پهپاد آردوینو با GPS: 16 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

ما قصد داریم یک پهپاد کوادکوپتر با دید اول شخص (FPV) کنترل شده و تثبیت شده با آردوینو با بازگشت به خانه ، هماهنگی و عملکردهای نگهدارنده GPS بسازیم. ما ساده لوحانه تصور کردیم که ترکیب برنامه های موجود Arduino و سیم کشی برای یک کوادکوپتر بدون GPS با سیستم های انتقال GPS نسبتاً ساده است و ما می توانیم به سرعت به کارهای پیچیده برنامه نویسی برویم. با این حال ، برای مشارکت این دو پروژه ، مقدار شگفت انگیزی باید تغییر کند ، و در نتیجه ما به ساخت یک کوادکوپتر FPV مجهز به GPS ، بدون هیچ گونه عملکرد اضافی ، دست یافتیم.

در صورت رضایت از کوادکوپتر محدود ، دستورالعمل هایی در مورد نحوه تکرار محصول ارائه شده است.

ما همچنین تمام مراحل انجام شده در راه ساخت یک کوادکوپتر مستقل تر را شامل شده است. اگر در جستجوی عمیق آردوینو احساس راحتی می کنید یا تجربه زیادی از آردوینو دارید و می خواهید نقطه توقف ما را به عنوان نقطه پرش برای کاوش خود در نظر بگیرید ، این دستورالعمل برای شما نیز مناسب است.

این یک پروژه عالی برای یادگیری چیزی در مورد ساخت و کد نویسی برای آردوینو است ، مهم نیست که چقدر تجربه دارید. همچنین ، امیدوارم با یک هواپیمای بدون سرنشین دور شوید.

تنظیم به شرح زیر است:

در فهرست مواد ، قطعات بدون ستاره برای هر دو هدف مورد نیاز است.

قطعات با یک ستاره فقط برای پروژه ناتمام یک کوادکوپتر مستقل مورد نیاز است.

قطعات دارای دو ستاره فقط برای کوادکوپتر محدودتر مورد نیاز است.

مراحل مشترک هر دو پروژه بعد از عنوان هیچ علامتی ندارد

مراحل لازم فقط برای کوادکوپترهای غیر مستقل محدودتر "(Uno)" بعد از عنوان است.

مراحل مورد نیاز فقط برای کوادکوپتر مستقل در حال انجام دارای "(مگا)" پس از عنوان است.

برای ساخت چهارگانه مبتنی بر Uno ، مراحل را به ترتیب دنبال کنید و هر مرحله را با "(Mega)" بعد از عنوان رد کنید.

برای کار بر روی چهارگانه مبتنی بر مگا ، مراحل را به ترتیب دنبال کنید و هر مرحله را با "(Uno)" بعد از عنوان رد کنید.

مرحله 1: جمع آوری مواد

اجزاء:

1) یک قاب کوادکوپتر (قاب دقیق احتمالاً مهم نیست) (15 دلار)

2) چهار موتور 2830 ، 900kV بدون برس (یا مشابه) ، و چهار بسته جانبی (4x 6 $ + 4x 4 $ = مجموع 40 $)

3) چهار 20C UBEC ESC (4x 10 $ = 40 دلار در کل)

4) یک برد توزیع برق (با اتصال XT-60) (20 دلار)

5) یک باتری LiPo 3s ، 3000-5000mAh با اتصال XT-60 (3000mAh مربوط به تقریباً 20 دقیقه زمان پرواز است) (25 دلار)

6) تعداد زیادی پروانه (اینها بسیار خراب می شوند) (10 دلار)

7) One Arduino Mega 2560* (40 دلار)

8) One Arduino Uno R3 (20 دلار)

9) دومین Arduino Uno R3 ** (20 دلار)

10) یک Arduino Ultimate GPS Shield (نیازی به سپر ندارید ، اما استفاده از GPS متفاوت به سیم کشی متفاوتی نیاز دارد) (45 دلار)

11) دو فرستنده بی سیم HC-12 (2x 5 $ = 10 $)

12) یک MPU-6050 ، 6DOF (درجه آزادی) ژیروسکوپ/شتاب سنج (5 دلار)

13) One Turnigy 9x 2.4GHz ، 9 کانال فرستنده/گیرنده (70 دلار)

14) هدرهای زن آردوینو (قابل جمع شدن) (20 دلار)

15) شارژر LiPo Battery Balance (و آداپتور 12V DC ، شامل نمی شود) (20 دلار)

17) کابل آداپتور USB A به B مرد به مرد (5 دلار)

17) نوار چسب

18) لوله را کوچک کنید

تجهیزات:

1) آهن لحیم کاری

2) لحیم کاری

3) اپوکسی پلاستیکی

4) فندک

5) استریپر سیم

6) مجموعه ای از آچارهای آلن

اجزای اختیاری برای انتقال ویدئو FPV در زمان واقعی (نمای اول شخص):

1) یک دوربین FPV کوچک (این لینک به دوربین بسیار ارزان و بی کیفیتی که ما استفاده کردیم ، می توانید یک دوربین بهتر را جایگزین کنید) (20 دلار)

2) جفت فرستنده/گیرنده 5.6 گیگاهرتز (832 مدل استفاده شده) (30 دلار)

3) باتری 500 میلی آمپر ساعتی ، 3s (11.1V) LiPo (7 دلار) (ما از دوشاخه موز استفاده می کردیم ، اما در گذشته توصیه می کنیم از باتری متصل استفاده کنید ، زیرا دارای اتصال دهنده ای با فرستنده TS832 است ، و بنابراین t نیاز به لحیم کاری دارد).

