Chế tạo và bay Máy bay điều khiển bằng điện thoại thông minh giá rẻ: 8 bước

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

Bạn đã bao giờ mơ về việc xây dựng chiếc máy bay công viên điều khiển từ xa trị giá <15 đô la Mỹ có thể điều khiển bằng điện thoại di động (Ứng dụng Android qua WiFi) và cung cấp cho bạn liều adrenaline hàng ngày trong 15 phút (thời gian bay khoảng 15 phút)? hơn chỉ dẫn này là dành cho các bạn.. Máy bay này rất ổn định và bay chậm nên rất dễ dàng cho ngay cả trẻ em cũng có thể bay nó.

Nói về phạm vi của máy bay… Tôi có phạm vi LOS khoảng 70 mét bằng cách sử dụng điện thoại di động Moto G5S của tôi hoạt động như Điểm phát sóng WiFi và bộ điều khiển từ xa. RSSI thời gian thực hơn nữa được hiển thị trên Ứng dụng Android và nếu máy bay sắp đi ra ngoài phạm vi (RSSI giảm xuống dưới -85 dBm) thì điện thoại di động bắt đầu rung. Nếu máy bay đi ra ngoài phạm vi của điểm truy cập Wi-Fi hơn là động cơ dừng để hạ cánh an toàn không thành công. Đồng thời, điện áp pin được hiển thị trên ứng dụng Android và nếu điện áp pin giảm xuống dưới 3,7V so với điện thoại di động, điện thoại sẽ bắt đầu rung để cung cấp phản hồi cho phi công hạ cánh máy bay trước khi pin cạn kiệt. Máy bay được điều khiển hoàn toàn bằng cử chỉ có nghĩa là nếu bạn nghiêng điện thoại di động bên trái hơn so với mặt phẳng rẽ trái và ngược lại để rẽ phải. Vì vậy, ở đây, tôi đang chia sẻ hướng dẫn xây dựng từng bước của Máy bay tí hon được điều khiển bằng WiFi dựa trên ESP8266 của tôi. Thời gian xây dựng cần thiết cho chiếc máy bay này là khoảng 5-6 giờ và yêu cầu kỹ năng hàn cơ bản, một chút kiến thức lập trình về ESP8266 sử dụng Arduino IDE và có một tách cà phê nóng hoặc bia lạnh xung quanh sẽ rất tuyệt:).

Bước 1: Bước 1: Danh sách thành phần và công cụ

Các bộ phận điện tử: Nếu bạn là người yêu thích đồ điện tử hơn, bạn sẽ tìm thấy nhiều bộ phận được liệt kê bên dưới trong hành trang của mình.

• 2 số. Động cơ DC không lõi với cw và ccw prop 5 $
• 1 số. Mô-đun ESP-12 hoặc ESP-07 2 $
• 1 số. Pin LiPo 3.7V 180mAH 20C -> 5 $
• 2 số. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0,05 $
• 5 số. 3,3kOhms 1/10 watt smd hoặc 1/4 watt thông qua điện trở lỗ 0,05 $ (3,3K đến 10K bất kỳ điện trở nào sẽ hoạt động)
• 1 số. 1N4007 smd hoặc qua diode lỗ 0,02 $
• 1 số. Mô-đun bộ sạc Lipo TP4056 1S 1A 0,06 $
• 2 đầu nối JST mini nam và 1 nữ 0.05 $

Tổng chi phí ------ 13 $ Xấp xỉ

Những khu vực khác:

• 2-3 nos. Que thịt nướng
• 1 số. Tấm depron 50cm x 50cm 3mm hoặc bất kỳ tấm xốp 3mm cứng nào
• Dây nhảy cách điện lõi đơn
• Bộ chuyển đổi USB sang UART Nodemcu hoặc cp2102 làm lập trình viên để tải lên chương trình cơ sở lên esp8266
• Băng dính
• Keo siêu dính

Công cụ yêu cầu:

• Công cụ hàn theo sở thích
• Lưỡi phẫu thuật với giá đỡ lưỡi
• Súng bắn keo nóng
• Tỉ lệ
• Máy tính có Arduino IDE với ESP8266 Arduino Core
• Điện thoại di động Android

Đó là tất cả những gì chúng ta cần … Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng để xây dựng Máy bay điều khiển WiFi điên rồ của mình

Bước 2: Bước 2: Tìm hiểu cơ chế điều khiển

Máy bay này sử dụng lực đẩy vi sai để điều khiển chệch hướng (Chỉ đạo) và lực đẩy tập thể cho bước nhảy (leo / xuống) và điều khiển tốc độ không khí do đó không cần động cơ servo và chỉ có hai động cơ DC không lõi chính cung cấp lực đẩy và điều khiển.

