Sistem penstabilan pesawat buatan sendiri berdasarkan Arduino

Baru-baru ini, saya menjadi berminat dengan tema model pesawat. Dan kemudian ia bermula: dia membina pesawat, membeli peralatan. Mengantisipasi kematian pertama model pertama tanpa berlepas dari box office, dia mula mengumpul kedua, sementara serentak bekerja di simulator. Pada umumnya, saya menangguhkan penerbangan pertama saya yang pertama, kerana takut untuk memecah langkah model itu. Dan kemudian, secara tidak sengaja, membajak ruang terbuka aliexpress, saya melihat satu perkara menarik - sistem penstabilan penerbangan. Ini adalah peranti bersaiz kecil penerima yang menyesuaikan penerbangan kapal terbang, menjadikannya lancar, melicinkan kelemahan perintis. Bermula untuk mencari, membaca, mereka mengatakan dan benar-benar satu perkara yang baik untuk pemula. Nah, di sini saya dipecat - saya mahu dan sekurang-kurangnya anda retak. Hanya anggaran yang sudah habis ... Nampaknya pesawat itu akan membina persoalan 10 dolar di siling, dan membeli peralatan, membeli bateri, beli pengecas untuknya, enjin, pengawal selia, servos, baling-baling ... Pendek kata, banyak perkara berlaku. Sedikit tertekan, tetapi tidak berputus asa, saya mula layu di belakang kepalanya: jadi, saya agak tahu cara pateri. Dia mula mencari dan segera menemui sebuah artikel kecil bertajuk "Sistem penstabilan pesawat selama 200 rubel." Satu artikel kecil yang sangat sederhana dengan pelaksanaan yang sangat sederhana. Tetapi ini sudah menjadi sesuatu. Beliau naik ke forum luar negara - dan lihatlah, ini adalah projek yang besar dengan perkembangan berterusan! Ia diputuskan, kami akan melakukannya!

Projek itu dipanggil MultiWii. Pada mulanya, ia difahami sebagai pengawal penerbangan untuk multicopter berasaskan arduino, tetapi dari masa ke masa, mula berkembang dan bertambah baik. Sekarang terdapat kod yang membolehkan anda meletakkan sistem penstabilan ini pada sayap pesawat dan V. Untuk pelaksanaan yang paling mudah, seperti dalam artikel di atas, anda hanya perlu 2 perkara: arduino dan accelerometer. Semua ini boleh disolder dengan wayar, penuh dengan panas dan akan berfungsi. Tetapi ia boleh dan akan, hanya saya tidak berfungsi seperti itu.

Seperti yang saya katakan, projek itu berkembang dan berkembang. Jadi di sini anda boleh menskul modul Bluetooth lain untuk mengkonfigurasi pengawal dari telefon, barometer, untuk mengawal ketinggian, GPS untuk mengembalikan model "rumah" apabila isyarat hilang. Di samping itu, topik penambahbaikan yang dibuat berdasarkan arduino yang sama dan modul komunikasi murah A7105 juga semakin berkembang, yang tanpa pembedahan mengganggu peralatan FlySky i6 saya, jadi secara teori anda boleh menyambung kedua-dua projek ini dan mendapatkan otak penuh untuk kapal terbang, glider atau sayap. Dan dalam ruang dengan peralatan bajet yang disebutkan di atas, yang secara senyap-senyap berkala dari 6 saluran ke 14, ini secara umum keluar sempurna untuk pemula untuk wangnya.

Atas sebab ini, saya cuba membuat papan litar untuk peranti ini semudah mungkin, iaitu satu sisi dan dengan besi. Sudah tentu, pengetahuan dalam elektronik radio diperlukan, sekurang-kurangnya kemampuan untuk pateri lebih atau kurang secara kualitatif, anda boleh memesan papan dan dalam kes-kes yang melampau, tetapi pada hakikatnya perancang: Saya menjahit arduino, dipateri, modul dan sisir ke papan, sudah siap. Usaha minimum.

