Hệ thống ổn định máy bay tự chế dựa trên Arduino

Gần đây, tôi bắt đầu quan tâm đến chủ đề mô hình máy bay. Và rồi nó bắt đầu: anh chế tạo một chiếc máy bay, mua thiết bị. Dự đoán sự sụp đổ nhanh chóng của mô hình đầu tiên mà không rời khỏi phòng vé, anh bắt đầu thu thập thứ hai, đồng thời làm việc trong trình giả lập. Nói chung, tôi đã trì hoãn chuyến bay thực sự đầu tiên của mình khi có thể, sợ bị hỏng khi di chuyển mô hình. Và sau đó, khá tình cờ, cày xới không gian mở của AliExpress, tôi bắt gặp một điều thú vị - hệ thống ổn định chuyến bay. Đây là một thiết bị có kích thước máy thu nhỏ điều chỉnh hành trình của máy bay, giúp nó mượt mà hơn, làm phẳng các lỗ hổng của phi công. Bắt đầu tìm kiếm, đọc, họ nói và thực sự là một điều tốt cho người mới bắt đầu. Chà, ở đây tôi đã nổ tung - tôi muốn và ít nhất là bạn crack. Nó chỉ là ngân sách đã cạn kiệt ... Có vẻ như máy bay sẽ xây dựng một câu hỏi 10 đô la trên trần nhà, và mua thiết bị, mua pin, mua bộ sạc cho nó, động cơ, bộ điều chỉnh, động cơ, cánh quạt ... Tóm lại, rất nhiều điều xảy ra. Một chút chán nản, nhưng không từ bỏ, tôi bắt đầu khô héo sau đầu: vì vậy, tôi biết cách hàn. Ông bắt đầu tìm kiếm và gần như ngay lập tức tìm thấy một bài báo nhỏ có tên "Hệ thống ổn định máy bay cho 200 rúp". Một bài viết rất khiêm tốn với một thực hiện rất khiêm tốn. Nhưng đây đã là một cái gì đó. Ông đã leo lên các diễn đàn nước ngoài - và lo và kìa, đây là một dự án lớn với sự phát triển không ngừng! Đó là quyết định, chúng tôi sẽ làm điều đó!

Dự án được gọi là MultiWii. Ban đầu, nó được hình thành như một bộ điều khiển chuyến bay cho multbest arduino, nhưng theo thời gian, bắt đầu phát triển và cải thiện. Bây giờ có một mã cho phép bạn đặt hệ thống ổn định này trên máy bay và cánh V. Để thực hiện đơn giản nhất, như trong bài viết trên, bạn sẽ chỉ cần 2 thứ: arduino và gia tốc kế. Tất cả điều này có thể được hàn bằng dây, chứa đầy snot nóng và sẽ hoạt động. Nhưng nó có thể và sẽ là, chỉ có tôi không làm việc như thế.

Như tôi đã nói, dự án đang tăng trưởng và phát triển. Vì vậy, ở đây bạn có thể vặn một mô-đun Bluetooth khác để định cấu hình bộ điều khiển từ điện thoại, phong vũ biểu, để điều khiển độ cao, GPS để trả lại mô hình "về nhà" khi mất tín hiệu. Ngoài ra, chủ đề về máy thu ngẫu hứng dựa trên cùng một arduino và mô-đun giao tiếp giá rẻ A7105 cũng đang phát triển, mà không cần can thiệp phẫu thuật được giao tiếp với thiết bị FlySky i6 của tôi, vì vậy về lý thuyết bạn có thể kết nối hai dự án này và có được bộ não đầy đủ cho máy bay, tàu lượn hoặc cánh. Và trong một khoang với các thiết bị ngân sách đã nói ở trên, được chiếu lặng lẽ từ 6 kênh đến 14, điều này thường xuất hiện hoàn hảo cho người mới bắt đầu kiếm tiền.