Hình dạng đa diện của cánh cung cấp sự ổn định cuộn chống lại lực bên ngoài (Gió giật). Cố ý tránh động cơ servo trên các bề mặt điều khiển (thang máy, Aileron và Bánh lái) làm cho thiết kế của máy bay rất dễ chế tạo mà không cần bất kỳ cơ chế điều khiển phức tạp nào và cũng giảm chi phí xây dựng. Để điều khiển máy bay Tất cả những gì chúng ta cần là điều khiển lực đẩy của cả động cơ Coreless DC từ xa qua WiFi bằng Ứng dụng Android chạy trên điện thoại di động. Để đề phòng bất kỳ ai muốn quan sát thiết kế của chiếc máy bay này ở dạng 3D, tôi đã đính kèm ảnh chụp màn hình Fusion 360 và tệp stl tại đây.. bạn có thể sử dụng trình xem stl trực tuyến để xem thiết kế từ mọi góc nhìn.. một lần nữa nó chỉ là một thiết kế CAD của máy bay để làm tài liệu, bạn không cần máy in 3D hoặc máy cắt laser.. vì vậy đừng lo lắng:)

Bước 3: Bước 3: Sơ đồ bộ điều khiển dựa trên ESP8266

Hãy bắt đầu với việc hiểu chức năng của từng thành phần trong giản đồ,

• ESP12e: ESP8266 WiFi SoC này nhận các gói điều khiển UDP từ Ứng dụng Android và điều khiển RPM của động cơ Trái và Phải. Nó đo điện áp pin và RSSI của tín hiệu WiFi và gửi đến Ứng dụng Android.
• D1: Mô-đun ESP8266 hoạt động an toàn trong khoảng từ 1,8V ~ 3,6V theo bảng dữ liệu của nó, do đó pin LiPo đơn cell không thể được sử dụng trực tiếp cho nguồn điện ESP8266 vì vậy cần phải có bộ chuyển đổi bước xuống. Giảm trọng lượng và độ phức tạp của mạch Tôi đã sử dụng Diode 1N4007 để giảm điện áp pin (4,2V ~ 3,7V) xuống 0,7V (cắt điện áp 1N4007) để có được điện áp trong phạm vi 3,5V ~ 3,0V được sử dụng làm điện áp cung cấp của ESP8266. Tôi biết cách xấu xí của nó để làm như vậy nhưng nó hoạt động tốt cho chiếc máy bay này.
• R1, R2 và R3: ba điện trở này là tối thiểu cần thiết cho thiết lập tối thiểu ESP8266. R1 kéo lên chân CH_PD (EN) của ESP8266 để kích hoạt nó. Chân RST của ESP8266 hoạt động ở mức thấp nên R2 kéo chân RST của ESP8266 lên và đưa nó ra khỏi chế độ đặt lại. Theo bảng dữ liệu khi bật nguồn, chân GPIO15 của ESP8266 phải ở mức thấp để R3 được sử dụng để kéo xuống GPIO15 của ESP8266.
• R4 và R5: R4 và R5 được sử dụng để kéo cổng xuống của T1 và T2 để tránh bất kỳ kích hoạt sai của mosfet (động cơ chạy) khi ESP8266 bật nguồn. (Lưu ý: Giá trị R1 đến R5 được sử dụng trong dự án này là 3,3Kohms, tuy nhiên bất kỳ điện trở nào từ 1K đến 10K sẽ hoạt động liền mạch)
• T1 và T2: Đây là hai bộ điều khiển công suất Si2302DS N-channel (đánh giá 2,5 Amp) điều khiển RPM của Động cơ Trái và Phải bằng PWM đến từ GPIO4 và GPIO5 của ESP8266.
• L_MOTOR và R_MOTOR: Đây là động cơ DC không lõi 7mmx20mm 35000 RPM cung cấp lực đẩy khác biệt cho máy bay điều khiển và bay. Mỗi động cơ cung cấp lực đẩy 30gram ở 3.7V và hút dòng điện 700mA ở tốc độ.
• J1 và J2: Đây là đầu nối JST mini được sử dụng cho mô-đun ESP12e và kết nối Pin. Bạn có thể sử dụng bất kỳ đầu nối nào có thể xử lý dòng điện ít nhất 2Amp.