4) 2 عدد باتری LiPo 1000 میلی آمپری 2 ثانیه (7.4 ولت) یا مشابه آن (5 دلار). تعداد mAh تا زمانی که بیش از 1000 میلی آمپر ساعت باشد ، مهم نیست. همان عبارت بالا در مورد نوع دوشاخه برای یکی از دو باتری صادق است. دیگری برای تغذیه مانیتور استفاده می شود ، بنابراین شما باید در هر صورت لحیم کاری کنید. احتمالاً بهترین کار این است که برای این کار یک پلاگین XT-60 تهیه کنید (این همان کاری است که ما انجام دادیم). پیوندی برای آن نوع در اینجا وجود دارد: LiPo 1000mAh 2s (7.4V) با پلاگین XT-60

5) مانیتور LCD (اختیاری) (15 دلار). همچنین می توانید از آداپتور AV-USB و نرم افزار کپی DVD برای مشاهده مستقیم بر روی لپ تاپ استفاده کنید. این همچنین به جای مشاهده آنها در زمان واقعی ، امکان ضبط ویدئو و عکس را نیز می دهد.

6) اگر باتری هایی با دوشاخه های متفاوت از اتصالات خریداری کرده اید ، ممکن است به آداپتورهای مناسب نیاز داشته باشید. صرف نظر از این ، یک آداپتور مربوط به دوشاخه باتری که مانیتور را تغذیه می کند ، تهیه کنید. در اینجا جایی است که می توانید آداپتورهای XT-60 را تهیه کنید

* = فقط برای پروژه های پیشرفته تر

** = فقط برای پروژه های اساسی تر

هزینه ها:

در صورت شروع از ابتدا (اما با آهن لحیم کاری و غیره …) ، بدون سیستم FPV: 0 370 دلار

اگر قبلاً فرستنده/گیرنده RC ، شارژر باتری LiPo و باتری LiPo دارید: 260 پوند

هزینه سیستم FPV: 80 دلار

مرحله 2: قاب را جمع کنید

این مرحله بسیار ساده است ، به خصوص اگر از همان قاب از پیش ساخته شده استفاده کنیم. به سادگی از پیچ های موجود استفاده کنید و قاب را مطابق شکل کنار هم قرار دهید ، با استفاده از آچار یا پیچ گوشتی آلن مناسب برای قاب خود. اطمینان حاصل کنید که بازوهای یک رنگ در مجاورت یکدیگر (مانند این تصویر) قرار دارند ، به طوری که هواپیمای بدون سرنشین جلو و عقب واضح داشته باشد. علاوه بر این ، مطمئن شوید که قسمت بلند صفحه پایینی بین بازوهای رنگ مخالف چسبیده باشد. این بعداً مهم می شود.

مرحله 3: Mount Motors و Connect Escs

اکنون که قاب مونتاژ شده است ، چهار موتور و چهار لوازم جانبی نصب را بیرون بیاورید. می توانید از پیچ های موجود در مجموعه های نصب یا پیچ های باقی مانده از قاب کوادکوپتر برای پیچاندن موتورها و پایه ها در محل خود استفاده کنید. درصورت خرید پایه هایی که ما به آنها پیوند داده ایم ، دو قطعه اضافی دریافت خواهید کرد که در تصویر بالا نشان داده شده است. ما عملکرد موتور خوبی بدون این قطعات داشته ایم ، بنابراین آنها را برای کاهش وزن کنار گذاشتیم.

پس از پیچ خوردن موتورها ، برد توزیع برق (PDB) را در بالای صفحه بالای قاب کوادکوپتر به صورت اپوکسی قرار دهید. مطمئن شوید که جهت را طوری تنظیم کرده اید که اتصال باتری در بین بازوهای رنگ متفاوت (موازی با یکی از قسمت های بلند صفحه پایینی) ، مانند تصویر بالا ، مشخص شود.

همچنین باید چهار مخروط ملخ با نخ های زنانه داشته باشید. فعلا اینها را کنار بگذارید

حالا ESC های خود را بیرون بیاورید. یک طرف دارای دو سیم خارج از آن است ، یکی قرمز و دیگری سیاه. برای هر یک از چهار ESC ، سیم قرمز را در کانکتور مثبت PDB و مشکی را در منفی وارد کنید. توجه داشته باشید که اگر از PDB دیگری استفاده می کنید ، ممکن است این مرحله به لحیم کاری نیاز داشته باشد. حالا هریک از سه سیم خارج شده از هر موتور را وصل کنید. در این مرحله ، مهم نیست که کدام سیم ESC را با کدام سیم موتور وصل می کنید (مادامی که تمام سیمهای یک ESC را با یک موتور متصل می کنید!) هر قطبی را که بعداً انجام می دهید ، بعداً اصلاح خواهید کرد. اگر سیم ها معکوس شوند خطرناک نیست. فقط باعث می شود که موتور به عقب بچرخد.

مرحله 4: آردوینو و شیلد را آماده کنید

یک یادداشت قبل از شروع

ابتدا ، می توانید مستقیماً همه سیمها را با هم لحیم کنید. با این حال ، ما استفاده از سرصفحه های پین را بسیار ارزشمند می دانیم زیرا انعطاف پذیری زیادی برای عیب یابی و تطبیق پروژه ارائه می دهند. آنچه در زیر می آید شرح کاری است که ما انجام داده ایم (و توصیه می کنیم دیگران انجام دهند).

