ساخت و پرواز هواپیمای ارزان قیمت با تلفن هوشمند هوشمند: 8 مرحله

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

آیا تا به حال رویای ساختن هواپیمای راهنمای پارک <15 $ DIY کنترل از راه دور را دارید که با تلفن همراه شما کنترل می شود (برنامه Android از طریق WiFi) و روزانه دوز 15 دقیقه ای آدرنالین (زمان پرواز حدود 15 دقیقه) به شما می دهد؟ این هواپیما برای شما بسیار آموزنده است.. این هواپیما بسیار پایدار و آهسته پرواز می کند ، بنابراین حتی بچه ها می توانند با آن پرواز کنند.

در مورد برد هواپیما صحبت می کنم … من با استفاده از موبایل Moto G5S که به عنوان وای فای هات اسپات و کنترل از راه دور عمل می کند ، حدود 70 متر محدوده LOS دارم. زمان واقعی RSSI در برنامه Android نمایش داده می شود و اگر هواپیما در محدوده خارج شود (RSSI به زیر -85 دسی بل می رسد) نسبت به تلفن همراه شروع به ارتعاش می کند. اگر هواپیما از محدوده نقطه دسترسی Wi-Fi خارج شود ، موتور متوقف می شود تا فرود ایمن انجام نشود. همچنین ولتاژ باتری در برنامه اندروید نمایش داده می شود و اگر ولتاژ باتری به کمتر از 3.7 ولت برسد ، تلفن همراه شروع به ارتعاش می کند تا قبل از خالی شدن کامل باتری ، بازخورد خلبان را برای فرود هواپیما ارائه دهد. اگر تلفن همراه را به سمت چپ متمایل کنید تا هواپیما به چپ و راست برای گردش راست کج کنید ، هواپیما کاملاً کنترل می شود. بنابراین در اینجا ، من دستورالعمل ساخت مرحله به مرحله هواپیمای کوچک کنترل شده با WiFi مبتنی بر ESP8266 را به اشتراک می گذارم. زمان ساخت مورد نیاز برای این هواپیما حدود 5-6 ساعت است و نیاز به مهارت لحیم کاری اساسی دارد ، دانش کمی در برنامه نویسی ESP8266 با استفاده از Arduino IDE و نوشیدن یک فنجان قهوه داغ یا آبجو سرد در آن عالی خواهد بود:).

مرحله 1: مرحله 1: فهرست اجزاء و ابزارها

قطعات الکترونیکی: اگر شما علاقه مندان به لوازم الکترونیکی هستید ، بسیاری از قطعات ذکر شده در زیر را در موجودی خود پیدا خواهید کرد

• 2 شماره موتور DC بدون هسته با cw و ccw prop 5 $
• 1 شماره ESP-12 یا ESP-07 ماژول 2 $
• 1 شماره 3.7V 180mAH 20C LiPo باتری -> 5 دلار
• 2 شماره SI2302DS A2SHB SOT23 ماسفت 0.05 دلار
• 5 شماره 3.3 کیلو اهم 1/10 وات smd یا 1/4 وات از طریق مقاومت های سوراخ 0.05 دلار (3.3 تا 10 کیلوگرم هر مقاومتی کار می کند)
• 1 شماره smd 1N4007 یا دیود سوراخ 0.02 $
• 1 شماره ماژول شارژر Lipo TP4056 1S 1A 0.06 دلار
• 2 اتصال مرد و 1 زن مینی JST 0.05 دلار

هزینه کل ------ 13 $ تقریبا

قسمت های دیگر:

• 2-3 شماره چوب کبابی
• 1 شماره ورق دپرون 50 سانتی متر در 50 سانتی متر 3 میلی متر یا هر ورق فوم سفت و سخت 3 میلی متری
• سیم جامپر عایق تک هسته ای
• مبدل USB به UART Nodemcu یا cp2102 به عنوان برنامه نویس برای بارگذاری سیستم عامل در esp8266
• نوار اسکاچ
• چسب فوق العاده

ابزار مورد نیاز:

• ابزار سربازی درجه سرگرمی
• تیغ جراحی با نگهدارنده تیغه
• چسب حرارتی تفنگی
• مقیاس
• رایانه دارای Arduino IDE با ESP8266 Arduino Core
• تلفن همراه اندروید

