Cách chế tạo Rc Drone và Máy phát bằng Arduino: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Ngày nay việc chế tạo một máy bay không người lái là một nhiệm vụ đơn giản nhưng sẽ khiến bạn tốn kém rất nhiều Vì vậy, tôi sẽ cho bạn biết cách chế tạo một máy bay không người lái bằng arduino với chi phí thấp. Vì vậy, máy bay không người lái này hoàn toàn tự chế, bạn không cần mua bất kỳ bảng điều khiển máy bay hoặc thiết bị phát nào.

Quân nhu

Chúng tôi cần những thứ đó để tạo ra máy bay không người lái,

• Đối với máy bay không người lái-

  1. Khung - "xương sống" của quadcopter. Khung là thứ giữ tất cả các bộ phận của máy bay trực thăng lại với nhau. Nó phải chắc chắn, nhưng mặt khác, nó cũng phải nhẹ để các động cơ và pin không gặp khó khăn trong việc giữ nó trong không khí.
  2. Động cơ– Lực đẩy cho phép Quadcopter đi vào không khí được cung cấp bởi động cơ DC không chổi than và mỗi động cơ trong số chúng được điều khiển riêng biệt bởi bộ điều khiển tốc độ điện tử hoặc ESC.
  3. ESCs - Bộ điều khiển tốc độ điện tử giống như một dây thần kinh truyền thông tin chuyển động từ não (bộ điều khiển bay) đến cơ tay hoặc cơ chân (động cơ). Nó điều chỉnh mức công suất mà động cơ nhận được, xác định tốc độ và sự thay đổi hướng của quad.
  4. Cánh quạt - Tùy thuộc vào loại máy bay quad, bạn có thể sử dụng đạo cụ 9 đến 10 hoặc 11 inch (cho các chuyến bay chụp ảnh trên không, ổn định) hoặc đạo cụ đua 5 inch để ít lực đẩy hơn nhưng tốc độ cao hơn.
  5. Pin - Tùy thuộc vào mức điện áp tối đa thiết lập của bạn, bạn có thể chọn từ pin 2S, 3S, 4S hoặc thậm chí 5S. Tuy nhiên, tiêu chuẩn cho máy ảnh quad được lên kế hoạch sử dụng để quay phim trên không (chỉ là một ví dụ), bạn sẽ cần pin 11,4 V 3S. Bạn có thể sử dụng 22,8 V 4S nếu bạn đang chế tạo một chiếc quad đua và bạn muốn động cơ quay nhanh hơn rất nhiều.
  6. Bảng Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - Một bo mạch về cơ bản (tùy thuộc vào sự lựa chọn của bạn) là tổng hợp các cảm biến khác nhau giúp quad của bạn biết vị trí của nó và cách tự cân bằng.

• Đối với máy phát-

  1. Mô-đun thu phát NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Chiết áp
  4. Động cơ Servo
  5. Nút chuyển đổi
  6. Cần điều khiển
  7. Arduino Pro Mini

Bước 1: SCHEMATICS

Đây là bản thiết kế chính của hoạt động của bạn.

Cách kết nối các ESC:

• Chân tín hiệu ESC 1 - D3
• Chân tín hiệu ESC 3 - D9
• Chân tín hiệu ESC 2 - D10
• Chân tín hiệu ESC 4 - D11

Cách kết nối mô-đun Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Cách kết nối MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Cách kết nối đèn báo LED:

Chân cực dương LED - D8

Cách kết nối bộ thu:

• Bướm ga - 2Elerons - D4
• Ailerons - D5
• Bánh lái - D6
• AUX 1 - D7 Bạn cần nối đất MPU-6050, mô-đun Bluetooth, bộ thu và ESC. Và, để làm được điều đó, bạn cần kết nối tất cả các chân GND với Chân GND của Arduino.

Bước 2: BÁN MỌI THỨ CÙNG NHAU

• Điều đầu tiên bạn cần làm là lấy các tiêu đề cái và hàn chúng vào bảng nguyên mẫu. Điều này sẽ chứa bảng Arduino của bạn.
• Hàn chúng ngay giữa trung tâm để có chỗ cho phần còn lại của các tiêu đề cho MPU, mô-đun Bluetooth, Bộ thu và ESC và để lại một số không gian cho một số cảm biến bổ sung mà bạn có thể quyết định thêm trong tương lai.