آردوینو و سپر را آماده کنید

Arduino Mega (یا Uno در صورت انجام چهارگانه غیر مستقل) ، محافظ GPS و سرصفحه های قابل جمع شدن را بیرون بیاورید. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است ، انتهای نر هدرهای قابل جمع شدن را روی سپر GPS در ردیف پین ها موازی با پین های لحیم کاری شده لحیم کنید. همچنین در هدرهای قابل جمع شدن روی ردیف پین با برچسب 3V ، CD ،… RX لحیم می شود. با استفاده از سیم برش طول اضافی را روی سنجاق هایی که از پایین بیرون می آیند جدا کنید. هدرهای مردانه با بالا خم شده را در همه این هدرهای قابل جمع قرار دهید. اینها سیم هایی است که برای بقیه اجزا به آنها لحیم می کنید.

سپر GPS را به بالا وصل کنید ، مطمئن شوید که پین ها با پین های Arduino (Mega یا Uno) مطابقت دارند. توجه داشته باشید که در صورت استفاده از Mega ، مقدار زیادی از آردوینو همچنان پس از قرار دادن سپر در معرض دید قرار می گیرد.

نوار برقی را در پایین آردوینو قرار دهید و تمام لحیم های پین در معرض دید را بپوشانید ، تا از اتصال کوتاه جلوگیری کنید زیرا آردوینو روی PDB قرار دارد.

مرحله 5: قطعات را با هم وصل کنید و باتری محل (Uno)

شماتیک بالا تقریباً شبیه به آن است که توسط جوپ بروکینگ طراحی شده است زیرا ما طراحی خود را به شدت بر اساس طرح او طراحی کردیم.

*توجه داشته باشید که این شماتیک فرض می کند که محافظ GPS به درستی نصب شده است ، و بنابراین GPS در این شماتیک ظاهر نمی شود.

شماتیک بالا با استفاده از نرم افزار Fritzing تهیه شده است که به ویژه برای طرح های مربوط به آردوینو بسیار توصیه می شود. ما بیشتر از قسمتهای عمومی استفاده می کنیم که می توان انعطاف پذیر آنها را ویرایش کرد ، زیرا قسمتهای ما به طور کلی در کتابخانه قسمت Fritzing نبود.

-مطمئن شوید که کلید محافظ GPS به "نوشتن مستقیم" تغییر کرده است.

-حالا تمام قطعات را طبق شماتیک بالا (به جز باتری!) سیم کشی کنید (نکته مهم در مورد سیم های داده GPS در زیر).

توجه داشته باشید که قبلاً ESC ها را به موتورها و PDB متصل کرده اید ، بنابراین این بخش از شماتیک انجام شده است.

علاوه بر این ، توجه داشته باشید که داده های GPS (سیم های زرد) از پین 0 و 1 در Arduino (نه پین های جداگانه Tx و Rx در GPS) خارج می شود. این به این دلیل است که با "نوشتن مستقیم" (زیر را ببینید) پیکربندی شده است ، GPS مستقیماً به پورت های سری سخت افزار در uno (پین 0 و 1) خروجی می دهد. این به وضوح در تصویر دوم بالای سیم کشی کامل نشان داده شده است.

هنگام سیم کشی گیرنده RC ، به تصویر بالا مراجعه کنید. توجه داشته باشید که سیم های داده به ردیف بالا می روند ، در حالی که Vin و Gnd به ترتیب در ردیف دوم و سوم (و در ستون دوم تا دورترین پین) قرار دارند.

-برای انجام سیم کشی برای فرستنده گیرنده HC-12 ، گیرنده RC و 5Vout از PDB به Vin آردوینو از هدرهای قابل جمع شدن استفاده کردیم ، در حالی که برای ژیروسکوپ سیم ها را مستقیماً به برد و با استفاده از لوله های حرارتی کوچک در اطراف دستگاه لحیم کردیم. لحیم کاری شما می توانید هر کدام را برای هر یک از اجزای سازنده انتخاب کنید ، اما لحیم کاری مستقیم به ژیروسکوپ توصیه می شود زیرا باعث صرفه جویی در فضا می شود که نصب قسمت کوچکتر را آسان تر می کند. استفاده از هدرها مقدار کمی کار بیشتری در پیش است ، اما انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می دهد. لحیم کاری مستقیم سیم ها در دراز مدت اتصال مطمئن تری است ، اما به این معنی است که استفاده از آن در پروژه دیگر سخت تر است. توجه داشته باشید که اگر از سربرگ ها در سپر GPS استفاده کرده اید ، بدون توجه به کاری که انجام می دهید ، هنوز از انعطاف پذیری مناسبی برخوردار هستید. نکته بسیار مهم ، اطمینان حاصل کنید که سیم های داده GPS در پین 0 و 1 در GPS به راحتی حذف و جایگزین شوند.

در پایان پروژه ما ، نتوانستیم روش مناسبی برای اتصال همه اجزای خود به قاب طراحی کنیم. با توجه به فشار زمانی کلاس ما ، راه حل های ما به طور کلی حول نوار فوم دو طرفه ، نوار چسب ، نوار الکتریکی و زیپ می چرخد. اگر می خواهید پروژه ای بلندمدت باشد ، به شدت توصیه می کنیم زمان بیشتری را صرف طراحی سازه های نصب ثابت کنید. با همه موارد گفته شده ، اگر فقط می خواهید یک نمونه اولیه سریع بسازید ، پس با خیال راحت مراحل ما را دنبال کنید. با این حال ، مطمئن شوید که ژیروسکوپ محکم نصب شده است. این تنها راهی است که آردوینو می داند کوادکوپتر در حال انجام چه کاری است ، بنابراین اگر در پرواز حرکت کند با مشکلاتی روبرو خواهید شد.

