RC Flight Data Recorder/Black Box: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

در این دستورالعمل قصد دارم یک دستگاه ضبط اطلاعات مبتنی بر آردوینو برای وسایل نقلیه RC ، به ویژه هواپیماهای RC ، بسازم. من قصد دارم از یک ماژول GPS UBlox Neo 6m متصل به arduino pro mini و یک محافظ کارت SD برای ضبط اطلاعات استفاده کنم. این پروژه قرار است عرض جغرافیایی ، طول ، سرعت ، ارتفاع و ولتاژ باتری را در بین موارد دیگر ثبت کند. این داده ها برای مشاهده بهتر تجربه با استفاده از Google Earth Pro غنی می شوند.

مرحله 1: ابزارها و قطعات

قطعات

• ماژول GPS Ublox NEO 6m: ebay/amazon
• ماژول کارت Micro SD: ebay/amazon
• کارت Micro SD (سرعت بالا یا ظرفیت لازم نیست): آمازون
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• برنامه نویس FTDI و کابل مربوطه: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• سیم اتصال: ebay/amazon
• پین هدر: ebay/amazon
• دیود اصلاح کننده: ebay/amazon
• 2x مقاومت 1K اهم: ebay/amazon
• مقوا 1500 میکرون

ابزارها

• لحیم کاری و لحیم کاری
• چسب حرارتی تفنگی
• لپ تاپ یا کامپیوتر
• مولتی متر (ضروری نیست اما بسیار مفید است)
• دست های کمک کننده (باز هم لازم نیست اما مفید است)
• موکت بر

اختیاری

• موارد مورد استفاده برای نمونه سازی ضروری نیست اما بسیار مفید است
• تخته نان
• آردوینو اونو
• سیم های جامپر

مرحله 2: نظریه و شماتیک

مغز دستگاه Arduino pro mini است ، از درگاه تعادل باتری Li-Po خودروهای RC (در مورد من هواپیما) تغذیه می کند. من این را برای باتری 2 ثانیه تنظیم کرده ام ، اما می توان آن را به راحتی تغییر داد تا در اندازه های دیگر باتری قرار گیرد.

این قطعه کامل نیست من این دستورالعمل را وقتی قرائت سطح کنترل کامل شد به روز می کنم

Servo1 موتور موتور هواپیمای من خواهد بود در حالی که سروو 2 خروجی سروو کنترل پرواز من خواهد بود

ماژول GPS داده ها را از ماهواره های GPS در قالب رشته های NMEA دریافت می کند. این رشته حاوی اطلاعات مکان است ، اما زمان دقیق ، سرعت ، عنوان ، ارتفاع و بسیاری از اطلاعات مفید دیگر. هنگامی که یک رشته دریافت شد ، اطلاعات مفید برای این پروژه با استفاده از کتابخانه کد TinyGPS استخراج می شود.

این داده ها به همراه ولتاژ باتری و موقعیت ارتفاع قرار است با سرعت 1 هرتز روی کارت SD نوشته شود. این داده ها در قالب CSV (مقدار جدا شده با کاما) نوشته شده است و با استفاده از نقشه های گوگل برای ترسیم مسیر پرواز تفسیر می شود.

مرحله 3: نمونه سازی

توجه: اتصالات ماژول GPS در بالا نشان داده نشده است. سیم کشی GPS به شرح زیر است:

GND به زمین آردوینو

VCC به آردوینو 5V

پین دیجیتال RX به Arduino 3

پین دیجیتال TX به Arduino 2

برای اینکه بفهمید همه اجزا به درستی کار می کنند ، بهتر است همه چیز را روی یک تخته نان بگذارید ، زیرا نمی خواهید تنها پس از کنار هم قرار گرفتن همه چیز متوجه شوید که یک قسمت معیوب دارید. کتابخانه کد اضافی مورد نیاز کتابخانه TinyGPS است که پیوند آن در زیر یافت می شود.

gps کوچک

کد تستر ولتاژ زیر فقط مدار اندازه گیری ولتاژ را آزمایش می کند. مقدار تنظیم باید تغییر کند تا آردوینو ولتاژ صحیح را بخواند.