• Bước tiếp theo là hàn các tiêu đề đực của Bộ thu và ESCs ngay từ các tiêu đề cái của Arduino. Bạn sẽ có bao nhiêu hàng tiêu đề ESC đực, tùy thuộc vào số lượng động cơ mà máy bay không người lái của bạn sẽ có. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đang chế tạo một quadcopter, có nghĩa là sẽ có 4 cánh quạt và một ESC cho mỗi cánh quạt. Điều đó xa hơn có nghĩa là 4 hàng với mỗi hàng có 3 tiêu đề nam. Tiêu đề đầu tiên trong hàng đầu tiên, sẽ được sử dụng cho PID tín hiệu, tiêu đề thứ hai cho 5V (tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào ESC của bạn có chân 5V hay không, nếu không, bạn sẽ để trống các tiêu đề này) và tiêu đề thứ ba tiêu đề sẽ dành cho GND.

  Khi phần hàn ESC kết thúc, bạn có thể chuyển sang phần hàn của đầu thu. Trong hầu hết các trường hợp, một quad có 4 kênh. Đó là Throttle, Pitch, Yaw và Roll. Kênh miễn phí còn lại (kênh thứ năm), được sử dụng để thay đổi chế độ Máy bay (kênh Phụ trợ). Điều này có nghĩa là bạn sẽ cần hàn các Header nam thành 5 hàng. Và, mỗi trừ một sẽ có một tiêu đề, trong khi chỉ một trong những hàng đó cần 3 tiêu đề liên tiếp.

• tất cả các khu đất đều được kết nối với khu vực Arduino. Điều đó bao gồm tất cả các mặt đất ESC, mặt đất Bộ thu (tiêu đề tín hiệu bướm ga hoàn toàn ở bên phải), và mô-đun Bluetooth và mặt đất MPU.
• Sau đó, bạn cần làm theo các sơ đồ và các kết nối mà chúng tôi đã giải thích ở trên. Ví dụ: MPU (SDA - A4 và SCL - A5) và cho Bluetooth (TX - TX và RX - RX) của Arduino. Sau đó, chỉ cần làm theo các kết nối như chúng tôi đã viết: Chân tín hiệu của ESC1, ESC2… đến D3, D10… của Arduino. Sau đó các chân tín hiệu của Receiver là Pitch - D2, Roll - D4… và cứ tiếp tục như vậy. Hơn nữa, bạn cần kết nối Dây dẫn dài của đèn LED (Đầu nối dương) với Chân Arduino D8, cũng như thêm điện trở 330-ohm vào giữa Đất của Arduino và Dây dẫn ngắn của LED (đầu nối âm). Điều cuối cùng cần làm là cung cấp kết nối nguồn 5V. Và, để làm điều đó, bạn cần kết nối song song dây Đen (nối đất của pin) với mặt đất của tất cả các thành phần của bạn và dây Đỏ với Arduino, MPU và Mô-đun Bluetooth, chân 5V. Bây giờ, MPU 6050 cần được hàn các tiêu đề nam với những tiêu đề bạn định sử dụng. Sau đó, xoay bo mạch 180 độ và kết nối tất cả các thành phần của bạn với các tiêu đề tương ứng trên bo mạch nguyên mẫu.
• Bật nguồn và Arduino của bạn đã sẵn sàng để thêm mã thông qua máy tính!

Bước 3: CÁCH LẬP TRÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN BAY ARDUINO CỦA BẠN

