشید و آن را اجرا کنید
3. از Arduino IDE برای پیدا کردن "فایل Arduino" یا فایل Multiwii با ".ino" استفاده کنید. هر "فایل CPP" یا "فایل H" فایل های پشتیبانی کننده کد Multiwii ما هستند ، بنابراین آنها را باز نکنید. کافی است از فایل Multiwii.ino استفاده کنید.
4. وقتی فایل را باز می کنید ، زبانه های زیادی Alarms.cpp ، Alarms.h ، EEPROM.cpp ، EEPROM.h و موارد دیگر پیدا می کنید. "config.h" را پیدا کنید
5. به پایین بروید تا "نوع مولتی کوپتر" را پیدا کنید و سپس با حذف "//" علامت گذاری شده مطابق تعریف و اجرا است. Quad X زیرا فرض می کنیم که شما از تنظیمات روتور "X" در چهارگانه خود استفاده می کنید.
6. حالا به پایین بروید و به دنبال "Combined IMU Boards" بگردید و نوع برد Gyro+Acc را که استفاده می کنید فعال کنید. در مورد ما ، ما از GY-521 استفاده کردیم بنابراین آن گزینه را فعال کردیم.
7. اگر تصمیم دارید سنسورهای دیگری مانند فشارسنج یا سنسور اولتراسونیک را اضافه کنید ، تنها کاری که باید انجام دهید این است که آنها را در اینجا "فعال" کنید تا کار کنند.
8. بعد "Buzzer pin" است ، در آنجا باید گزینه های نشانگر پرواز (3 مورد اول) را فعال کنید
9. برد آردوینو را از کنترلر Flight جدا کرده و سپس با استفاده از USB به کامپیوتر خود وصل کنید. پس از خروج از FC و اتصال به رایانه ، TOOLS را خواهید یافت و نوع برد Arduino (در مورد ما Arduino Nano) را انتخاب کنید.
10. اکنون "Serial Port" را پیدا کرده و پورت COM را که Arduino Nano به آن متصل است فعال کنید (مورد ما COM3). در نهایت ، روی پیکان کلیک کنید و کد را بارگذاری کنید و منتظر بمانید تا کد منتقل شود.
11. پس از اتمام بارگذاری ، آردوینو را از USB جدا کنید ، آن را در محل FC خود قرار دهید و یک باتری 5 ولت متصل کنید تا کل FC روشن شود ، و سپس منتظر بمانید تا LED روی آردوینو قرمز شود. این بدان معنی است که بوت شدن آن به پایان رسیده است و می توانید دوباره آن را به رایانه خود متصل کنید. در حال حاضر ، پوشه Multiwii 2.4 ، سپس MultiwiiConfig را پیدا کرده و پوشه ای را که با سیستم عامل شما سازگار است ، پیدا کنید. در مورد ما ، "application.windows64" است.
12. حالا برنامه MultiwiiConf را راه اندازی کنید و تمام! بلافاصله متوجه نحوه حرکت FC ، مقادیر داده های شتاب سنج و ژیروسکوپ روی صفحه می شوید. جهت FC شما در پایین نشان داده شده است. در این رابط ، می توانید مقادیر PID را تغییر داده و چهار ضلعی خود را دقیق تنظیم کنید با ترجیحات شخصی شما مطابقت داشته باشد و همچنین می توانید حالت های پرواز را به موقعیت های سوئیچ کمکی در این رابط اختصاص دهید. تنها کاری که باید انجام دهید این است که مکانی برای Arduino FC خود در قاب پیدا کنید و آماده برخورد با آسمان است.

مرحله 4: قاب

اکنون باید تمام قسمتها را روی قاب قرار دهید. شما می توانید یک قاب بخرید یا می توانید آن را در خانه بسازید

مرحله 5: مونتاژ موتورها و کنترل کننده های سرعت

• ابتدا باید سوراخ های مربوط به موتور را با توجه به فاصله بین سوراخ های پیچ در موتورها ایجاد کنید. خوب است یک سوراخ دیگر ایجاد کنید که باعث شود گیره و شفت موتور آزادانه حرکت کند.
• توصیه می شود به دلایل متعددی که عملکرد پهپاد را درگیر می کند ، کنترل کننده های سرعت را در پایین قاب قرار دهید. این دلایل ، در میان دلایل دیگر ، شامل این است که قسمت بالایی هواپیمای بدون سرنشین را "جایی که باید اجزای دیگر اضافه شود" "بارگیری" می کند.