Vì lý do này, tôi đã cố gắng làm cho bảng mạch cho thiết bị này đơn giản nhất có thể, đó là, một mặt và bằng một cái bàn ủi. Tất nhiên, kiến ​​thức về điện tử vô tuyến sẽ là cần thiết, ít nhất là khả năng hàn nhiều hay ít về chất, bạn có thể đặt hàng một bảng và trong trường hợp cực đoan, nhưng thực chất đó là một nhà thiết kế: Tôi đã khâu một arduino, hàn nó, mô-đun và lược vào bảng, nó sẵn sàng. Nỗ lực tối thiểu.

Đối với phần mềm arduinka, bạn sẽ cần một bộ chuyển đổi USB - UART (TTL) đặc biệt, bởi vì Arduino PRO Mini không có giao diện USB. Bạn không nên sợ điều này, theo quy định, bạn có thể mua chúng ở cùng nơi bán arduino và mô-đun. Sự khác biệt duy nhất trong phần sụn thông qua bộ chuyển đổi này là bạn cần khéo léo nhấn nút đặt lại trên chính arduino tại thời điểm bản phác thảo được tải xuống, mặc dù có những bộ chuyển đổi tự kéo chân đặt lại. Tôi đã thắng mô tả quy trình tải lên bản phác thảo, đã có một triệu bài báo và video về chủ đề này được viết và quay.

Bước tiếp theo là làm bảng. Bảng được làm bởi bất kỳ công nghệ có sẵn hoặc đặt hàng. Tôi đặc biệt khuyên bạn nên xé các rãnh, tốt hơn là sử dụng hợp kim ROSE hoặc WOODA, để lớp này càng nhỏ càng tốt, dòng điện lớn không đi quanh đây và tốt hơn là bảo vệ đồng khỏi bị ăn mòn quá nhiều, mưa, tuyết, bạn không bao giờ biết, nó vẫn không phải là thiết bị gia đình. Tôi đã tạo ra một LUT lừa đảo, không phải là kết quả tốt nhất, bạn có thể làm rất nhiều máy in xấu, nhưng ai quan tâm)

Đằng sau họ là arduino. Chân để nhấp nháy arduinki cần được hàn lên hoặc nghiêng sang một bên. Bạn có thể điền vào bản phác thảo ngay lập tức, bạn không thể điền nó vào, nó không thành vấn đề, bởi vì thiết bị được lắp ráp vẫn sẽ phải được kết nối với máy tính, vì vậy các liên hệ lập trình phải dễ dàng truy cập. Lời khuyên duy nhất là kiểm tra arduino trước khi hàn, điền vào bất kỳ bản phác thảo thử nghiệm nào và đảm bảo rằng bảng đang nhấp nháy. Chỉ cần hàn thì sẽ bị trĩ.

Vâng và mọi thứ khác. Gia tốc kế được hàn trên chân cao và nằm phía trên arduino. Tôi sẽ không che giấu một tội lỗi, tôi đã theo dõi một bố cục như vậy trên một diễn đàn nước ngoài tại một bán, nhưng tôi đã vẽ chiếc khăn một mặt của riêng tôi. Đối với tôi, sự vắng mặt của ba người nhảy không đáng để bận tâm với một bảng hai mặt, cho dù hình thức xấu như thế nào thì sự hiện diện của những người nhảy tương tự không được xem xét.

Một lời cảnh báo. Có một điện trở và đèn LED trên bảng. Định dạng SMD điện trở có thể được loại bỏ khỏi một số thiết bị hỏng, giá trị danh nghĩa là 500 Ohms - 1,5 kOhm. Bạn có thể lấy một đèn LED 3 mm thông thường, tôi có một hình chữ nhật, tôi đã hàn nó.