این تنها چیزی است که ما نیاز داریم … اکنون همه ما آماده ساختن هواپیمای دیوانه وای فای کنترل شده خود هستیم

مرحله 2: مرحله 2: درک مکانیسم کنترل

این هواپیما از رانش دیفرانسیل برای کنترل خم (فرمان) و رانش جمعی برای پیچ (صعود/فرود) و کنترل سرعت هوا استفاده می کند ، بنابراین نیازی به سروو موتور نیست و تنها دو موتور DC اصلی بدون هسته رانش و کنترل را فراهم می کند.

شکل چند وجهی بال باعث ایجاد ثبات رول در برابر نیروی خارجی (باد باد) می شود. اجتناب عمدی از سروو موتور در سطوح کنترل (آسانسور ، آیلرون و رودر) باعث می شود طراحی هواپیما بدون هیچ مکانیسم کنترلی پیچیده ای ساخته شود و همچنین هزینه ساخت را کاهش دهد. برای کنترل هواپیما تنها چیزی که نیاز داریم این است که با استفاده از برنامه Android در تلفن همراه ، رانندگی هر دو موتور DC Coreless DC را از راه دور از طریق WiFi کنترل کنیم. در صورت تمایل ، هر کسی بخواهد طراحی این هواپیما را به صورت سه بعدی مشاهده کند ، من فایل Fusion 360 و فایل stl را در اینجا ضمیمه کرده ام. یک طراحی CAD هواپیما برای اسناد ، شما نیازی به چاپگر سه بعدی یا برش لیزری ندارید.. بنابراین نگران نباشید:)

مرحله 3: مرحله 3: شماتیک کنترل کننده بر اساس ESP8266

بیایید با درک عملکرد هر جزء در شماتیک شروع کنیم ،

• ESP12e: این ESP8266 WiFi SoC بسته های کنترل UDP را از برنامه Android دریافت می کند و RPM موتور چپ و راست را کنترل می کند. ولتاژ باتری و RSSI سیگنال WiFi را اندازه گیری می کند و به برنامه Android ارسال می کند.
• D1: ماژول ESP8266 مطابق برگه اطلاعات خود بین 1.8V ~ 3.6V کار می کند ، بنابراین از باتری LiPo تک سلولی نمی توان مستقیماً برای منبع تغذیه ESP8266 استفاده کرد ، بنابراین مبدل گام به گام مورد نیاز است. وزن و پیچیدگی مدار را کاهش دهید من از دیود 1N4007 برای کاهش ولتاژ باتری (4.2V ~ 3.7V) به میزان 0.7V (کاهش ولتاژ 1N4007) برای بدست آوردن ولتاژ در محدوده 3.5V ~ 3.0V که به عنوان ولتاژ منبع ESP8266 استفاده می شود ، استفاده کرده ام. به من روش زشت آن را می دانم اما برای این هواپیما بسیار خوب کار می کند.
• R1 ، R2 و R3: این سه مقاومت برای حداقل تنظیم ESP8266 حداقل مورد نیاز است. R1 پین CH_PD (EN) ESP8266 را فعال کنید تا فعال شود. پین RST ESP8266 کم فعال است بنابراین R2 پین RST ESP8266 را بکشید و آن را از حالت تنظیم مجدد خارج کنید. بر اساس برگه اطلاعات هنگام روشن شدن ، پین GPIO15 ESP8266 باید کم باشد بنابراین R3 برای کشیدن GPIO15 ESP8266 استفاده می شود.
• R4 و R5: R4 و R5 برای پایین آوردن دروازه T1 و T2 استفاده می شود تا در صورت روشن شدن ESP8266 از هرگونه تحریک کاذب mosfets (حرکت موتور) جلوگیری شود. (توجه: مقادیر R1 تا R5 مورد استفاده در این پروژه 3.3 کیلو اهم است ، اما هرگونه مقاومت بین 1K تا 10K به طور یکپارچه کار می کند)
• T1 و T2: این دو موشف قدرت Si2302DS N کانال (با درجه 2.5 آمپر) RPM موتور چپ و راست را با PWM از GPIO4 و GPIO5 ESP8266 کنترل می کند.
• L_MOTOR و R_MOTOR: این موتورهای 7mmx20mm 35000 RPM Coreless DC بدون رانش دیفرانسیل برای پرواز و کنترل هواپیما هستند. هر موتور فشار 30 گرم را در 3.7 ولت فراهم می کند و جریان 700 میلی آمپر را با سرعت می کشد.
• J1 و J2: این اتصالات کوچک JST هستند که برای ماژول ESP12e و اتصال باتری استفاده می شوند. می توانید از هر کانکتوری استفاده کنید که بتواند حداقل جریان 2 آمپر را کنترل کند.