مرحله 6: افزودن Flight Controller و Battery

• اکنون کنترل کننده پرواز داخلی (گیرنده آردوینو) را به مرکز قاب هواپیمای بدون سرنشین مونتاژ کنید.
• توصیه می شود یک تکه کوچک اسفنج را در قسمت زیرین کنترل پرواز قرار دهید زیرا ارتعاشات موتورها را جذب و کاهش می دهد. بنابراین ، هواپیمای بدون سرنشین شما هنگام پرواز پایدارتر خواهد بود و ثبات برای پرواز با یک هواپیمای بدون سرنشین مهم است.
• حالا باتری لیپو را به پایین قاب اضافه کنید و مطمئن شوید که هواپیمای بدون سرنشین در مرکز تعادل دارد.
• اکنون پهپاد شما آماده پرواز است

مرحله 7: ساخت فرستنده

• ارتباطات رادیویی این کنترلر بر اساس ماژول فرستنده گیرنده NRF24L01 است که در صورت استفاده از آنتن تقویت شده می تواند تا 700 متر در فضای باز برد پایداری داشته باشد. دارای 14 کانال است که 6 کانال آنالوگ ورودی و 8 ورودی دیجیتال است.
• دارای دو جوی استیک ، دو پتانسیومتر ، دو کلید ضامن دار ، شش دکمه و علاوه بر این یک واحد اندازه گیری داخلی متشکل از شتاب سنج و ژیروسکوپ است که می تواند برای کنترل اشیاء فقط با حرکت دادن یا کج کردن کنترلر مورد استفاده قرار گیرد.

مرحله 8: نمودار مدار

• مغز این کنترلر RC یک آردوینو پرو مینی است که از 2 باتری LiPo با توان 7.4 ولت تغذیه می کند. ما می توانیم آنها را مستقیماً به پین RAW Pro Mini متصل کنیم که دارای تنظیم کننده ولتاژ است که ولتاژ را به 5 ولت کاهش می دهد. توجه داشته باشید که دو نسخه از Arduino Pro Mini وجود دارد ، مانند نسخه من که با 5 ولت کار می کند و نسخه دیگر با 3.3 ولت کار می کند.
• از سوی دیگر ، ماژول NRF24L01 به شدت به 3.3V نیاز دارد و توصیه می شود از منبع اختصاصی تهیه شود. بنابراین ما باید از تنظیم کننده ولتاژ 3.3 ولت که به باتری ها متصل است استفاده کنیم و 7.4 ولت را به 3.3 ولت تبدیل کنیم. همچنین ما باید از خازن جداکننده درست در کنار ماژول برای حفظ ولتاژ بیشتر استفاده کنیم ، بنابراین ارتباطات رادیویی نیز پایدارتر خواهد بود. ماژول NRF24L01 با استفاده از پروتکل SPI با آردوینو ارتباط برقرار می کند ، در حالی که ماژول شتاب سنج و ژیروسکوپ MPU6050 از پروتکل I2C استفاده می کند.
• مطابق نمودار باید همه قطعات را با هم لحیم کنید. می توانید مداری را طراحی کرده و چاپ کنید که کار را آسان تر می کند.

مرحله 9: کدگذاری فرستنده

• برای برنامه نویسی برد Mini Pro ما نیاز به یک رابط USB به سریال UART داریم که می تواند به سربرگ برنامه نویسی در بالای کنترلر ما متصل شود.
• سپس در منوی ابزارهای Arduino IDE باید برد Arduino Pro یا Pro Mini را انتخاب کرده ، نسخه مناسب پردازنده را انتخاب کرده ، پورت را انتخاب کرده و روش برنامه نویسی را برای "USBasp" انتخاب کنید.
• در اینجا کد کامل آردوینو برای این فرستنده DIY Arduino RC وجود دارد
• آن را در arduino pro mini بارگذاری کنید.

مرحله 10: کدگذاری گیرنده

• در اینجا یک کد گیرنده ساده وجود دارد که در آن ما داده ها را دریافت می کنیم و به سادگی آنها را روی مانیتور سریال چاپ می کنیم تا بدانیم ارتباطات به درستی کار می کند. مجدداً باید کتابخانه RF24 را وارد کرده و اشیاء و ساختار را همانند کد فرستنده تعریف کنیم. در قسمت راه اندازی هنگام تعریف ارتباطات رادیویی ، باید از تنظیمات مشابه فرستنده استفاده کرده و ماژول را با استفاده از عملکرد radio.startListening () به عنوان گیرنده تنظیم کنیم.
• آن را روی گیرنده بارگذاری کنید

مرحله 11: خاموش کردن هواپیمای بدون سرنشین

• ابتدا پهپاد خود را روی زمین قرار دهید و آن را برای عملیات آماده کنید. کنترل پرواز خود را بگیرید و سپس اولین پرواز خود را با دقت و ایمن آغاز کنید.
• با این حال ، بسیار توصیه می شود که پهپاد را به آرامی فشار دهید. علاوه بر این ، برای اولین بار ، مطمئن شوید که آن را در ارتفاع کمتر پرواز می کنید.
• امیدوارم این مقاله به شما در ساخت پهپاد خانگی شما کمک کند.
• لایک و کامنت را فراموش نکنید.