Domáci stabilizačný systém lietadiel založený na Arduino

Nedávno som sa začal zaujímať o tému modelu lietadla. A potom to začalo: postavil lietadlo, kúpil vybavenie. Očakával rýchlu demontáž prvého modelu bez toho, aby opustil pokladňu, začal zbierať druhý a súčasne pracoval v simulátore. Všeobecne platí, že som odložil svoj prvý skutočný let, ako som mohol, pretože som sa bál zlomiť v pohybe model, A potom, celkom náhodou, orať otvorené priestory aliexpressu, som narazil na zaujímavú vec - systém stabilizácie letu. Jedná sa o malé zariadenie s veľkosťou prijímača, ktoré upravuje let, čím je hladšie a vyhladzuje nedostatky pilotov. Začali hľadať, čítať, hovoria a naozaj dobrá vec pre začiatočníkov. Tu som vystrelil - chcem a prinajmenšom si prasknete. Je to len to, že rozpočet už došiel ... Zdá sa, že lietadlo postavilo na strop otázku 10 dolárov a kúpilo zariadenie, kúpilo batériu, kúpilo nabíjačku, motor, regulátor, servá, vrtule ... Stručne povedané, veľa vecí sa stalo. Trochu depresie, ale nevzdávajúc sa, som začal chradnúť chrbtom hlavy: takže viem, ako sa spájka. Začal prehľadávať a takmer okamžite našiel malý článok s názvom „Systém stabilizácie lietadla pre 200 rubľov“. Veľmi skromný malý článok s veľmi skromnou implementáciou. Ale to už je niečo. Vyliezol na zahraničné fóra - a hľa, toto je obrovský projekt s neustálym vývojom! Je rozhodnuté, urobíme to!

Tento projekt sa nazýva MultiWii. Spočiatku bol koncipovaný ako riadiaci let pre multikoptéry Arduino, ale časom začal rásť a zlepšovať sa. Teraz existuje kód, ktorý vám umožňuje umiestniť tento stabilizačný systém na krídla lietadiel a V. Na najjednoduchšie vykonanie, ako je uvedené v predchádzajúcom článku, budete potrebovať iba dve veci: arduino a akcelerometer. To všetko sa dá spájkovať pomocou drôtov, naplnených horúcou šnúrou a bude fungovať. Ale to môže a bude, iba tak nepracujem.

Ako som už povedal, projekt sa rozrastá a vyvíja. Takže tu môžete priskrutkovať ďalší modul Bluetooth na konfiguráciu ovládača z telefónu, barometra, na kontrolu nadmorskej výšky, GPS na vrátenie modelu „domov“, keď sa stratí signál. Okrem toho rastie aj téma improvizovaných prijímačov založených na rovnakom arduino a lacnom komunikačnom module A7105, ktorá bez chirurgického zásahu narúša moje vybavenie FlySky i6, takže teoreticky môžete tieto dva projekty prepojiť a získať plné mozgy pre lietadlo, klzák alebo krídla. A v oddelení s vyššie uvedeným rozpočtovým vybavením, ktoré ticho bliká zo 6 kanálov na 14, to zvyčajne vyjde ako ideálne pre začiatočníkov pre svoje peniaze.

Z tohto dôvodu som sa pokúsil vyrobiť dosku plošných spojov pre toto zariadenie čo najjednoduchšie, tj jednostranné a so žehličkou. Samozrejme, budú potrebné znalosti v oblasti rádiovej elektroniky, aspoň schopnosť kvalitného spájkovania, si môžete objednať dosku av extrémnych prípadoch, ale v podstate je to návrhár: šil som arduino, spájil som ho, modul a hrebeň som sa doska pripravil. Minimálne úsilie.