در حالی که همه چیز به هم متصل شده است ، باتری LiPo خود را برداشته و بین صفحات بالا و پایین قاب بکشید. مطمئن شوید که کانکتور آن همان جهت کانکتور PDB را نشان می دهد و در واقع آنها می توانند متصل شوند. ما از نوار چسب برای نگه داشتن باتری در جای خود استفاده کردیم (نوار چسب نیز کار می کند ، اما آزاردهنده تر از نوار چسب است). نوار چسب به خوبی کار می کند زیرا می توان به راحتی باتری را تعویض یا آن را برای شارژ خارج کرد. با این حال ، باید مطمئن باشید که باتری را محکم چسبانده اید ، زیرا اگر باتری در حین پرواز حرکت کند ، این می تواند تعادل هواپیمای بدون سرنشین را به طور جدی به هم بزند. هنوز باتری را به PDB وصل نکنید.

مرحله 6: سیمها را با هم ترکیب کنید و باتری محل (مگا)

شماتیک بالا با استفاده از نرم افزار Fritzing تهیه شده است که به ویژه برای طرح های مربوط به آردوینو بسیار توصیه می شود. ما بیشتر از قطعات عمومی استفاده می کردیم ، زیرا قسمتهای ما به طور کلی در کتابخانه قسمت Fritzing نبود.

توجه داشته باشید که این شماتیک فرض می کند که یک محافظ GPS به درستی نصب شده است و بنابراین GPS در این شماتیک ظاهر نمی شود.

-سوئیچ مگا 2560 خود را روی "Soft Soft" قرار دهید.

-حالا تمام قطعات را طبق شماتیک بالا سیم کشی کنید (به جز باتری!)

توجه داشته باشید که قبلاً ESC ها را به موتورها و PDB متصل کرده اید ، بنابراین این بخش از شماتیک انجام شده است.

کابل های بلوز از پین 8 تا Rx و پین 7 تا Tx وجود دارند زیرا (بر خلاف Uno ، که این سپر برای آن ساخته شده بود) ، مگا فاقد گیرنده و فرستنده ناهمزمان جهانی (UART) در پین 7 و 8 است و بنابراین ما باید از پین های سری سخت افزاری استفاده کنیم. دلایل بیشتری وجود دارد که ما به پین های سری سخت افزاری نیاز داریم ، که بعداً مورد بحث قرار می گیرد.

هنگام سیم کشی گیرنده RC ، به تصویر بالا مراجعه کنید. توجه داشته باشید که سیم های داده به ردیف بالا می روند ، در حالی که Vin و Gnd به ترتیب در ردیف دوم و سوم (و در ستون دوم تا دورترین پین) قرار دارند.

-برای انجام سیم کشی برای فرستنده گیرنده HC-12 ، گیرنده RC و 5Vout از PDB به Vin آردوینو از هدرهای قابل جمع شدن استفاده کردیم ، در حالی که برای ژیروسکوپ سیم ها را مستقیماً لحیم می کردیم و از لوله های حرارتی کوچک در اطراف لحیم استفاده می کردیم. شما می توانید یکی از این دو بخش را انتخاب کنید. استفاده از هدرها مقدار کمی کار بیشتری در پیش است ، اما انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می دهد. لحیم کاری مستقیم سیم ها در دراز مدت اتصال مطمئن تری است ، اما به این معنی است که استفاده از آن در پروژه دیگر سخت تر است. توجه داشته باشید که اگر از سربرگ ها در سپر GPS استفاده کرده اید ، بدون توجه به کاری که انجام می دهید ، هنوز از انعطاف پذیری مناسبی برخوردار هستید.

در پایان پروژه ما ، نتوانستیم روش مناسبی برای اتصال همه اجزای خود به قاب طراحی کنیم. با توجه به فشار زمانی کلاس ما ، راه حل های ما به طور کلی حول نوار فوم دو طرفه ، نوار چسب ، نوار الکتریکی و زیپ می چرخد. ما به شدت توصیه می کنیم که اگر می خواهید این پروژه بلند مدت باشد ، زمان بیشتری را صرف طراحی سازه های نصب ثابت کنید. با همه این موارد ، اگر فقط می خواهید یک نمونه اولیه سریع بسازید ، با خیال راحت مراحل ما را دنبال کنید. با این حال ، مطمئن شوید که ژیروسکوپ محکم نصب شده است. این تنها راهی است که آردوینو می داند کوادکوپتر در حال انجام چه کاری است ، بنابراین اگر در پرواز حرکت کند با مشکلاتی روبرو خواهید شد.

در حالی که همه چیز به هم متصل شده است ، باتری LiPo خود را برداشته و بین صفحات بالا و پایین قاب بکشید. مطمئن شوید که کانکتور آن همان جهت کانکتور PDB را نشان می دهد و در واقع آنها می توانند متصل شوند. ما از نوار چسب برای نگه داشتن باتری در محل خود استفاده کردیم (نوار چسب نیز کار می کند ، اما بیشتر از نوار چسب آزاردهنده است). نوار چسب به خوبی کار می کند زیرا می توان به راحتی باتری را تعویض یا آن را برای شارژ خارج کرد. با این حال ، باید مطمئن باشید که باتری را محکم چسبانده اید ، زیرا اگر باتری در حین پرواز حرکت کند ، این می تواند تعادل هواپیمای بدون سرنشین را به طور جدی به هم بزند. هنوز باتری را به PDB وصل نکنید.