Ở giai đoạn này, về nguyên tắc, thiết bị đã có thể được kết nối và định cấu hình, nhưng dường như nó chưa hoàn chỉnh. Điện tử đối với các mô hình điều khiển vô tuyến từ lâu đã có được một nhân vật mô-đun. Do đó, tôi nghĩ rằng thiết bị này nên được đưa đến mô-đun đã hoàn thành, dễ dàng gắn vào mô hình và kết nối. Để làm điều này, anh ta cần một trường hợp. Một lựa chọn tốt sẽ là in nó trên máy in 3D, nhựa được sử dụng để in rất nhẹ và bền. Nhưng không phải ai cũng có nó. Bạn có thể tạo ra trường hợp bằng cách thermoforming, trên Internet có rất nhiều thông tin về cách chế tạo một chiếc máy đơn giản cho việc này từ máy hút bụi, gỗ và một miếng gỗ dán. Nhưng đối với điều này, bạn cần phải tạo ra một blockhead, và đây là sự lười biếng. Về điều này, tôi đã đi theo con đường ít kháng cự nhất. Vâng, và một phương pháp như vậy sẽ tương tự như bài viết này - để làm cho nó đơn giản nhất có thể, sử dụng tối thiểu các công cụ.

Tôi cắt hai miếng nhựa theo kích thước của bảng, trong trường hợp của tôi bằng nhựa PVC trong suốt mỏng, nhưng bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì, ví dụ như một hộp từ đĩa. Tôi đã không chụp ảnh trung gian, nhưng tôi nghĩ dù sao nó cũng sẽ rõ ràng.Sử dụng một thước kẻ, tôi đo khoảng cách đến các điểm tiếp xúc trên bảng và cắt các cửa sổ cho chúng trên đỉnh của "vỏ". Tôi khoan các lỗ đồng trục với các lỗ trên bảng và kết nối mọi thứ lại với nhau bằng các đinh tán ngẫu hứng từ các ống từ các ống tai. Để tạo ra một đinh tán như vậy, nó là đủ nhẹ nhàng giữ đầu ống trong ngọn lửa của bật lửa và khi một dòng chảy hình thành, ấn nó vào cơ thể của chiếc bật lửa này. Ở phía ngược lại, chúng tôi cắt các ống để lại một vài milimét và làm tương tự. Khi miếng đệm sử dụng các đoạn của ống từ ống nhỏ giọt. Kết quả là, một chiếc bánh sandwich như vậy xuất hiện:

Dễ làm, nhẹ, đơn giản và đáng tin cậy. Thật tiện lợi khi gắn nó vào thân máy bay bằng cách dán vào đáy một dải băng keo hai mặt "ô tô". Nhưng đối với bức tranh đầy đủ, bạn vẫn cần một bảng tên, nó sẽ cho bạn biết sau nửa năm nữa, khi đã có mười một kế hoạch khác sẽ được lắp ráp, kết nối với cái gì.

Bảng tên in trên giấy bóng tự dính. Gần đây mua đặc biệt cho các mục đích như vậy. Trước đây, tôi đã làm điều này: Tôi đã in trên những gì tôi có, dán băng dính và dán nó vào băng keo hai mặt. Người chu đáo nhất có thể đánh giá trình độ tiếng Anh của tôi)

Bây giờ thiết bị thực sự có thể được gọi là một mô-đun làm sẵn. Tổng trọng lượng 15,5 gram. Quá nhiều khi so sánh với mua, nhưng nói chung, rất nhiều không có gì. Ít nhất mô hình của tôi với phạm vi 950mm sẽ kéo mà không gặp vấn đề gì. Nhưng nếu bạn đuổi theo trọng lượng, bạn có thể hàn arduino từ bột lỏng trực tiếp trên bảng, tiết kiệm 2 gram, sử dụng một textolite milimet mỏng (tôi đã sử dụng một, một hoặc một nửa hoặc hai mm, không đo), không làm cho trường hợp. Nhưng nó có đáng với 5 gram không? Ví dụ: trọng lượng của máy thu gốc từ ứng dụng của tôi là 16 gram.
Thiết bị nên được đặt trong một mặt phẳng nằm ngang, mũi tên chỉ hướng di chuyển. Ngoài ra, thiết bị không thể được cài đặt lộn ngược. Để rõ ràng, tôi đang đính kèm một hình ảnh.