Pre firmvér arduinka budete potrebovať špeciálny prevodník USB - UART (TTL), pretože Arduino PRO Mini nemá rozhranie USB. Nemali by ste sa toho báť. Spravidla ich môžete kúpiť na rovnakom mieste, kde sa predávajú arduino a moduly. Jediný rozdiel vo firmvéri prostredníctvom tohto prevodníka je v tom, že musíte v okamihu stiahnutia náčrtu dôkladne stlačiť tlačidlo reset na samotnom arduino, aj keď existujú prevodníky, ktoré ťahajú resetovaciu nohu sami. Nebudem popisovať postup odovzdávania náčrtu, už existuje milión článkov a videí na túto tému napísaných a nasnímaných.

Ďalším krokom je vytvorenie rady. Doska je vyrobená akoukoľvek dostupnou technológiou alebo objednaná. Veľmi odporúčam roztrhať koľaje, je lepšie použiť ROSE alebo WOODA zliatinu, takže vrstva je čo najmenšia, veľké prúdy tu nejdú a je lepšie chrániť meď pred nadmernou koróziou, dažďom, snehom, nikdy neviete, stále to nie je domáce zariadenie. Urobil som nečestný LUT, nie najlepší výsledok, môžete urobiť veľa zlých tlačiarní, ale koho to zaujíma)

Za nimi je arduino. Nohy na lemovanie arduinki musia byť spájkované alebo uhlové do strán. Náčrt môžete vyplniť okamžite, nemôžete ho vyplniť, na tom nezáleží, pretože Zostavené zariadenie bude stále potrebné pripojiť k počítaču, takže programovacie kontakty by mali byť ľahko prístupné. Jedinou radou je skontrolovať arduino pred spájkovaním, vyplniť testovaciu schému a uistiť sa, že doska bliká. Len spájkovať, potom to budú hemoroidy.

No a všetko ostatné. Akcelerometer sa spája na vysoké nohy a je umiestnený nad arduínom. Nebudem skryť hriech, taký rozloženie som špehoval na zahraničnom fóre na jednom predanom, ale nakreslil som svoj vlastný jednostranný šál. Pokiaľ ide o mňa, neprítomnosť troch skokanov nestojí za rozruch s obojstrannou doskou, bez ohľadu na to, ako zlá forma sa prítomnosť tých istých skokanov nezohľadňuje.

Jedno upozornenie. Na doske je jeden rezistor a LED. Formát SMD rezistora môže byť vyradený z niektorých poškodených zariadení, nominálna hodnota 500 Ohmov - 1,5 kOhm. Môžete si vziať obyčajnú 3mm LED, mal som obdĺžnikový, spájkoval som.

V tejto fáze môže byť zariadenie v zásade už pripojené a nakonfigurované, ale zdá sa mi, že je neúplné. elektronika pre modely s rádiovým ovládaním získal dlho modulárny charakter. Preto si myslím, že toto zariadenie by sa malo priviesť k hotovému modulu, ktorý sa dá ľahko pripojiť k modelu a pripojiť sa. Na to potrebuje prípad. Dobrou možnosťou by bolo vytlačiť ho na 3D tlačiarni, plast používaný na tlač je ľahký a odolný. Ale nie každý to má. Môžete to urobiť tvarovaním za tepla, na internete je veľa informácií o tom, ako na to vyrobiť jednoduchý stroj z vysávača, dreva a preglejky. Ale na to musíte urobiť hlupák, a to je lenivosť. K tomu som sa vydal cestou najmenšieho odporu. Áno, a takáto metóda bude podobná tomuto článku - aby bola čo najjednoduchšia pomocou minimálneho množstva nástrojov.