مرحله 7: گیرنده را ببندید

گیرنده RC را بردارید و موقتاً آن را به منبع تغذیه 5 ولت وصل کنید (یا با تغذیه آردوینو با USB یا 9 ولت یا با منبع تغذیه جداگانه. هنوز LiPo را به آردوینو وصل نکنید). پین صحافی را که به همراه گیرنده RC ارائه شده است بردارید و آن را روی پایه های BIND روی گیرنده قرار دهید. متناوباً ، پین های بالا و پایین را در ستون BIND کوتاه کنید ، همانطور که در عکس بالا نشان داده شده است. چراغ قرمز باید سریع روی گیرنده چشمک بزند. حالا کنترلر را بردارید و دکمه پشت را در حالی که خاموش است فشار دهید ، همانطور که در بالا نشان داده شده است. با فشردن دکمه ، کنترلر را روشن کنید. حالا چراغ چشمک زن روی گیرنده باید جامد شود. گیرنده بسته است. کابل اتصال را بردارید. اگر از منبع تغذیه متفاوتی استفاده می کردید ، گیرنده را از طریق آردوینو به 5 ولت وصل کنید.

مرحله 8: (اختیاری) سیم را با هم وصل کرده و سیستم دوربین FPV را نصب کنید

ابتدا آداپتور XT-60 را با سیم برق و زمین روی مانیتور به هم وصل کنید. ممکن است از مانیتور به مانیتور دیگر متفاوت باشد ، اما قدرت تقریباً همیشه قرمز است ، زمین تقریباً همیشه سیاه است. حالا آداپتور را با سیم های لحیم شده با فیش XT-60 در 1000mAh LiPo خود وارد کنید. مانیتور باید با (معمولاً) پس زمینه آبی روشن شود. این سخت ترین مرحله است!

حالا آنتن های گیرنده و فرستنده خود را وصل کنید.

Lipo کوچک 500 میلی آمپری خود را به فرستنده وصل کنید. راست ترین پین (درست زیر آنتن) زمین (V_) باتری است ، پین بعدی سمت چپ V+است. آنها سه سیم را به دوربین می دهند. دوربین شما باید دارای یک پلاگین سه در یک باشد که در فرستنده قرار می گیرد. مطمئن شوید سیم داده زرد در وسط قرار دارد. اگر از باتری هایی که به آنها متصل شده ایم استفاده می کنید ، این مرحله نیازی به لحیم کاری ندارد.

سرانجام ، باتری 1000 میلی آمپر ساعتی خود را با سیم خروجی DC که با گیرنده شما همراه بود ، سیم کشی کرده و به نوبه خود آن را به پورت DC گیرنده خود وصل کنید. در نهایت ، انتهای مشکی کابل AVin که همراه گیرنده شما ارائه شده است را به پورت AVin روی گیرنده خود و انتهای دیگر (زرد ، زنانه) را به انتهای زرد کابل کابل AVin مانیتور خود وصل کنید.

در این مرحله ، شما باید بتوانید نمای دوربین را روی مانیتور مشاهده کنید. اگر نمی توانید ، مطمئن شوید که گیرنده و فرستنده هر دو روشن هستند (باید اعداد را در صفحه کوچک آنها ببینید) و آنها در یک کانال هستند (ما از کانال 11 برای هر دو استفاده کردیم و موفقیت خوبی داشتیم). علاوه بر این ، ممکن است لازم باشد کانال روی مانیتور را تغییر دهید.

قطعات را روی قاب نصب کنید.

پس از راه اندازی ، باتری را از برق بکشید تا آماده پرواز شوید.

مرحله 9: تنظیم داده GPS را تنظیم کنید

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است ، دومین آردوینو خود را با فرستنده و گیرنده دوم HC-12 خود سیم کشی کنید ، در نظر داشته باشید که تنظیمات فقط در صورت اتصال به کامپیوتر تغذیه می شوند. کد فرستنده گیرنده ارائه شده را بارگیری کنید ، مانیتور سریال خود را روی 9600 baud باز کنید.

در صورت استفاده از تنظیمات اساسی تر ، اگر سپر GPS شما تغذیه شده و به درستی به دیگر فرستنده گیرنده HC-12 وصل شده است (و اگر سوئیچ سپر روی "نوشتن مستقیم" باشد) باید جملات GPS را دریافت کنید.

با Mega ، مطمئن شوید که سوئیچ روی "Soft Serial" روشن است.

مرحله 10: اجرای کد راه اندازی (Uno)

این کد همان چیزی است که توسط جوپ بروکینگ در آموزش کوادکوپتر آردوینو استفاده می شود ، و او شایسته نگارش آن است.

با قطع شدن باتری ، از کابل USB برای اتصال رایانه خود به آردوینو استفاده کنید و کد راه اندازی پیوست شده را بارگذاری کنید. فرستنده RC خود را روشن کنید. مانیتور سریال خود را روی 57600 baud باز کرده و دستورات را دنبال کنید.