Bây giờ đi đến cài đặt. Trước tiên, bạn cần kết nối thiết bị với máy tính, sau đó mở giao diện người dùng đồ họa đính kèm. Nếu không có vấn đề với trình điều khiển, thì cổng sẽ xuất hiện trong chương trình:

Chúng tôi chọn nó. Bây giờ bạn cần hiệu chỉnh gia tốc kế. Chúng tôi nhấn nút READ và nếu mọi thứ đều chính xác, chúng tôi có thể quan sát các bài đọc từ cảm biến trong thời gian thực. Chúng tôi đặt thiết bị trên một bề mặt phẳng và nhấn CALIB_ACC. Thông thường, một bề mặt phẳng của người Viking là một bàn gần máy tính, vì vậy khi bạn nhấn hiệu chuẩn, hãy để tay ra khỏi bàn. Ai không nhớ, gia tốc kế là một cảm biến gia tốc. Vì vậy, bất kỳ rung động hoặc rung động trong hiệu chuẩn sẽ không có tác động tích cực. Nhưng nếu có thể, tốt hơn là hiệu chỉnh nó trên một bề mặt tiếp xúc với mức độ. Con quay hồi chuyển được hiệu chỉnh mỗi lần nó được bật, vì vậy nó không cần phải hiệu chỉnh. Điều duy nhất là khi bạn bật mô hình nên đứng yên. Đó là, chúng tôi đặt mô hình xuống đất, bật nó lên và không chạm vào nó. Con quay hồi chuyển được hiệu chỉnh ngay lập tức. Hiệu chuẩn được chỉ định bởi một đèn LED được ký là TÌNH TRẠNG.

Cấu hình ngay lập tức AUX1. Nó thuận tiện cho anh ta để sử dụng một công tắc ba vị trí, nếu có một trên máy phát. Ở mức thấp (công tắc ở vị trí đầu tiên), ổn định bị vô hiệu hóa, ở mức trung bình (và vị trí tương ứng), một gia tốc kế được bật, và ở mức cao, con quay hồi chuyển và gia tốc kế. Đối với một chuyến bay bình thường, về nguyên tắc, gia tốc kế là đủ, con quay hồi chuyển thường được sử dụng cho các chuyến bay FPV. Điều gì sẽ như tôi đã mô tả - đặt các giá trị như được hiển thị ở đây:

Tôi khuyên bạn không nên chạm vào các cài đặt này trước chuyến bay đầu tiên. Ổn định hoạt động tốt ở các giá trị cơ bản, tốt, và ở đó bạn có thể thắt chặt nếu có gì đó không phù hợp với bạn.

Tiếp theo. TPA chịu trách nhiệm về giá trị của các cài đặt PID này tùy thuộc vào vị trí khí. Ở giá trị 0,00, các giá trị PID sẽ giống nhau ở bất kỳ vị trí khí nào, nghĩa là, như mong đợi, ở bất kỳ tốc độ nào. Với giá trị 1,00 với khí, 100% PID sẽ bằng 0, nghĩa là ổn định sẽ bị vô hiệu hóa. Với giá trị 0,5 trên 100% khí, các pids sẽ tương ứng bằng 50%. Ở đây, nó đã được điều chỉnh cho máy bay và cho phong cách nhào lộn trên không của bạn, cho đến nay tôi đã để lại 50%.