(Lưu ý: Tôi hoàn toàn hiểu tầm quan trọng của việc tách tụ điện trong thiết kế mạch tín hiệu hỗn hợp, nhưng tôi đã tránh tách tụ điện trong dự án này để tránh sự phức tạp của mạch và tính một phần vì chỉ một phần WiFi của ESP8266 là RF / Analog và bản thân mô-đun ESP12e có các tụ điện tách cần thiết trên bo mạch. BTW mà không có bất kỳ mạch tụ điện tách bên ngoài nào hoạt động tốt.)

Sơ đồ bộ thu dựa trên ESP12e với kết nối lập trình ở định dạng pdf được đính kèm với bước này..

Bước 4: Bước 4: Lắp ráp bộ điều khiển

Video trên với chú thích cho thấy từng bước xây dựng nhật ký của Bộ điều khiển kiêm Bộ thu dựa trên ESP12e được thiết kế cho dự án này. Tôi đã cố gắng đặt các thành phần theo kỹ năng của mình. bạn có thể đặt các thành phần theo kỹ năng của mình bằng cách xem xét sơ đồ được cung cấp trong bước trước.

Chỉ có các mosfet SMD (Si2302DS) là quá nhỏ và cần được cẩn thận trong khi hàn. Tôi có những mosfet này trong hành trang của mình nên tôi đã sử dụng nó. Bạn có thể sử dụng bất kỳ mosfet điện gói TO92 nào lớn hơn với Rdson <0.2ohms và Vgson 1.5Amps. (Đề xuất cho tôi nếu bạn tìm thấy mosfet như vậy dễ dàng có sẵn trên thị trường..) Khi phần cứng này đã sẵn sàng, tất cả chúng ta đã sẵn sàng để tải lên phần sụn của Máy bay WiFi để gật đầu quá trình này được thảo luận ở bước tiếp theo.

Bước 5: Bước 5: Cài đặt và tải lên chương trình cơ sở ESP8266

Phần mềm ESP8266 cho dự án này được phát triển bằng Arduino IDE.

Nodemcu hoặc USBtoUART Converter có thể được sử dụng để tải chương trình cơ sở lên ESP12e. Trong dự án này, tôi đang sử dụng Nodemcu như một lập trình viên để tải phần sụn lên ESP12e.

Video trên cho thấy từng bước quá trình tương tự..

Có hai phương pháp để tải chương trình cơ sở này lên ESP12e,

1. Sử dụng bộ nhấp nháy nút: Nếu bạn chỉ muốn sử dụng tệp nhị phân wifiplane_esp8266_esp12e.bin được đính kèm với bước này mà không có bất kỳ sửa đổi nào trong phần sụn thì đây là phương pháp tốt nhất để làm theo.

   • Tải xuống wifiplane_esp8266_esp12e.bin từ tệp đính kèm của bước này.
   • Tải xuống kho lưu trữ nháy mắt gật đầu từ kho lưu trữ github chính thức của nó và giải nén nó.
   • Trong thư mục đã giải nén, điều hướng đến gật đầu-flash-master / Win64 / Release và chạy ESP8266Flasher.exe
   • Mở tab cấu hình của ESP8266Flasher và thay đổi đường dẫn tệp nhị phân từ INTERNAL: // NODEMCU thành đường dẫn của wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Hơn làm theo các bước như video trên….

2. Sử dụng Arduino IDE: Nếu bạn muốn chỉnh sửa phần sụn (tức là SSID và mật khẩu của mạng WiFi - Android Hotspot trong trường hợp này) thì đây là phương pháp tốt nhất để làm theo.