خطاهای رایج:

اگر کد بارگذاری نشد ، اطمینان حاصل کنید که پین 0 و 1 در سپر UNO/GPS وصل نشده است.این همان پورت سخت افزاری است که دستگاه از آن برای ارتباط با رایانه استفاده می کند ، بنابراین باید رایگان باشد.

اگر کد چندین مرحله را به طور هم زمان رد کرد ، بررسی کنید که سوئیچ GPS شما روی "نوشتن مستقیم" روشن باشد.

اگر گیرنده ای تشخیص داده نشد ، مطمئن شوید که چراغ قرمز جامد (اما کم نور) روی گیرنده شما وجود دارد وقتی فرستنده روشن است. اگر چنین است ، سیم کشی را بررسی کنید.

اگر ژیروسکوپ تشخیص داده نشود ، این می تواند به این دلیل باشد که ژیروسکوپ آسیب دیده است یا اگر نوع دیگری از ژیروسکوپ دارید که کد برای نوشتن آن طراحی شده است.

مرحله 11: اجرای کد راه اندازی (مگا)

این کد همان چیزی است که توسط جوپ بروکینگ در آموزش کوادکوپتر آردوینو استفاده می شود ، و او شایسته نگارش آن است. ما به سادگی سیم کشی مگا را طوری تنظیم کردیم که ورودی های گیرنده با پین های صحیح قطع تغییر پین مطابقت داشته باشد.

با قطع شدن باتری ، از کابل USB برای اتصال رایانه خود به آردوینو استفاده کنید و کد راه اندازی پیوست شده را بارگذاری کنید. مانیتور سریال خود را روی 57600 baud باز کرده و دستورات را دنبال کنید.

مرحله 12: کالیبراسیون ESC ها (Uno)

بار دیگر ، این کد با کد Joop Brokking یکسان است. همه تغییرات در تلاش برای ادغام GPS و Arduino انجام شده است و بعداً در توضیحات ساخت کوادکوپتر پیشرفته تر یافت می شود.

کد کالیبراسیون ESC پیوست را بارگذاری کنید. در مانیتور سریال حرف r را بنویسید و return را بزنید. شما باید شروع به مشاهده مقادیر کنترل کننده RC در زمان واقعی ذکر شده کنید. بررسی کنید که آنها از 1000 تا 2000 در افراط در گاز ، رول ، گام و خمیدگی متفاوت هستند. سپس "a" را بنویسید و return را بزنید. اجازه دهید کالیبراسیون ژیروسکوپ انجام شود و سپس بررسی کنید که ژیروسکوپ حرکت چهارگانه را ثبت کرده است. حالا آردوینو را از کامپیوتر وصل کرده ، گاز را تا انتها روی کنترلر فشار دهید و باتری را وصل کنید. ESC ها باید تن صدای بوق متفاوتی داشته باشند (اما بسته به ESC و سیستم عامل آن ممکن است متفاوت باشد). گاز را تا انتها فشار دهید. ESC ها باید بوق های پایین تری منتشر کنند ، سپس سکوت کنند. باتری را از برق بکشید.

به صورت اختیاری ، در این مرحله می توانید از مخروط هایی که همراه با لوازم جانبی موتور نصب شده اند استفاده کنید تا پروانه ها را محکم پیچ کنید. سپس اعداد 1 - 4 را روی مانیتور سریال وارد کنید تا به ترتیب موتورهای 1 - 4 را با کمترین قدرت تغذیه کنید. این برنامه میزان لرزش به دلیل عدم تعادل وسایل را ثبت می کند. می توانید با افزودن مقدار کمی نوار اسکاچ به یک طرف یا طرف دیگر وسایل ، این مشکل را برطرف کنید. ما متوجه شدیم که می توانیم بدون این مرحله پرواز خوبی انجام دهیم ، اما شاید کمی کارآمدتر و با صدای بلندتر از میزان تعادل بین لوازم و تجهیزات.

مرحله 13: کالیبراسیون ESC ها (مگا)

این کد بسیار شبیه کد بروکینگ است ، اما ما آن را (و سیم کشی مربوطه) برای کار با مگا تطبیق دادیم.

کد کالیبراسیون ESC پیوست را بارگذاری کنید. در مانیتور سریال حرف r را بنویسید و return را بزنید. شما باید شروع به مشاهده مقادیر کنترل کننده RC در زمان واقعی ذکر شده کنید. بررسی کنید که آنها از 1000 تا 2000 در افراط در گاز ، رول ، گام و خمیدگی متفاوت هستند.

سپس "a" را بنویسید و return را بزنید. اجازه دهید کالیبراسیون ژیروسکوپ انجام شود و سپس بررسی کنید که ژیروسکوپ حرکت چهارگانه را ثبت کرده است.

حالا آردوینو را از کامپیوتر وصل کرده ، گاز را تا انتها روی کنترلر فشار دهید و باتری را وصل کنید. ESC ها باید سه بوق ضعیف و سپس یک بیپ بلند (اما بسته به ESC و سیستم عامل آن متفاوت باشد) منتشر کنند. گاز را تا انتها فشار دهید. باتری را از برق بکشید.