Untuk firmware arduinka, anda memerlukan penukar USB - UART (TTL) yang istimewa, kerana Arduino PRO Mini tidak mempunyai antara muka USB. Anda tidak perlu takut dengan ini, sebagai peraturan, anda boleh membelinya di tempat yang sama di mana arduino dan modul dijual. Satu-satunya perbezaan dalam firmware melalui penukar ini adalah bahawa anda perlu mengasah butang reset pada arduino dengan ketat pada saat lakaran itu dimuat turun, walaupun terdapat penukar yang menarik kaki ulang mereka sendiri. Saya tidak akan menerangkan prosedur untuk memuat naik lakaran, sudah ada satu juta artikel dan video mengenai perkara ini ditulis dan ditembak.

Langkah seterusnya adalah untuk membuat papan. Lembaga dibuat oleh mana-mana teknologi yang tersedia atau diperintahkan. Saya sangat menasihati merobohkan trek, lebih baik menggunakan aloi ROSE atau WOODA, supaya lapisan adalah sekecil mungkin, arus besar tidak pergi ke sini, dan lebih baik untuk melindungi tembaga dari kakisan yang berlebihan, hujan, salji, anda tidak pernah tahu, itu masih bukan peranti rumah. Saya membuat LUT penyangak, bukan hasil terbaik, anda boleh melakukan banyak pencetak yang buruk, tetapi siapa yang peduli)

Di belakang mereka adalah arduino. Kaki untuk berkelip arduinki perlu dipateri atau sisi sebelah. Anda boleh mengisi lakaran dengan serta-merta, anda tidak boleh mengisi, tidak kira, kerana peranti dipasang masih perlu disambungkan ke komputer, jadi hubungan pengaturcaraan harus mudah diakses. Satu-satunya nasihat adalah untuk memeriksa arduino sebelum pematerian, isi sebarang lakaran ujian dan pastikan lembaga itu berkelip. Hanya solder maka ia akan menjadi buasir.

Baiklah dan segala yang lain. Accelerometer disolder pada kaki tinggi dan terletak di atas arduino. Saya tidak akan menyembunyikan dosa, saya melihat satu susun atur di forum asing pada satu yang dijual, tetapi saya menarik selendang satu sisi saya sendiri. Bagi saya, ketiadaan tiga jumper tidak sepatutnya merosot dengan papan dua sisi, tidak kira betapa buruk bentuk kehadiran para jumper yang sama tidak dipertimbangkan.

Satu kaveat. Terdapat satu perintang dan LED di papan. Format SMD resistor boleh dijatuhkan dari beberapa peralatan yang pecah, nilai nominal 500 Ohms - 1.5 kOhm. Anda boleh mengambil 3mm biasa LED, saya mempunyai satu segi empat tepat, saya menyoldernya.

Pada peringkat ini, peranti, pada dasarnya, sudah dapat disambungkan dan dikonfigurasi, tetapi sepertinya saya tidak lengkap. Elektronik untuk model kawalan radio telah lama memperoleh watak modular. Oleh itu, saya fikir peranti ini harus dibawa ke modul yang telah selesai, yang mudah dipasang dalam model dan bersambung. Untuk melakukan ini, dia memerlukan kes. Pilihan yang baik adalah mencetaknya pada pencetak 3D, plastik yang digunakan untuk mencetak ringan dan tahan lama. Tetapi tidak semua orang memilikinya. Anda boleh membuat kes itu dengan termoforming, di Internet ada satu ton maklumat tentang bagaimana membuat mesin mudah untuk ini dari pembersih vakum, kayu, dan sekeping papan lapis. Tetapi untuk ini, anda perlu membuat penutup kepala, dan ini adalah kemalasan. Mengenai ini, saya mengambil jalan yang paling sedikit perlawanan. Ya, dan kaedah sedemikian akan sama dengan artikel ini - untuk membuatnya sesederhana mungkin, menggunakan alat minimum.