Rezal som dva kusy plastov podľa veľkosti dosky, v mojom prípade tenké priehľadné PVC, ale môžete použiť čokoľvek, napríklad krabicu z disku. Nefotografoval som prechodné fotografie, ale myslím si, že to bude rovnako jasné.Pomocou pravítka som zmeral vzdialenosť od kontaktov na doske a vyrezal som im okná na vrchu "puzdra". Vyvŕtal som otvory koaxiálne s otvormi na doske a všetko som spojil s improvizovanými nitmi z trubíc z ušných tyčiniek. Na vytvorenie takého nitu stačí jemne držať špičku skúmavky v plameňovom zapaľovači a keď sa vytvára prítok, zatlačte ju na telo tohto zapaľovača. Na opačnej strane sme rúrky odrezali a nechali pár milimetrov a urobili to isté. Ako rozpery sa použili segmenty trubice z kvapkadla. Výsledkom bol taký sendvič:

Ľahko ovládateľný, ľahký, jednoduchý a spoľahlivý. Už je vhodné namontovať ho do trupu lietadla prilepením páskov „automobilovej“ obojstrannej pásky k spodnej časti. Ale pre úplný obraz stále potrebujete menovku, ktorá vám povie o pol roka, kedy bude zostavených už jedenásť ďalších schém, na čo sa pripojiť.

Typový štítok vytlačený na samolepiacom lesklom papieri. Nedávno kúpené špeciálne na tieto účely. Predtým som to robil: tlačil som na to, čo som mal, laminoval som lepiacou páskou a prilepil som ju na obojstrannú pásku. Najpozornejší by mohol hodnotiť moju úroveň angličtiny)

Teraz je možné zariadenie skutočne nazvať hotovým modulom. Celková hmotnosť 15,5 gramu. Príliš veľa v porovnaní s kúpeným, ale vo všeobecnosti nič. Aspoň môj model s dosahom 950 mm sa bez problémov vytiahne. Ale ak prenasledujete váhu, môžete odhodiť arduino z voľného prášku priamo na doske, ušetriť 2 gramy, použiť tenký milimeter textolitu (použil som ten, ktorý jeden, pol a dva milimetre, nemeral), nerobia to. Ale stojí to za tých 5 gramov? Napríklad hmotnosť natívneho prijímača z mojej aplikácie je 16 gramov.
Zariadenie by malo byť umiestnené v horizontálnej rovine, šípka označuje smer pohybu. Zariadenie tiež nemožno nainštalovať hore nohami. Kvôli prehľadnosti prikladám obrázok.

Teraz prejdite na nastavenia. Najprv musíte zariadenie pripojiť k počítaču a potom otvoriť pripojené grafické používateľské rozhranie. Ak neexistujú žiadne problémy s ovládačmi, port by sa mal objaviť v programe:

Vyberieme to. Teraz musíte kalibrovať akcelerometer. Stlačíme tlačidlo READ a ak je všetko v poriadku, môžeme pozorovať údaje zo senzora v reálnom čase. Položíme zariadenie na rovný povrch a stlačíme CALIB_ACC. „Rovný povrch“ je zvyčajne stôl v blízkosti počítača, takže keď stlačíte kalibráciu, držte ruky mimo tabuľky. Kto si nepamätá, akcelerometer je snímač zrýchlenia. Takže žiadne vibrácie alebo vibrácie pri kalibrácii nebudú mať pozitívny účinok. Ak je to však možné, je lepšie kalibrovať ho na povrchu vystavenom tejto hladine. Gyroskop sa kalibruje vždy, keď je zapnutý, takže ho nie je potrebné kalibrovať. Jediná vec je, že keď zapnete model, mal by byť nehybný. To znamená, že model položíme na zem, zapneme ho a nedotkneme sa ho. Gyroskop sa okamžite kalibruje. Kalibrácia je indikovaná LED diódou označenou ako STATUS.