تغییراتی که در این کد ایجاد کردیم ، تغییر حالت استفاده از PORTD برای پین های ESC به استفاده از PORTA و سپس تغییر بایت های نوشته شده در این پورت ها بود تا پین های مناسب را همانطور که در شماتیک سیم کشی نشان داده شده است ، فعال کنیم. این تغییر به این دلیل است که پین های ثبت PORTD در مگا در همان مکان Uno نیستند. ما نتوانستیم این کد را به طور کامل آزمایش کنیم زیرا در حال کار با یک مگا قدیمی خارج از مارک بودیم که مغازه مدرسه ما داشت. این بدان معناست که به دلایلی همه پین های ثبت PORTA نتوانستند ESC ها را به درستی فعال کنند. ما همچنین در استفاده از عملگر یا equals (| =) در برخی از کد های آزمایشی خود مشکل داشتیم. ما مطمئن نیستیم که چرا هنگام نوشتن بایت ها برای تنظیم ولتاژ پین ESC مشکل ایجاد می شود ، بنابراین ما کد بروکینگ را تا حد ممکن تغییر دادیم. ما فکر می کنیم که این کد بسیار نزدیک به عملکرد است ، اما مسافت پیموده شده شما ممکن است متفاوت باشد.

مرحله 14: هوایی بگیرید !! (Uno)

و باز هم ، این سومین بیت کد نابغه کار جوپ بروکینگ است. تغییرات در این سه قطعه کد تنها در تلاش ما برای ادغام داده های GPS با Arduino وجود دارد.

در حالی که پروانه های خود را محکم روی قاب نصب کرده اید و همه اجزای آن بسته ، چسبانده شده یا به هر نحوی دیگر روی آن نصب شده اند ، کد کنترل پرواز را روی Arduino خود بارگذاری کنید ، سپس Arduino را از رایانه خود جدا کنید.

کوادکوپتر خود را بیرون بیاورید ، باتری را وصل کرده و فرستنده خود را روشن کنید. در صورت تمایل ، یک لپ تاپ متصل به تنظیمات دریافت GPS خود و همچنین تنظیم و مانیتور دریافت ویدئو را همراه داشته باشید. کد فرستنده را روی آردوینوی زمینی خود بارگذاری کنید ، مانیتور سریال خود را روی 9600 baud باز کنید و مشاهده کنید که داده های GPS چگونه وارد می شوند.

حالا شما آماده پرواز هستید. گاز را به سمت پایین فشار دهید و جهت مسلح کردن کوادکوپتر به چپ خم شوید ، سپس گاز را به آرامی بالا بیاورید تا شناور شود. پرواز را از سطح پایین و روی سطوح نرم مانند چمن شروع کنید تا راحت شوید.

اولین ویدئوی ما را که با هیجان در حال پرواز با هواپیمای بدون سرنشین بودیم مشاهده کنید ، اولین باری که توانستیم پهپاد و GPS را همزمان کار کنیم.

مرحله 15: هوابرد بگیرید !! (عظیم)

به دلیل ارتباط با کد کالیبراسیون ESC برای Mega ، ما هرگز نتوانستیم کد کنترل پرواز را برای این برد ایجاد کنیم. اگر به این مرحله رسیده اید ، من تصور می کنم که حداقل با کد کالیبراسیون ESC اشتباه کرده اید تا آن را برای Mega کار کند. بنابراین ، شما به احتمال زیاد مجبور خواهید بود تغییرات مشابهی را در کد کنترل پرواز انجام دهید که در آخرین مرحله انجام داده اید. اگر کد کالیبراسیون ESC ما برای Mega به طور جادویی بدون هیچ گونه تغییر دیگری کار می کند ، تنها چند کار باید با کد سهام انجام دهید تا در این مرحله کار کند. ابتدا باید همه موارد PORTD را با PORTA مرور کرده و جایگزین کنید. همچنین فراموش نکنید که DDRD را به DDRA تغییر دهید. سپس ، باید تمام بایت های نوشته شده در ثبت PORTA را تغییر دهید تا پین های مناسب فعال شوند. برای انجام این کار ، از بایت B11000011 برای تنظیم پین ها بر روی بالا و B00111100 برای تنظیم پین ها بر روی پایین استفاده کنید. موفق باشید ، و لطفاً اگر با موفقیت از مگا پرواز می کنید به ما اطلاع دهید!

مرحله 16: چگونه با طراحی مگا به جایی که در حال حاضر هستیم رسیدیم

این پروژه برای ما به عنوان مبتدیان سرگرمی آردوینو و الکترونیک یک تجربه یادگیری فوق العاده بود. بنابراین ، اگرچه ما حماسه همه چیزهایی را که هنگام تلاش برای فعال سازی GPS کد Joop Brokking با آن مواجه شدیم ، شامل می شود. از آنجا که کد بروکینگ بسیار کامل و بسیار پیچیده تر از هر چیزی است که ما در حال نوشتن آن بودیم ، تصمیم گرفتیم تا آنجا که ممکن است آن را تغییر دهیم. ما سعی کردیم سپر GPS را برای ارسال اطلاعات به آردوینو دریافت کنیم و سپس آردوینو این اطلاعات را از طریق فرستنده گیرنده HC12 برای ما بدون تغییر کد پرواز یا سیم کشی به هیچ وجه ارسال کند. پس از بررسی شماتیک و سیم کشی Arduino Uno برای فهمیدن پین های موجود ، ما کد فرستنده گیرنده GPS را که برای کار بر روی طرح موجود استفاده می کردیم ، تغییر دادیم. سپس آن را آزمایش کردیم تا مطمئن شویم همه چیز کار می کند. در این مرحله ، همه چیز امیدوار کننده به نظر می رسید.