Saya memotong dua keping plastik mengikut saiz papan, dalam kes saya PVC yang telus nipis, tetapi anda boleh menggunakan apa-apa, kotak dari cakera, contohnya. Saya tidak mengambil gambar perantaraan, tetapi saya fikir ia akan menjadi jelas.Menggunakan penguasa, saya mengukur jarak ke kenalan di papan, dan memotong tingkap untuk mereka di bahagian atas "kes". Saya menggerudi lubang secara kasar dengan lubang di papan dan menyambung segala-galanya bersama-sama dengan rivet improvisasi dari tiub dari tongkat telinga. Untuk membuat rivet seperti itu, sudah cukup untuk memegang hujung tiub dalam api yang lebih ringan dan apabila bentuk kemasukan, tekan ia ke atas badan yang lebih ringan ini. Di sisi sebaliknya, kami memotong tiub yang meninggalkan beberapa milimeter dan melakukan perkara yang sama. Apabila spacer menggunakan segmen tiub dari penitis itu. Akibatnya, sandwich seperti itu keluar:

Mudah dilakukan, ringan, mudah dan boleh dipercayai. Ia sudah mudah untuk dipasang di pesawat udara dengan melekat pada bahagian bawah sepasang jalur pita "kereta" dua sisi. Tetapi untuk gambaran penuh, anda masih memerlukan papan nama, yang akan memberitahu anda dalam setengah tahun, apabila sudah ada sebelas skema lain yang akan dipasang, apa yang perlu disambungkan.

Papan nama dicetak pada kertas berkilat diri. Baru-baru ini dibeli khusus untuk tujuan tersebut. Sebelum ini, saya melakukan ini: Saya mencetak pada apa yang saya ada, dilapisi dengan pita pelekat dan terpaku pada pita dua sisi. Yang paling prihatin dapat menilai tahap bahasa Inggeris saya)

Sekarang peranti itu benar-benar boleh dipanggil modul siap sedia. Jumlah berat 15.5 gram. Terlalu banyak berbanding dengan yang dibeli, tetapi secara umum, tidak ada apa-apa. Sekurang-kurangnya model saya dengan pelbagai 950mm akan menarik tanpa masalah. Tetapi jika anda mengejar berat badan, anda tidak dapat membebaskan arduino dari serbuk longgar terus di papan, simpan 2 gram, gunakan teks milimeter nipis (saya gunakan mana satu, satu setengah atau dua milimeter, tidak mengukur), jangan buat kes itu. Tetapi adakah ia bernilai 5 gram? Misalnya, berat penerima asal dari apl saya ialah 16 gram.
Peranti harus terletak pada satah mendatar, anak panah menunjukkan arah pergerakan. Juga, peranti tidak boleh dipasang terbalik. Untuk kejelasan, saya melampirkan gambar.

Sekarang pergi ke tetapan. Pertama anda perlu menyambungkan peranti ke komputer, dan kemudian buka antara muka pengguna grafik yang dilampirkan. Jika tidak ada masalah dengan pemandu, maka pelabuhan harus muncul dalam program:

Kami memilihnya. Sekarang anda perlu menentukib pecutan. Kami menekan butang READ dan jika semuanya betul, kita dapat melihat pembacaan dari sensor dalam masa nyata. Kami letakkan peranti itu pada permukaan yang rata dan tekan CALIB_ACC. Biasanya "permukaan rata" adalah meja berhampiran komputer, jadi apabila anda menekan penentukuran, pastikan tangan anda dari meja. Siapa yang tidak ingat, pecutan adalah sensor pecutan. Maka apa-apa getaran atau getaran dalam penentukuran tidak akan mempunyai kesan positif. Tetapi jika boleh, lebih baik untuk mengkalibrasi pada permukaan yang terdedah kepada tahap. Giroskop ditentukur sendiri setiap kali ia dihidupkan, jadi ia tidak perlu dikalibrasi. Satu-satunya perkara ialah apabila anda menghidupkan model sepatutnya menjadi pegun. Iaitu, kami meletakkan model di atas tanah, menghidupkannya dan tidak menyentuhnya. Giroskop ditentukur dengan segera. Penentukuran ditunjukkan oleh LED yang ditandatangani sebagai STATUS.

Segera tetapkan AUX1. Ia mudah baginya untuk menggunakan suis tiga kedudukan, jika ada satu di pemancar. Pada tahap yang rendah (suis berada di kedudukan pertama), penstabilan dilumpuhkan, pada tahap purata (dan kedudukan masing-masing) pecutan dilancarkan, dan pada tahap tinggi, giroskop dan pecutan. Untuk penerbangan biasa, pada dasarnya, pecutan cukup, gyroscope biasanya digunakan untuk penerbangan FPV. Apa yang akan saya nyatakan - tetapkan nilai seperti ditunjukkan di sini:

Saya menasihati anda untuk tidak menyentuh tetapan ini sebelum penerbangan pertama. Penstabilan berfungsi dengan baik pada nilai asas, dengan baik, dan di sana anda sudah dapat mengetatkan jika sesuatu tidak sesuai dengan anda.