(توجه: من اهمیت جداسازی خازن را در طراحی مدارهای سیگنال مختلط کاملاً درک می کنم ، اما من از جدا شدن خازن ها در این پروژه اجتناب کرده ام تا از پیچیدگی مدار جلوگیری کنم و قطعات را شمارش کنم زیرا تنها بخش WiFi ESP8266 RF/Analog است و خود ماژول ESP12e دارای خازن های جدا کننده لازم است روی برد. BTW بدون هیچگونه مدار خازن جدا کننده خارجی به خوبی کار می کند.)

شماتیک گیرنده مبتنی بر ESP12e با اتصال برنامه نویسی در قالب pdf با این مرحله ضمیمه شده است.

مرحله 4: مرحله 4: مجموعه کنترل کننده

ویدئوی فوق با عنوان نشان می دهد گام به گام گزارش ساخت و ساز کنترل کننده تقدیر گیرنده مبتنی بر ESP12e که برای این پروژه طراحی شده است. من سعی کرده ام که اجزا را بر اساس مهارت هایم قرار دهم. با در نظر گرفتن شماتیک ارائه شده در مرحله قبل ، می توانید اجزاء را بر اساس مهارت خود قرار دهید.

فقط mosfets SMD (Si2302DS) بسیار کوچک هستند و هنگام لحیم کاری نیاز به مراقبت دارند. من این موجودات را در موجودی خود دارم بنابراین از آن استفاده کرده ام. شما می توانید از هر بسته بزرگتر TO92 mosfet با Rdson <0.2ohms و Vgson 1.5Amps استفاده کنید. (اگر چنین موشفتی را به راحتی در بازار یافتید به من پیشنهاد دهید.) پس از آماده شدن این سخت افزار ، همه ما آماده بارگذاری سیستم عامل WiFi Plane هستیم تا این مرحله را در مرحله بعد مورد بحث قرار دهد.

مرحله 5: مرحله 5: راه اندازی و بارگذاری سیستم عامل ESP8266

سیستم عامل ESP8266 برای این پروژه با استفاده از Arduino IDE توسعه یافته است.

Nodemcu یا USBtoUART Converter می تواند برای بارگذاری سیستم عامل در ESP12e استفاده شود. در این پروژه من از Nodemcu به عنوان برنامه نویس برای بارگذاری سیستم عامل در ESP12e استفاده می کنم.

ویدیوی بالا مراحل گام به گام همان را نشان می دهد..

دو روش برای بارگذاری این سیستم عامل در ESP12e وجود دارد ،

1. استفاده از فلاشر nodemcu: اگر فقط می خواهید از فایل باینری wifiplane_esp8266_esp12e.bin استفاده کنید که با این مرحله ضمیمه شده است بدون هیچ تغییری در سیستم عامل ، این بهترین روش است.

   • wifiplane_esp8266_esp12e.bin را از ضمیمه این مرحله بارگیری کنید.
   • nodemcu flasher repo را از مخزن رسمی github خود بارگیری کرده و آن را از حالت فشرده خارج کنید.
   • در پوشه فشرده نشده ، به nodemcu-flasher-master / Win64 / Release و ESP8266Flasher.exe بروید
   • باز کردن برگه پیکربندی ESP8266Flashher و تغییر مسیر فایل باینری از INTERNAL: // NODEMCU به مسیر wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • مراحل زیر را طبق ویدئوی بالا دنبال کنید….

2. استفاده از Arduino IDE: اگر می خواهید سیستم عامل (یعنی SSID و رمز شبکه WiFi - در این مورد Android Hotspot) را ویرایش کنید ، این بهترین روش است.