Okamžite nakonfigurujte AUX1. Je pre neho výhodné použiť trojpolohový spínač, ak je na vysielači. Pri nízkej úrovni (prepínač v prvej polohe) je stabilizácia deaktivovaná, pri priemernej úrovni (resp. Polohe) je akcelerometer zapnutý a pri vysokej úrovni gyroskop a akcelerometer. Na normálny let v zásade stačí akcelerometer, na lety FPV sa zvyčajne používa gyroskop. Čo by bolo, ako som opísal - nastavte hodnoty tak, ako sú uvedené tu:

Odporúčame vám, aby ste sa týchto nastavení nedotkli pred prvým letom. Stabilizácia funguje dobre pri základných hodnotách, a tam sa môžete sprísniť, ak vám niečo nevyhovuje.

Next. TPA zodpovedný za hodnotu týchto nastavení PID v závislosti od polohy plynu. Pri hodnote 0,00 budú hodnoty PID rovnaké v každej polohe plynu, to znamená, ako sa očakávalo, pri akejkoľvek rýchlosti. Pri hodnote 1,00 s plynom bude 100% PID nula, to znamená, že stabilizácia bude deaktivovaná. Pri hodnote 0,5 na 100% plynu budú pids rovné 50%. Tu už je naladený na lietadlo a na váš akrobatický štýl, zatiaľ som nechal 50%.

Tiež na kanáli AUX2 musíte nakonfigurovať rameno. Ozbrojenie je pojem helikoptéra. Ľudsky sa to nazýva odblokovanie motora. V letúnoch sa to zvyčajne realizuje prostredníctvom kontrolných zariadení, ale odvtedy Tento ovládač bol pôvodne helikoptérou - tu to bolo dosť náročné. Vo všeobecnosti zavesíme nejaký druh prepínača na AUX2, v programe nastavíme ARM na vysokú úroveň. Tu môže niekto chcieť podvádzať a nastaviť odomknutie na všetkých úrovniach AUX2, ale jednoducho nesklame. V tomto prípade multiviy vôbec odmietne naštartovať motor. Dá sa predpokladať, že ide o chybu, ale myslím si, že ochrana bude čoskoro. Lietadlo stále len letí vpred a iba Bohovia vedia, kde nekontrolovaný helikoptéra vybuchne.

Mimochodom, je to skutočne výhodné. Konkrétne v mojej aplikácii je motor odomknutý presunutím prepínača nahor. V takom prípade musí byť zariadenie zapnuté práve so všetkými prepínačmi v hornej polohe. To znamená, že je potrebné zapnúť zariadenie, posunutím prepínača nadol zablokovať motor a potom ho presunúť späť na odomknutie. A nemôžete zvrátiť to hlavné. Ihneď sa ukáže, že v hornej polohe je motor zablokovaný, v dolnej polohe odomknutý.

Na karte SERVO v prípade potreby môžete serva obrátiť. Tu to nejako zložito urobili. Najprv musíte stlačiť SERVO. Zobrazí sa zoznam serv a úrovní. Ak teraz stlačíte reverzné tlačidlo a pokúsite sa ho uložiť, nič sa neuloží. Najprv musíte stlačiť GO LIVE, potom, keď sú palice odmietnuté, bude možné pozorovať odchýlku úrovne v okne. Teraz stlačíme reverzné tlačidlo požadovaného kanálu a potom stlačíme ULOŽIŤ. Teraz je všetko zaznamenané.

Dôležitý bod pri odpojení zariadenia od počítača. Ak vytiahnete programovacie káble zo zariadenia alebo vytiahnete prevodník z portu USB bez zatvorenia portu COM alebo programu MultiWiiConf, systém sa zrúti a modrá obrazovka bude približne 100% pravdepodobná. Aspoň na mojom notebooku to je. Dokonca som to konkrétne skontroloval. Neviem, či je to problém s mojím hardvérom alebo či reaguje, že je viditeľný pre virtuálny port COM, ale ak je upozornený, znamená to, že je ozbrojený. Majte na pamäti.