Seterusnya. TPA bertanggungjawab terhadap nilai tetapan PID ini bergantung pada kedudukan gas. Pada nilai 0.00, nilai PID akan sama di mana-mana kedudukan gas, iaitu, seperti yang diharapkan, pada sebarang kelajuan. Dengan nilai 1.00 dengan gas, 100% PID akan menjadi sifar, iaitu, penstabilan akan dimatikan. Pada nilai 0.5 setiap 100% gas, puan masing-masing bersamaan dengan 50%. Di sini sudah ditala untuk pesawat dan untuk gaya aerobatik anda, setakat ini saya telah meninggalkan 50%.

Juga di saluran Aux2 anda perlu mengkonfigurasi tetulang. Arming adalah istilah copter. Manusia, ini dipanggil membuka kunci enjin. Pada kapal terbang, ini biasanya dilaksanakan melalui peralatan kawalan, tetapi sejak itu Pengawal ini pada asalnya copter - di sini ia dilakukan agak sukar. Pada umumnya, kami menggantungkan beberapa jenis suis togol percuma pada AUX2, dalam program yang kami tetapkan ARM ke tahap yang tinggi. Di sini, seseorang mungkin mahu menipu dan menetapkan kunci pada semua peringkat AUX2, tetapi tidak gagal. Dalam kes ini, orang ramai enggan memulakan enjin sama sekali. Ia boleh diandaikan bahawa ini adalah pepijat, tetapi saya fikir perlindungan itu tidak lama lagi. Pesawat masih melayang ke hadapan, dan hanya Tuhan yang tahu di mana copter tak terkawal akan meletup.

By the way, ini sebenarnya mudah. Khususnya, dalam aplikasi saya, enjin dikunci dengan mengalihkan suis togol. Dalam kes ini, peralatan mesti dihidupkan hanya dengan semua suis togol di kedudukan atas. Iaitu, anda perlu menghidupkan peralatan, mengalihkan suis togol ke bawah untuk menyekat enjin, dan kemudian memindahkannya semula untuk membuka kunci. Dan anda tidak boleh membalikkan perkara utama. Segera ternyata manusia, di kedudukan atas enjin dikunci, di bawah yang dibuka.

Dalam tab SERVO anda boleh menterbalikkan servos jika perlu. Di sini mereka melakukannya entah bagaimana dengan rumit. Pertama anda perlu menekan SERVO. Senarai servos dan tahap akan muncul. Jika anda menekan butang sebaliknya sekarang dan cuba simpan, tiada apa yang akan disimpan. Mula-mula anda perlu tekan GO LIVE, selepas itu apabila batang ditolak, ia mungkin dapat melihat sisihan tahap dalam tetingkap. Sekarang kita tekan butang belakang saluran yang dikehendaki dan selepas itu kita tekan SAVE. Sekarang semuanya telah direkodkan.

Satu perkara penting mengenai memutuskan sambungan peranti dari komputer. Jika anda mengeluarkan kabel pengaturcaraan dari peranti atau tarik penukar dari port USB tanpa menutup port COM atau program MultiWiiConf, sistem akan terhempas dan skrin biru akan menjadi lebih kurang 100%. Sekurang-kurangnya pada komputer riba saya itu. Saya juga diperiksa secara khusus. Saya tidak tahu sama ada ini adalah masalah dengan perkakasan saya atau jika ia bertindak balas ia kelihatan kepada port COM maya, tetapi jika ia diberi amaran, ia bermakna ia bersenjata. Perlu diingat.