   • با دنبال کردن این دستورالعمل عالی ، Arduino IDE را برای ESP8266 تنظیم کنید.
   • wifiplane_esp8266.ino را از ضمیمه این مرحله بارگیری کنید.
   • Arduino IDE را باز کرده و کد را از wifiplane_esp8266.ino کپی کرده و آن را در Arduino IDE بچسبانید.
   • با ویرایش دو خط زیر ، SSID و رمز شبکه خود را در کد ویرایش کنید. و مراحل را طبق ویدئوی بالا دنبال کنید.
   • char ssid = "wifiplane"؛ // SSID شبکه شما (نام) char pass = "wifiplane1234"؛ // رمز شبکه شما (از WPA استفاده کنید یا از کلید WEP استفاده کنید)

مرحله 6: مرحله 6: مونتاژ Airframe

گزارش ساخت Airframe گام به گام در فیلم بالا نشان داده شده است.

من از تکه فوم دپرون به ابعاد 18cmx40cm برای بدنه هوا استفاده کرده ام. چوب کبابی برای ایجاد استحکام بیشتر در بدنه و بال استفاده می شود. در تصویر بالا طرح Airframe ارائه شده است ، با این حال شما می توانید با توجه به آیرودینامیک اولیه و وزن هواپیما ، طرح را بر اساس نیاز خود تغییر دهید. با در نظر گرفتن تجهیزات الکترونیکی این هواپیما ، این هواپیما قادر به پرواز با حداکثر وزن حدود 50 گرم است. وزن BTW با این چارچوب و تمام قطعات الکترونیکی از جمله وزن باتری این هواپیما 36 گرم است.

محل CG: من از قاعده کلی CG برای سر خوردن صاف استفاده کرده ام … 20 تا 25 درصد طول آکورد آن از لبه بال بال فاصله دارد … با این تنظیم CG با آسانسور کمی بالا ، با گاز صفر ، سطح پرواز می لغزد با گاز 20-25٪ و با گاز اضافی به دلیل آسانسور کمی بالا رفتن شروع به صعود می کند…

در اینجا ویدئوی یوتیوب از طراحی هواپیمای بال پرواز من با همان وسایل الکترونیکی است تا فقط به شما انگیزه دهد تا با طراحی های مختلف آزمایش کنید و همچنین ثابت کنید که برای این تنظیم می توان از بسیاری از انواع طراحی قاب هواپیما استفاده کرد.

مرحله 7: مرحله 7: راه اندازی و آزمایش برنامه Android

نصب برنامه اندروید:

شما فقط باید فایل wifiplane.apk را که با این مرحله ضمیمه شده است در تلفن هوشمند خود بارگیری کرده و طبق دستورالعمل های ذکر شده در ویدیوی بالا عمل کنید.

درباره برنامه ، این برنامه Android با استفاده از Processing for Android توسعه یافته است.

برنامه بسته امضا نشده است ، بنابراین شما باید گزینه منبع ناشناخته را در تنظیمات تلفن خود فعال کنید. برنامه فقط به حق دسترسی به ویبراتور و شبکه WiFi نیاز دارد.

تست هواپیما قبل از پرواز با استفاده از برنامه Android: هنگامی که برنامه Android در تلفن هوشمند شما اجرا شد ، برای اطلاع از نحوه عملکرد برنامه و ویژگی های مختلف جالب برنامه به ویدیوی بالا مراجعه کنید. اگر هواپیمای شما به برنامه مانند عکس بالا پاسخ می دهد ، بسیار عالی… شما آن را ساخته اید…

مرحله 8: مرحله 8: وقت پرواز است

آماده پرواز؟…

• وارد حوزه شوید
• برخی از تست های گلاید را انجام دهید
• تغییر زاویه آسانسور یا اضافه کردن/حذف وزن بر روی بینی هواپیما تا زمانی که به آرامی بچرخد…
• یکبار به آرامی در حال پرواز است ، POWER ON PLANE و برنامه Android را باز کنید
• هواپیمای پرتاب دستی با 60 درصد دریچه گاز در برابر باد
• یکبار در هوا است ، باید به راحتی در سطح با 20 تا 25 درصد دریچه گاز پرواز کند