1. Trước tiên, bạn cần tải xuống MultiWii 2.4. Sau đó giải nén nó.
2. Nhập thư mục MultiWii và tìm biểu tượng MultiWii và chạy nó
3. Sử dụng Arduino IDE để tìm “Tệp Arduino” hoặc tệp Multiwii có “.ino”. Mọi “tệp CPP” hoặc “tệp H” đều là các tệp hỗ trợ cho Mã Multiwii của chúng tôi, vì vậy đừng mở chúng. Chỉ cần sử dụng tệp Multiwii.ino.
4. Khi bạn mở tệp, bạn sẽ tìm thấy nhiều tab Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h và nhiều tab khác. Tìm “config.h”
5. Cuộn xuống cho đến khi bạn tìm thấy "Loại đa sao chép" và sau đó bằng cách xóa "//" bạn đánh dấu là như đã xác định và đang chạy. Quad X vì chúng tôi đang giả định rằng bạn đang sử dụng cấu hình rôto “X” trên quad của mình.
6. Bây giờ cuộn xuống và tìm “Bảng IMU kết hợp” và kích hoạt loại Bảng Gyro + Acc mà bạn đang sử dụng. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng GY-521 nên chúng tôi đã kích hoạt tùy chọn đó.
7. Nếu bạn quyết định thêm các cảm biến khác như khí áp kế hoặc cảm biến siêu âm, tất cả những gì bạn phải làm là "kích hoạt" chúng ở đây và chúng sẽ chạy.
8. Tiếp theo là “Buzzer pin”, Ở đó, bạn cần kích hoạt các tùy chọn Chỉ báo chuyến bay (3 tùy chọn đầu tiên)
9. Rút phích cắm của bảng Arduino khỏi Bộ điều khiển máy bay, sau đó kết nối nó với máy tính của bạn bằng USB. Khi ra khỏi FC và được kết nối với máy tính, bạn sẽ tìm thấy CÔNG CỤ và chọn loại bảng Arduino của mình (trong trường hợp của chúng tôi là Arduino Nano).
10. Bây giờ, hãy tìm “Cổng nối tiếp” và kích hoạt Cổng COM mà Arduino Nano được kết nối với (trường hợp của chúng tôi, COM3). Cuối cùng, nhấp vào mũi tên và tải mã lên và đợi mã được chuyển.
11. Khi quá trình tải lên hoàn tất, hãy rút Arduino ra khỏi USB, cắm nó trở lại vị trí của nó trong bảng FC và kết nối pin 5V để toàn bộ FC được cấp nguồn, sau đó đợi cho đến khi đèn LED trên Arduino màu đỏ. Điều đó có nghĩa là nó đã khởi động xong và bạn có thể kết nối lại với máy tính của mình. Trong trường hợp của chúng tôi, đó là “application.windows64”.
12. Bây giờ hãy khởi động ứng dụng MultiwiiConfVà thế là xong! Bạn sẽ ngay lập tức nhận thấy cách bạn di chuyển FC, các giá trị cho dữ liệu Gia tốc kế và Con quay hồi chuyển trên màn hình. Hướng của FC của bạn được hiển thị ở phía dưới. Trong giao diện này, bạn có thể thay đổi các giá trị PID và tinh chỉnh quad của bạn thành phù hợp với sở thích cá nhân của bạn. Và, bạn cũng có thể chỉ định các chế độ bay cho một số vị trí chuyển đổi Phụ trợ nhất định trong giao diện này. Tất cả những gì bạn phải làm bây giờ là tìm một vị trí cho Arduino FC của bạn trên khung và nó đã sẵn sàng để bay lên bầu trời.

Bước 4: Khung

Bây giờ bạn phải làm là đặt tất cả các bộ phận vào khung. Bạn có thể mua một khung hoặc bạn có thể làm một cái ở nhà

Bước 5: Lắp ráp Động cơ và Bộ điều khiển tốc độ

• Đầu tiên bạn cần làm là khoan các lỗ trên khung cho động cơ, theo khoảng cách giữa các lỗ vít trên động cơ. Sẽ rất tốt nếu bạn tạo một lỗ khác cho phép kẹp và trục của động cơ di chuyển tự do.
• Bạn nên kết nối bộ điều khiển tốc độ ở phía dưới cùng của khung do một số lý do liên quan đến chức năng của máy bay không người lái. Những lý do này, trong số những lý do khác, bao gồm việc nó sẽ "dỡ bỏ" mặt trên của máy bay không người lái, nơi các thành phần khác sẽ được thêm vào.

Bước 6: Thêm Bộ điều khiển Máy bay và Pin

• Bây giờ hãy lắp ráp bộ điều khiển máy bay do chúng tôi sản xuất (bộ thu arduino) vào giữa khung máy bay không người lái.
• Nên đặt một miếng bọt biển nhỏ ở mặt dưới của bộ điều khiển máy bay vì nó hấp thụ và giảm rung động từ các động cơ. Do đó, máy bay không người lái của bạn sẽ ổn định hơn trong khi bay và sự ổn định là chìa khóa để lái máy bay không người lái.
• Bây giờ, hãy thêm pin lipo vào dưới cùng của khung và đảm bảo rằng mục tiêu giả được cân bằng ở giữa.
• bây giờ máy bay không người lái của bạn đã sẵn sàng cất cánh