Dan beberapa lagi tetapan yang mungkin berguna. Sekiranya penerima anda mengetahui cara mengeluarkan isyarat PPM, anda mungkin mahu menghantarnya kepada orang ramai. Untuk melakukan ini, buka fail firmware, pergi ke tab config.h dan cari bahagian itu Recipient Sum PPM (dimuliakan Ctrl + F). Di sini anda perlu uncommentize 2 baris. Siapa yang tidak dalam subjek, tidak menjawab - ini bermakna mengeluarkan dua garis miring pada permulaan garisan. Ia seperti ini:

// # menentukan PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # nyatakan SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Untuk Graupner / Spektrum
// # nyatakan SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Untuk Robe / Hitec / Futaba
// # nyatakan SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Untuk Multiplex
// # nyatakan SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Untuk beberapa Hitec / Sanwa / Lain-lain

Dalam kes saya, ini adalah baris kedua, di mana Futaba (apa yang saya ada peralatan FlySky). Di sini mungkin diperlukan untuk memilih secara empirik, adalah mungkin untuk menetapkan urutan yang dikehendaki sendiri. Satu cara atau yang lain, tidak ada yang rumit mengenainya. Kami menyusun lakaran dan mengisi dengan yang baru. Untuk kembali ke mod biasa, lakukan sebaliknya, komen pada baris, menyusun, isi. Saya ingin memberi perhatian, selepas memuat semula lakaran semua tetapan dan penentukuran akan ditebang, ingatlah ini.

Satu lagi masalah biasa yang, seperti yang saya faham, sering dijumpai, dan saya tidak terkecuali.Selepas semua orang telah berkumpul dan dikonfigurasikan, disambungkan semua roda stereng - pengangkut mengangkut. Pemegang pada alat kawalan jauh disentuh - ia kelihatannya berada di tempat, tetapi jika glider mengguncang sedikit - ia terapung ke sisi lagi, dan pada sudut yang agak serius. Ia dirawat secara asasnya: dalam program GUI, tetapkan nilai YAW - I kepada sifar. Masalahnya hilang begitu sahaja.

Secara umum, jika anda mempunyai pengalaman dalam pembuatan papan litar bercetak, peranti itu dipasang pada satu petang. Saya telah membuat tetapan asas untuk kapal terbang sendiri dalam lakaran diri saya, selebihnya saya terangkan dalam artikel itu. Maklumat terpaksa dikumpulkan di pelbagai forum, terutamanya yang asing. Walau bagaimanapun, saya memberikan pautan kepada pelbagai sumber yang akan membantu dalam masalah lain, walaupun mereka tidak seharusnya.

, dari mana saya meminjam faktor bentuk lembaga. Saya tidak menawarkan untuk membeli, tetapi topik ini mempunyai panduan terperinci mengenai konfigurasi firmware dalam bahasa Inggeris. Benar untuk versi firmware lama, tetapi dalam yang baru semuanya hampir sama. Terdapat juga mod dalam cawangan yang membolehkan anda menyesuaikan tetapan PID secara real time melalui peralatan kawalan potensiometer.

. Dia mempunyai firmware sendiri yang ditulis semula sendiri, mereka mengatakan bahawa ia sangat dioptimumkan untuk kapal terbang. Tetapi sekali lagi, versi lama. Anda boleh mencubanya, tetapi untuk kemunculan glitches yang tidak dijelaskan dalam artikel ini, saya tidak bertanggungjawab. Terdapat banyak penerangan mengenai tetapan.

. Tetapi maklumat berguna asas yang diterangkan di sana, iaitu rawatan kemudi, saya telah digariskan. Walau bagaimanapun, anda tidak pernah tahu.

Jumlah kos antara 4-8 dolar, bergantung kepada harga apa arduino dan modul itu dibeli, adakah terdapat teksolit di rumah, ada programmer. Walau bagaimanapun, ini adalah beberapa kali kurang daripada nilai pasaran dari $ 20 setiap peranti dengan ciri-ciri yang sama. Secara peribadi, ia memerlukan saya $ 2, stok arduino untuk tujuan tersebut dibeli setahun yang lalu, tidak ada modul sahaja.

Dalam arkib yang dilampirkan di bawah adalah lakaran untuk arduino, program persediaan MultiWiiConf untuk sistem operasi yang berlainan, fail PCB (untuk membuka anda memerlukan SprintLayout tidak kurang daripada versi 6), serta PCB dalam format PDF, bagi mereka yang tidak mempunyai pencetak laser di rumah ( perlu mencetak pada 100%).