Ngoài ra trên kênh A22 bạn cần cấu hình cốt thép. Arming là một thuật ngữ copter. Nhân loại, điều này được gọi là mở khóa động cơ. Trên máy bay, điều này thường được thực hiện thông qua thiết bị điều khiển, nhưng kể từ khi Bộ điều khiển này ban đầu là copter - ở đây nó được thực hiện khá khó khăn. Nói chung, chúng tôi treo một số loại công tắc bật tắt miễn phí trên AUX2, trong chương trình chúng tôi đặt ARM ở mức cao. Ở đây, ai đó có thể muốn gian lận và đặt mở khóa ở tất cả các cấp độ của AUX2, nhưng không thất bại. Trong trường hợp này, multiviy từ chối khởi động động cơ. Có thể giả định rằng đây là một lỗi, nhưng tôi nghĩ rằng việc bảo vệ sẽ sớm xảy ra. Máy bay vẫn chỉ bay về phía trước, và chỉ có Thần mới biết nơi mà máy bay không điều khiển sẽ phát nổ.

Nhân tiện, điều này thực sự thuận tiện. Cụ thể, trong ứng dụng của tôi, động cơ được mở khóa bằng cách di chuyển công tắc bật lên. Trong trường hợp này, thiết bị phải được bật chỉ với tất cả các công tắc bật tắt ở vị trí trên. Đó là, hóa ra bạn cần bật thiết bị, di chuyển công tắc bật tắt để chặn động cơ, sau đó chuyển nó trở lại để mở khóa. Và bạn có thể đảo ngược điều chính. Ngay lập tức nó bật ra con người, ở vị trí trên, động cơ bị khóa, ở phía dưới được mở khóa.

Trong tab Phục vụ bạn có thể đảo ngược các servo nếu cần thiết. Ở đây họ đã làm điều đó một cách phức tạp. Trước tiên, bạn cần nhấn SERVO. Một danh sách các servo và cấp độ sẽ xuất hiện. Nếu bạn nhấn nút đảo ngược bây giờ và cố gắng lưu, sẽ không có gì được lưu. Trước tiên, bạn cần nhấn GO LIVE, sau đó khi gậy bị từ chối, sẽ có thể quan sát độ lệch trong cửa sổ. Bây giờ chúng tôi nhấn nút đảo ngược của kênh mong muốn và sau đó chúng tôi nhấn SAVE. Bây giờ mọi thứ đã được ghi lại.

Một điểm quan trọng về việc ngắt kết nối thiết bị khỏi máy tính. Nếu bạn rút dây lập trình ra khỏi thiết bị hoặc rút bộ chuyển đổi khỏi cổng USB mà không đóng cổng COM hoặc chương trình MultiWiiConf, hệ thống sẽ gặp sự cố và màn hình xanh sẽ có khả năng xấp xỉ 100%. Ít nhất là trên máy tính xách tay của tôi. Tôi thậm chí đã kiểm tra cụ thể. Tôi không biết đây có phải là sự cố với phần cứng của tôi không hoặc nếu nó phản ứng thì nó có thể nhìn thấy cổng COM ảo, nhưng nếu nó được cảnh báo, điều đó có nghĩa là nó đã được trang bị vũ khí. Hãy ghi nhớ.

Và một vài cài đặt có thể có ích. Nếu người nhận của bạn biết cách phát tín hiệu PPM, bạn có thể muốn truyền tín hiệu đó đến multiview. Để thực hiện việc này, hãy mở tệp chương trình cơ sở, chuyển đến tab config.h và tìm phần Công thức tính tổng PPM (được tôn vinh Ctrl + F). Ở đây bạn cần bỏ ghi chú 2 dòng. Ai không ở trong chủ đề, không chú ý - điều này có nghĩa là loại bỏ hai dấu gạch chéo ở đầu dòng. Nó là như thế này:

// # xác định PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # xác định SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Dành cho Graupner / Spektrum
// # xác định SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Dành cho áo choàng / Hitec / Futaba
// # xác định SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Đối với ghép kênh
// # xác định SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Đối với một số Hitec / Sanwa / Khác

