Как собрать радиоуправляемый дрон и передатчик с помощью Arduino: 11 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Сделать дрон - это простая задача в наши дни, но она будет стоить вам дорого, поэтому я расскажу вам, как построить дрон с использованием Arduino по низкой цене. Также я расскажу вам, как построить передатчик из дрона. Так что этот дрон полностью самодельный, вам не нужно покупать какие-либо платы полетных контроллеров или передатчики.

Запасы

Нам нужны эти предметы, чтобы сделать дрон,

• Для дрона-

  1. Рама - «хребет» квадрокоптера. Рама - это то, что удерживает вместе все части вертолета. Он должен быть прочным, но с другой стороны, он также должен быть легким, чтобы двигатели и аккумуляторы не изо всех сил удерживали его в воздухе.
  2. Двигатели. Тяга, которая позволяет квадрокоптеру взлетать в воздух, обеспечивается бесщеточными двигателями постоянного тока, каждый из которых отдельно управляется электронным регулятором скорости или ESC.
  3. ESC - электронный регулятор скорости похож на нерв, который передает информацию о движении от мозга (полетный контроллер) к мышцам рук или ног (моторам). Он регулирует мощность, которую получают двигатели, что определяет скорость и изменение направления квадроцикла.
  4. Пропеллеры - в зависимости от типа квадроцикла вы можете использовать винты от 9 до 10 или 11 дюймов (для стабильных полетов с аэрофотосъемкой) или 5-дюймовые гоночные винты для меньшей тяги, но большей скорости.
  5. Батарея - в зависимости от вашего максимального уровня напряжения вы можете выбрать батареи 2S, 3S, 4S или даже 5S. Но стандарт для квадроцикла, который планируется использовать для аэрофотосъемки (просто пример), вам понадобится батарея 3S на 11,4 В. Вы можете выбрать 22,8 В 4S, если вы строите гоночный квадроцикл и хотите, чтобы двигатели вращались намного быстрее.
  6. Плата Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - доска, которая в основном (в зависимости от вашего выбора) представляет собой сумму различных датчиков, которые помогают вашему квадроциклу знать, где он находится и как его выровнять.

• Для передатчика-

  1. Модуль приемопередатчика NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Потенциометр
  4. Серводвигатель
  5. Переключить переключатель
  6. Джойстик
  7. Arduino Pro Mini

Шаг 1: СХЕМАТИКА

Это главный план вашей работы.

Как подключить ESC:

• Сигнальный контакт ESC 1 - D3
• Сигнальный штифт ESC 3 - D9
• Сигнальный штифт ESC 2 - D10
• Сигнальный штифт ESC 4 - D11

Как подключить модуль Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Как подключить MPU-6050:

• ПДД - А4
• SCL - A5

Как подключить светодиодный индикатор:

Светодиодная анодная ножка - D8

Как подключить ресивер:

• Дроссель - 2Элероны - D4
• Элероны - D5
• Руль - D6
• AUX 1 - D7 Вам необходимо заземлить MPU-6050, модуль Bluetooth, приемник и ESC. И для этого вам необходимо подключить все контакты GND к контакту GND Arduino.

Шаг 2: СОПИ ВСЕ ВМЕСТЕ

• Первое, что вам нужно сделать, это взять женские разъемы и припаять их к макетной плате. Здесь будет размещаться ваша плата Arduino.
• Припаяйте их прямо по центру, чтобы оставалось место для остальных разъемов для MPU, модуля Bluetooth, приемника и регуляторов скорости, и оставьте место для некоторых дополнительных датчиков, которые вы, возможно, решите добавить в будущем.

• Следующим шагом является пайка штыревых разъемов приемника и регуляторов прямо из штыревых разъемов Arduino. Сколько у вас будет рядов заголовков мужских ESC, зависит от того, сколько двигателей будет у вашего дрона. В нашем случае мы строим квадрокоптер, то есть будет 4 ротора и ESC для каждого. Это также означает 4 ряда, в каждом из которых по 3 штекера. Первый заголовок в первой строке будет использоваться для PID сигнала, второй - для 5V (хотя это зависит от ваших ESC, имеющих вывод 5V или нет, в противном случае вы оставите эти заголовки пустыми), а третий Заголовок будет для GND.

  Когда пайка регуляторов закончена, можно переходить к пайке разъемов приемника. В большинстве случаев у квадрокоптера 4 канала. Это газ, тангаж, рыскание и крен. Оставшийся свободный канал (пятый) используется для смены режима полета (вспомогательный канал). Это означает, что вам нужно будет припаять штекерные разъемы в 5 рядов. И каждая, кроме одного, будет иметь один заголовок, в то время как только для одной из этих строк требуется 3 заголовка подряд.