کد Files برای آزمایش ماژول کارت SD و کارت micro SD استفاده می شود تا مطمئن شوید که هر دو به درستی می خوانند و می نویسند.

از کد gpsTest استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که gps داده های صحیح را دریافت می کند و به درستی پیکربندی شده است. این کد عرض ، طول جغرافیایی و سایر داده های زنده شما را نشان می دهد.

اگر همه این قسمت ها به درستی کار می کنند ، می توانید به مرحله بعدی بروید.

مرحله 4: لحیم کاری و سیم کشی

قبل از انجام هرگونه لحیم کاری یا سیم کشی ، تمام اجزای خود را روی یک تکه مقوا قرار دهید و آن را به ابعاد خارجی اجزا برش دهید. این صفحه نصب شما برای همه قطعات شما خواهد بود.

با برش تخته چوبی به کوچکترین اندازه ممکن ، برد مدار را به عنوان وزن و اندازه در اولویت قرار دهید. پین های هدر را در امتداد لبه تخته برش چسبانده ، در اینجا محل تعادل باتری و در آینده سروو سطح کنترل و کنترل کننده پرواز به هم متصل می شوند. مطابق نمودار مدار ، 2 مقاومت 1k اهم و دیود یکسو کننده را در محل خود لحیم کنید.

مطابق نمودار مدار ، ماژول کارت micro micro را به پین های arduino لحیم کنید و با استفاده از سیم AWG 24 اتصالات را انجام دهید.

مطابق نمودار مدار و با استفاده از سیمهای مشابه بیشتر ، دوباره بین تخته چوبی و آردوینو اتصالات را برقرار کنید.

توجه: GPS یک دستگاه حساس به الکترواستاتیک است هنگام لحیم کاری مراقب باشید و هنگام برقراری اتصالات هرگز از سیم ها عبور نکنید

پین های ماژول های GPS را با استفاده از طول حدود 3-4 سانتی متر (1-1.5 اینچ) سیم به پین های مربوطه در آردوینو بچسبانید ، این امر باعث می شود ماژول GPS به اندازه کافی شل شود تا به طرف دیگر کارت پشتی برسد.

تداوم همه اتصالات را بررسی و دوبار بررسی کنید تا مطمئن شوید همه چیز به درستی وصل شده است.

با استفاده از چسب حرارتی ، ماژول کارت SD ، Arduino Pro Mini و پرفرفد سفارشی را در یک طرف مقوا و ماژول GPS و آنتن را در طرف دیگر نصب کنید.

هنگامی که تمام قطعه را به درستی سیم کشی و روی مقوا نصب کردید ، وقت آن است که به سراغ کد بروید.

مرحله 5: کد

این کدی است که در دستگاه نهایی اجرا می شود. در حالی که این کد در حال اجرا است ماژول GPS به محض این که gps با بیش از 3 ماهواره برطرف شد ، چشمک می زند. چراغ روی برد آردوینو به محض شروع به کار آردوینو چشمک می زند تا نشان دهد که فایل CSV با موفقیت ایجاد شده است و پس از نوشتن موفقیت آمیز روی کارت میکرو SD به موقع با LED GPS چشمک می زند. اگر LED کارت micro SD قابل راه اندازی اولیه نیست و به احتمال زیاد مشکلی در سیم کشی یا کارت micro SD وجود دارد.

این کد هر بار که برنامه اجرا می شود یک فایل CSV جدید ایجاد می کند ، آنها برچسب "flightxx" خواهند داشت که در آن xx عددی بین 00 تا 99 است که هر بار که برنامه اجرا می شود ، افزایش می یابد.

برای اینکه صحت زمان فعلی در صفحه گسترده درست شود ، باید UTC (زمان جهانی هماهنگ) را به منطقه زمانی مناسب برای خود تبدیل کنید. برای من مقدار UTC +2.0 است زیرا این منطقه زمانی است که من در آن قرار دارم اما می توان آن را در کد با تغییر شناور "منطقه زمانی" تغییر داد.