Trong trường hợp của tôi, đây là dòng thứ hai, Futaba ở đâu (tôi có thiết bị FlySky để làm gì). Ở đây có thể cần phải chọn theo kinh nghiệm, có thể tự quy định trình tự mong muốn. Bằng cách này hay cách khác, ở đó, không có gì phức tạp về nó. Chúng tôi biên dịch bản phác thảo và điền nó với một bản mới. Để trở về chế độ bình thường, làm ngược lại, nhận xét về các dòng, biên dịch, điền. Tôi muốn chú ý, sau khi tải lại bản phác thảo, tất cả các cài đặt và hiệu chuẩn sẽ bị đánh sập, hãy ghi nhớ điều này.

Một vấn đề phổ biến khác, theo tôi hiểu, thường gặp phải, và tôi cũng không ngoại lệ.Sau khi mọi người đã lắp ráp và cấu hình, kết nối tất cả các bánh lái - bánh lái trôi đi. Tay cầm trên điều khiển từ xa bị giật - có vẻ như đã được đặt đúng chỗ, nhưng nếu tàu lượn lắc nhẹ - nó lại bay sang một bên và ở một góc khá nghiêm trọng. Nó được xử lý một cách cơ bản: trong chương trình GUI, đặt giá trị YAW - tôi đến không. Vấn đề biến mất ngay lập tức.

Nói chung, nếu bạn có kinh nghiệm trong việc sản xuất bảng mạch in, thiết bị được lắp ráp trong một buổi tối. Tôi đã tự thực hiện các cài đặt cơ bản cho máy bay trong bản phác thảo, phần còn lại tôi mô tả trong bài viết. Thông tin phải được thu thập trong các diễn đàn khác nhau, chủ yếu là nước ngoài. Tuy nhiên, tôi cung cấp liên kết đến các nguồn khác nhau sẽ giúp đỡ trong trường hợp các vấn đề khác, mặc dù chúng không nên.

, từ đó tôi mượn yếu tố hình thức của hội đồng quản trị. Tôi không cung cấp để mua, nhưng chủ đề có một hướng dẫn chi tiết về cấu hình phần sụn bằng tiếng Anh. Đúng với phiên bản firmware cũ, nhưng ở phiên bản mới, mọi thứ gần như giống nhau. Ngoài ra còn có một chế độ trong nhánh cho phép bạn điều chỉnh cài đặt PID trong thời gian thực thông qua thiết bị điều khiển chiết áp.

. Anh ta có phần mềm viết lại cá nhân của riêng mình, họ nói rằng nó được tối ưu hóa lý tưởng cho máy bay. Nhưng một lần nữa, phiên bản cũ. Bạn có thể thử nó, nhưng đối với sự xuất hiện của trục trặc không được mô tả trong bài viết này, tôi không chịu trách nhiệm. Có nhiều mô tả về các thiết lập.

. Nhưng thông tin hữu ích cơ bản được mô tả ở đó, cụ thể là việc điều trị bánh lái, tôi đã vạch ra. Tuy nhiên, bạn không bao giờ biết.

Tổng chi phí dao động từ 4-8 đô la, tùy thuộc vào mức giá mà arduino và mô-đun được mua, có một textolite ở nhà, có một lập trình viên. Trong mọi trường hợp, giá trị này thấp hơn nhiều lần so với giá trị thị trường từ $ 20 mỗi thiết bị có cùng đặc điểm. Cá nhân, tôi đã tốn 2 đô la, một kho arduino cho các mục đích như vậy đã được mua một năm trước, không chỉ có một mô-đun.

Trong kho lưu trữ đính kèm bên dưới là bản phác thảo cho arduino, chương trình thiết lập MultiWiiConf cho các hệ điều hành khác nhau, tệp PCB (để mở bạn cần SprintLayout không dưới phiên bản 6), cũng như PCB ở định dạng PDF, cho những người không có máy in laser ở nhà ( cần in 100%).