Bước 7: Chế tạo máy phát

• Giao tiếp vô tuyến của bộ điều khiển này dựa trên mô-đun thu phát NRF24L01 mà nếu được sử dụng với ăng-ten khuếch đại, nó có thể có phạm vi ổn định lên đến 700 mét trong không gian mở. Nó có 14 kênh, 6 trong số đó là đầu vào tương tự và 8 đầu vào kỹ thuật số.
• Nó có hai cần điều khiển, hai chiết áp, hai công tắc bật tắt, sáu nút và thêm vào đó là một bộ phận đo lường bên trong bao gồm một gia tốc kế và một con quay hồi chuyển cũng có thể được sử dụng để điều khiển mọi thứ chỉ bằng cách di chuyển xung quanh hoặc nghiêng bộ điều khiển.

Bước 8: Sơ đồ mạch

• Bộ não của bộ điều khiển RC này là Arduino Pro Mini được cung cấp năng lượng bằng 2 pin LiPo sản xuất khoảng 7,4 vôn. Chúng ta có thể kết nối chúng trực tiếp với chân RAW của Pro Mini có bộ điều chỉnh điện áp giúp giảm điện áp xuống 5V. Lưu ý rằng có hai phiên bản Arduino Pro Mini, giống như phiên bản tôi có hoạt động ở 5V và phiên bản còn lại hoạt động ở 3.3V.
• Mặt khác, mô-đun NRF24L01 hoàn toàn cần 3.3V và nó được khuyến nghị đến từ một nguồn chuyên dụng. Do đó chúng ta cần sử dụng một bộ điều chỉnh điện áp 3.3V được kết nối với pin và chuyển đổi 7.4V thành 3.3V. Ngoài ra, chúng ta cần sử dụng một tụ điện tách ngay bên cạnh mô-đun để giữ điện áp ổn định hơn, do đó liên lạc vô tuyến cũng sẽ ổn định hơn. Mô-đun NRF24L01 giao tiếp với Arduino bằng giao thức SPI, trong khi mô-đun gia tốc kế và con quay hồi chuyển MPU6050 sử dụng giao thức I2C.
• Bạn phải hàn tất cả các bộ phận lại với nhau theo sơ đồ. Bạn có thể thiết kế và in một mạch dễ dàng hơn.

Bước 9: Mã hóa máy phát

• Để lập trình bo mạch Pro Mini, chúng ta cần một giao diện USB nối tiếp UART có thể được kết nối với tiêu đề lập trình nằm ở phía trên cùng của bộ điều khiển của chúng tôi.
• Sau đó, trong menu công cụ Arduino IDE, chúng ta cần chọn bảng Arduino Pro hoặc Pro Mini, chọn phiên bản thích hợp của bộ xử lý, chọn cổng và chọn phương pháp lập trình thành “USBasp”.
• Đây là mã Arduino đầy đủ cho Bộ phát Arduino RC DIY này
• Tải nó lên arduino pro mini.

Bước 10: Mã hóa máy thu

• Đây là một mã bộ thu đơn giản, nơi chúng tôi sẽ nhận dữ liệu và chỉ cần in nó trên màn hình nối tiếp để chúng tôi biết rằng giao tiếp hoạt động bình thường. Một lần nữa, chúng ta cần bao gồm thư viện RF24 và xác định các đối tượng và cấu trúc theo cách tương tự như trong mã bộ phát. Trong phần thiết lập khi xác định giao tiếp vô tuyến, chúng ta cần sử dụng các cài đặt tương tự như bộ phát và đặt mô-đun làm bộ thu bằng cách sử dụng hàm radio.startListening ().
• Tải nó lên người nhận

Bước 11: Cất cánh máy bay không người lái

• Đầu tiên, đặt máy bay không người lái của bạn trên mặt đất và chuẩn bị cho nó hoạt động. Lấy bộ điều khiển chuyến bay của bạn và sau đó bắt đầu chuyến bay đầu tiên của bạn một cách cẩn thận và an toàn.
• Tuy nhiên, bạn nên tăng ga từ từ cho máy bay không người lái. Hơn nữa, lần đầu tiên, hãy đảm bảo bay nó ở độ cao thấp hơn.
• Tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ giúp bạn chế tạo máy bay không người lái tự chế của mình.
• Đừng quên thích điều này và để lại một bình luận.