   • Thiết lập Arduino IDE cho ESP8266 bằng cách làm theo Hướng dẫn tuyệt vời này.
   • Tải xuống wifiplane_esp8266.ino từ tệp đính kèm của bước này.
   • Mở Arduino IDE và sao chép mã từ wifiplane_esp8266.ino và dán vào Arduino IDE.
   • Chỉnh sửa SSID và Mật khẩu của mạng của bạn trong mã bằng cách chỉnh sửa hai dòng sau. và làm theo các bước như video trên.
   • char ssid = "wifiplane"; // SSID mạng của bạn (tên) char pass = "wifiplane1234"; // mật khẩu mạng của bạn (sử dụng cho WPA hoặc sử dụng làm khóa cho WEP)

Bước 6: Bước 6: Lắp ráp khung máy bay

Nhật ký xây dựng khung máy bay được hiển thị từng bước trong video ở trên.

Tôi đã sử dụng miếng xốp depron 18cmx40cm cho khung máy bay. Que nướng dùng để cung cấp thêm độ bền cho thân máy bay và cánh. Trong hình ảnh trên, Sơ đồ khung máy bay được cung cấp, tuy nhiên bạn có thể sửa đổi kế hoạch theo nhu cầu của mình bằng cách chỉ cần lưu ý đến tính khí động học cơ bản và trọng lượng của máy bay. Bằng cách xem xét thiết lập thiết bị điện tử của chiếc máy bay này, nó có thể lái máy bay với trọng lượng tối đa khoảng 50gram. BTW với khung máy bay này và tất cả các thiết bị điện tử bao gồm cả pin bay trọng lượng của chiếc máy bay này là 36gram.

Vị trí CG: Tôi đã sử dụng quy tắc ngón tay cái chung của CG để lướt nhẹ nhàng… 20% -25% độ dài hợp âm tính từ mép trước của cánh… Với thiết lập CG này với thang máy hơi lên, nó lướt mà không cần ga, bay ngang với 20-25% ga và với thêm ga, nó bắt đầu leo lên do thang máy hơi lên…

Đây là video youtube về thiết kế máy bay cánh bằng của tôi với cùng một thiết bị điện tử để truyền cảm hứng cho bạn thử nghiệm với nhiều thiết kế khác nhau và cũng để chứng minh rằng thiết lập này có thể được sử dụng với nhiều kiểu thiết kế khung máy bay.

Bước 7: Bước 7: Thiết lập và kiểm tra ứng dụng Android

Cài đặt ứng dụng Android:

Bạn chỉ cần tải tập tin wifiplane.apk kèm theo bước này về điện thoại thông minh của mình và làm theo hướng dẫn như video trên.

Giới thiệu về ứng dụng, Ứng dụng Android này được phát triển bằng Xử lý cho Android.

Ứng dụng không phải là gói đã ký nên bạn cần bật tùy chọn nguồn không xác định trong cài đặt của điện thoại. Ứng dụng chỉ cần có quyền truy cập bộ rung và mạng WiFi.

Trước chuyến bay Kiểm tra máy bay bằng ứng dụng Android: Sau khi Ứng dụng Android được thiết lập và chạy trên điện thoại thông minh của bạn, hãy tham khảo video trên để biết cách Ứng dụng hoạt động và các tính năng thú vị khác nhau của ứng dụng.. Nếu máy bay của bạn phản ứng với Ứng dụng theo cách tương tự như video trên, hơn cả TUYỆT VỜI… BẠN ĐÃ LÀM ĐƯỢC…

Bước 8: Bước 8: Đã đến lúc bay

Sẵn sàng để bay?…

• VÀO LĨNH VỰC
• THỰC HIỆN MỘT SỐ THỬ NGHIỆM KÍNH
• THAY ĐỔI CÂN BẰNG THANG MÁY hoặc THÊM / LOẠI BỎ TRỌNG LƯỢNG TRÊN NÓNG CỦA KẾ HOẠCH CHO ĐẾN KHI NÓ NHƯ MỎNG HƠN…
• MỘT LẦN NÓ TĂNG CÂN MỊN MÀNG, NGUỒN ĐIỆN TRÊN KẾ HOẠCH và MỞ ỨNG DỤNG ANDROID
• BẮT ĐẦU KẾ HOẠCH BẰNG TAY VỚI 60% THẢM HỌA chống lại gió
• MỘT LẦN NÓ Ở TRONG KHÔNG KHÍ, NÓ SẼ DỄ DÀNG BAY Ở MỨC VỚI ĐỘ DÀI 20% đến 25%