مرحله 6: آزمایش ، آزمایش ، آزمایش

در حال حاضر شما باید یک سیستم کار داشته باشید ، وقت آن است که آن را آزمایش کنید ، مطمئن شوید که همه چیز مطابق انتظار کار می کند.

هنگامی که همه چیز در حال کار است و شما یک خروجی در صفحه گسترده دریافت می کنید که به نظر می رسد زمان آن برای انجام هر گونه تنظیمات خوب درست است. به عنوان مثال ، من در ابتدا دستگاه را با اتصالات کابل در قسمت پایین هواپیما نصب کرده بودم ، اما پس از برخی تحقیقات متوجه شدم که این میزان از ماهواره های GPS قابل مشاهده در هر زمان را تا 40 درصد کاهش می دهد.

سیستم خود را آزمایش کنید مطمئن شوید که همه چیز کار می کند و در صورت لزوم آن را اصلاح کنید.

مرحله 7: غنی سازی داده های خود

اکنون که یک سیستم قابل اعتماد دارید ، وقت آن است که بفهمید چگونه این داده ها را به شیوه ای خواناتر نمایش دهید. اگر سرعت دقیق را در هر زمان بخواهید یا بخواهید دقیقاً نحوه رفتار وسیله نقلیه خود را هنگام انجام یک حرکت خاص بررسی کنید ، اما اگر بخواهید یک کل پرواز را روی نقشه ترسیم کنید یا هر نقطه داده را ببینید در یک روش خوانا تر ، اینجاست که غنی سازی داده ها مفید است

برای مشاهده داده های ما به شیوه ای خواناتر که می خواهیم از google earth pro استفاده کنیم ، می توانید اینجا را کلیک کرده و بارگیری کنید.

اکنون باید فایل CSV را به یک فایل GPX تبدیل کنید که توسط google earth با استفاده از تجسم کننده GPS راحت تر خوانده شود. GPX خروجی را انتخاب کنید ، فایل CSV خود را بارگذاری کرده و فایل تبدیل شده را بارگیری کنید. سپس فایل GPX را در google earth باز کنید و به طور خودکار همه داده ها را وارد و در یک مسیر پرواز زیبا قرار دهد. این همچنین شامل اطلاعات اضافی مانند عنوان در هر نقطه از زمان است.

توجه: من داده های طولانی و طولانی را از عکس ها حذف کرده ام زیرا نمی خواهم مکان دقیق خود را فاش کنم

مرحله 8: نتیجه گیری و پیشرفت های احتمالی

بنابراین من از این که این پروژه چگونه پیش رفت بسیار خوشحالم. از داشتن اطلاعات مربوط به تمام پروازهایم لذت می برم. با این حال چند مورد وجود دارد که می خواهم روی آنها کار کنم.

بدیهی است که من می خواهم بتوانم موقعیت دقیق سطوح کنترل را بخوانم. من اکثر سخت افزارها را برای این کار در نظر گرفته ام اما باید استفاده از آن را در کد فعال کنم. هنوز برخی چالش های فنی برای غلبه بر آنها وجود دارد.

من همچنین می خواهم یک فشارسنج برای داده های دقیق تر ارتفاع اضافه کنم ، زیرا در حال حاضر داده های ارتفاع gps بیش از یک حدس آموزنده به نظر نمی رسد.

من فکر می کنم که افزودن شتاب سنج سه محور بسیار خوب خواهد بود به طوری که من می توانم دقیقاً ببینم هواپیما در هر زمان چه مقدار نیروی g را تحمل می کند.

شاید نوعی محوطه ایجاد کنید. در حال حاضر با اجزای در معرض و سیم کشی آن بسیار زیبا و قوی نیست.

لطفاً در صورت بهبود یا اصلاح طرح ، به من اطلاع دهید که من دوست دارم آنها را ببینم.