A niekoľko ďalších nastavení, ktoré sa môžu hodiť. Ak váš prijímač vie, ako vydať signál PPM, možno ho budete chcieť preniesť do viacnásobného zobrazenia. Ak to chcete urobiť, otvorte súbor firmvéru, prejdite na kartu config.h a vyhľadajte časť Sumátor PPM (oslavovaná Ctrl + F). Tu musíte odkomentovať 2 riadky. Kto nie je v predmete, je nekompromisný - to znamená odstrániť dve lomky na začiatku riadku. Bolo to takto:

// # definovať PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # definuje SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pre Graupner / Spektrum
// # definuje SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pre Robe / Hitec / Futaba
// # definuje SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pre multiplex
// # define SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pre niektoré Hitec / Sanwa / Ostatné

V mojom prípade je to druhý riadok, kde je Futaba (na čo mám vybavenie FlySky). Tu môže byť potrebné vybrať empiricky, je možné predpísať požadovanú sekvenciu sami. Tak či onak, na tom nie je nič zložitého. Zostavíme skicu a naplníme ju novou. Ak sa chcete vrátiť do normálneho režimu, urobte opak, komentujte riadky, kompilujte, vyplňte. Chcem venovať pozornosť, po načítaní náčrtu budú všetky nastavenia a kalibrácia porazené, majte na pamäti.

Ďalším bežným problémom, ktorý, ako ho chápem, sa často stretáva, a nie som výnimkou.Potom, čo sa všetci zhromaždili a nakonfigurovali, pripojte všetky volanty - kormidlo vznáša. Rukoväte na diaľkovom ovládaní boli trhané - zdalo sa, že sú na svojom mieste, ale ak sa klzák trochu otrasil - znova sa vznáša na bok av dosť vážnom uhle. Zaoberá sa elementárne: v programe GUI nastavte hodnotu YAW - I na nulu. Problém okamžite zmizne.

Všeobecne platí, že ak máte skúsenosti s výrobou dosiek s plošnými spojmi, zariadenie sa zostaví v jeden večer. Základné nastavenia lietadla som už urobil sám v náčrte, zvyšok som opísal v článku. Informácie sa museli zbierať na rôznych fórach, najmä na zahraničných fórach. Napriek tomu uvádzam odkazy na rôzne zdroje, ktoré pomôžu v prípade iných problémov, aj keď by nemali byť.

, z ktorého som si požičal tvarový faktor predstavenstva. Ponúkam ponuku, ale téma obsahuje podrobný návod na konfiguráciu firmvéru v angličtine. Platí to pre starú verziu firmvéru, ale v novej je všetko takmer rovnaké. Vo vetve sa nachádza aj režim, ktorý umožňuje prostredníctvom POT potenciometra regulovať nastavenia PID v reálnom čase.

, Má svoj vlastný prepísaný firmvér, hovorí, že je ideálne optimalizovaný pre lietadlá. Ale opäť, stará verzia. Môžete to skúsiť, ale za výskyt závad, ktoré nie sú opísané v tomto článku, nie som zodpovedný. Existuje veľa popisov nastavení.

, Základné užitočné informácie, ktoré sú tu opísané, konkrétne zaobchádzanie s kormidlom, som už načrtol. Napriek tomu to nikdy nevieš.

Celkové náklady sa pohybujú od 4 do 8 dolárov, v závislosti od toho, aká cena bola kúpená arduino a modul, je tu doma doma textit, je tu programátor. V každom prípade je to niekoľkokrát nižšia ako trhová hodnota od 20 dolárov za zariadenie s rovnakými charakteristikami. Osobne ma to stálo 2 doláre, zásoby arduina na takéto účely boli zakúpené pred rokom, nebol tu iba modul.

V priloženom archíve je náčrt pre arduino, inštalačný program MultiWiiConf pre rôzne operačné systémy, súbor s doskou plošných spojov (na otvorenie potrebujete SprintLayout minimálne vo verzii 6), ako aj doska s plošnými spojmi vo formáte PDF pre tých, ktorí doma nemajú laserovú tlačiareň ( potrebné tlačiť na 100%).