گام بعدی این بود که کدی را که به تازگی اصلاح کرده و با کنترل پرواز بروکینگ آزمایش کرده ایم ، ادغام کنیم. این خیلی سخت نبود ، اما ما به سرعت با خطا روبرو شدیم. کنترل پرواز بروکینگ به کتابخانه های Arduino Wire و EEPROM متکی است در حالی که کد GPS ما از کتابخانه سریال نرم افزار و کتابخانه GPS Arduino استفاده می کرد. از آنجا که کتابخانه سیم به کتابخانه سریال نرم افزار اشاره می کند ، با خطایی روبرو شدیم که در آن کد کامپایل نمی شد زیرا "تعاریف متعددی برای _ vector 3_" وجود داشت ، به هر معنی که باشد. پس از جستجوی Google و گشتن در کتابخانه ها ، سرانجام متوجه شدیم که این تضاد کتابخانه ای امکان استفاده از این قطعات کد را با هم غیرممکن کرده است. بنابراین ، ما به دنبال جایگزین ها رفتیم.

آنچه ما متوجه شدیم این است که تنها ترکیبی از کتابخانه هایی که خطایی به ما وارد نکردند ، تغییر کتابخانه استاندارد GPS به neoGPS و سپس استفاده از AltSoftSerial به جای سریال نرم افزار بود. این ترکیب کار کرد ، با این حال ، AltSoftSerial فقط می تواند با پین های خاصی کار کند ، که در طراحی ما موجود نبود. این همان چیزی است که ما را به استفاده از مگا سوق می دهد. آردوینو مگاس دارای چندین پورت سریال سخت افزاری است ، به این معنی که ما می توانیم این درگیری کتابخانه را بدون نیاز به بازکردن پورت های سریال نرم افزاری ، دور بزنیم.

با این حال ، وقتی شروع به استفاده از Mega کردیم ، به سرعت متوجه شدیم که تنظیمات پین متفاوت است. پین های Uno که وقفه دارند در Mega متفاوت است. به طور مشابه ، پین های SDA و SCL در مکان های مختلف بودند. پس از مطالعه نمودارهای پین برای هر نوع آردوینو و ارجاع به رجیسترهایی که در کد فراخوانی شده اند ، توانستیم کد راه اندازی پرواز را تنها با حداقل سیم کشی مجدد و بدون تغییر نرم افزار اجرا کنیم.

کد کالیبراسیون ESC جایی است که ما با مشکلات روبرو شدیم. ما قبلاً به طور مختصر به این موضوع پرداختیم ، اما اساساً کد از رجیسترهای پین برای تنظیم پین های مورد استفاده برای کنترل ESC استفاده می کند. این کار خواندن کد را نسبت به استفاده از تابع () pinMode استاندارد سخت می کند. با این حال ، باعث می شود کد سریعتر اجرا شود و پین ها به طور همزمان فعال شوند. این مهم است زیرا کد پرواز در یک حلقه دقیق زمان بندی شده اجرا می شود. به دلیل تفاوت پین بین آردوینوها ، ما تصمیم گرفتیم از پورت ثبت A در Mega استفاده کنیم. با این حال ، در آزمایش ما ، همه پین ها ولتاژ خروجی یکسانی را به ما نمی دهند وقتی به آنها می گویند بالا کار کنید. خروجی برخی از پین ها در حدود 4.90V بود و برخی دیگر به ما نزدیک به 4.95V می دادند. ظاهراً ESC هایی که ما داریم تا حدودی مشکل دارند و بنابراین فقط وقتی از پین هایی با ولتاژ بالاتر استفاده می کنیم درست کار می کنند. سپس ما را مجبور کرد تا بایت هایی را که برای ثبت A نوشتیم تغییر دهیم تا با پین های صحیح صحبت کنیم. اطلاعات بیشتری در این مورد در بخش کالیبراسیون ESC وجود دارد.

این تقریباً تا جایی است که ما در این بخش از پروژه دریافت کردیم. وقتی برای آزمایش این کد کالیبراسیون ESC اصلاح شده رفتیم ، چیزی کوتاه شد و ارتباط ما با آردوینو قطع شد. ما به شدت از این موضوع گیج شده بودیم زیرا هیچ یک از سیم کشی ها را تغییر نداده بودیم. این ما را مجبور به عقب نشینی کرد و متوجه شد که ما تنها چند روز فرصت داریم تا یک هواپیمای بدون سرنشین را پس از هفته ها تلاش برای تطبیق قطعات ناسازگار خود با یکدیگر ، تهیه کنیم. به همین دلیل ما عقب نشینی کردیم و پروژه ساده تری را با Uno ایجاد کردیم. با این حال ، ما هنوز فکر می کنیم که رویکرد ما با زمان کمی بیشتر به کار با مگا نزدیک است.

هدف ما این است که اگر در حال کار بر روی اصلاح کد بروکینگ هستید ، این موانع که با آن روبرو شدیم برای شما مفید باشد. ما همچنین هرگز فرصتی برای امتحان کردن ویژگی های کنترل خودکار بر اساس GPS پیدا نکردیم. این چیزی است که شما باید بعد از ایجاد یک هواپیمای بدون سرنشین با مگا به آن پی ببرید. با این حال ، از برخی تحقیقات اولیه گوگل به نظر می رسد که اجرای فیلتر کالمن پایدارترین و دقیق ترین روش برای تعیین موقعیت در پرواز است. پیشنهاد می کنیم کمی درباره نحوه بهینه سازی برآورد حالت توسط این الگوریتم تحقیق کنید. به غیر از این ، موفق باشید و اگر از چیزی که ما می توانستیم بیشتر شد ، به ما اطلاع دهید!