• все площадки были связаны с площадками Ардуино. Это включает в себя все заземления ESC, массу приемника (заголовок сигнала газа полностью справа), а также заземление модуля Bluetooth и MPU.
• Затем вам нужно следовать схемам и соединениям, которые мы объяснили выше. Например, MPU (SDA - A4 и SCL - A5) и для Bluetooth (TX - TX и RX - RX) Arduino. После этого просто проследите за подключениями, как мы их написали: сигнальные контакты ESC1, ESC2… к D3, D10… Arduino. Затем пины сигнала приемника Pitch - D2, Roll - D4… и так далее. Кроме того, вам необходимо подключить длинный вывод светодиода (положительный вывод) к выводу Arduino D8, а также добавить резистор на 330 Ом между землей Arduino и коротким выводом светодиода (отрицательный вывод). Последнее, что нужно сделать, - это обеспечить подключение к источнику питания 5 В. И для этого вам необходимо параллельно подключить черный провод (заземление аккумулятора) к земле всех ваших компонентов, а красный провод к Arduino, MPU и модулю Bluetooth, контакты 5 В. Теперь MPU 6050 необходимо припаять к штекерным разъемам тех, которые вы планируете использовать. После этого поверните плату на 180 градусов и подключите все ваши компоненты к соответствующим разъемам на макетной плате.
• Включите его, и ваш Arduino готов к добавлению кодов через компьютер!

Шаг 3: КАК ПРОГРАММИРОВАТЬ КОНТРОЛЛЕР ПОЛЕТОВ ARDUINO

1. Во-первых, вам необходимо скачать MultiWii 2.4. Затем извлеките его.
2. Войдите в папку MultiWii, найдите значок MultiWii и запустите его.
3. Используйте среду разработки Arduino, чтобы найти «файл Arduino» или файл Multiwii с расширением «.ino». Любые «CPP-файл» или «H-файл» являются файлами поддержки для нашего кода Multiwii, поэтому не открывайте их. Просто используйте файл Multiwii.ino.
4. Когда вы откроете файл, вы найдете множество вкладок Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h и многие другие. Найдите «config.h»
5. Прокрутите вниз, пока не найдете «Тип мультикоптера», а затем, удалив «//», вы отметите, что он определен и работает. Quad X, потому что мы предполагаем, что вы используете конфигурацию ротора «X» на вашем квадроцикле.
6. Теперь прокрутите вниз и найдите «Комбинированные платы IMU» и активируйте тип платы Gyro + Acc, которую вы используете. В нашем случае мы использовали GY-521, поэтому мы активировали эту опцию.
7. Если вы решите добавить другие датчики, такие как барометр или ультразвуковой датчик, все, что вам нужно сделать, это «активировать» их здесь, и они будут работать.
8. Далее идет «Пин-код зуммера», там вам нужно активировать параметры индикатора полета (первые 3).
9. Отключите плату Arduino от полетного контроллера, а затем подключите ее к компьютеру через USB. Выйдя из FC и подключившись к компьютеру, вы найдете TOOLS и выберите тип своей платы Arduino (в нашем случае Arduino Nano).
10. Теперь найдите «Последовательный порт» и активируйте COM-порт, к которому подключен Arduino Nano (в нашем случае - COM3). Наконец, щелкните стрелку и загрузите код и дождитесь его передачи.
11. Когда загрузка будет завершена, отсоедините Arduino от USB, вставьте его обратно на свое место на плате FC и подключите батарею 5 В, чтобы весь FC был запитан, а затем подождите, пока светодиод на Arduino не станет красным. Это означает, что загрузка завершена, и вы можете снова подключить его к компьютеру. Теперь найдите папку Multiwii 2.4, затем MultiwiiConfig и найдите папку, совместимую с вашей ОС. В нашем случае это «application.windows64».
12. Теперь запустите приложение MultiwiiConf и готово! Вы сразу заметите, как вы перемещаете FC, значения данных акселерометра и гироскопа на экране. Ориентация вашего FC показана внизу. В этом интерфейсе вы можете изменить значения PID и точно настроить свой квадроцикл. соответствовать вашим личным предпочтениям. И вы также можете назначить режимы полета определенным положениям вспомогательного переключателя в этом интерфейсе. Все, что вам нужно сделать сейчас, это найти место для вашего Arduino FC на раме, и он готов взлететь в небо.

Шаг 4: рамка

Теперь вам нужно установить все части на раму. Вы можете купить раму или сделать ее дома

Шаг 5: Сборка двигателей и регуляторов скорости

• Сначала вам нужно просверлить отверстия в раме для двигателей в соответствии с расстоянием между отверстиями для винтов на двигателях. Было бы хорошо сделать еще одно отверстие, которое позволит зажиму и валу мотора свободно перемещаться.
• Регуляторы скорости рекомендуется подключать на нижней стороне рамы по нескольким причинам, связанным с функциональностью дрона. Эти причины, среди прочего, включают то, что он «разгрузит» верхнюю часть дрона, где должны быть добавлены другие компоненты.

Шаг 6: Добавление полетного контроллера и батареи

• Теперь соберите наш самодельный полетный контроллер (приемник Arduino) в центр рамы дрона.
• Рекомендуется положить небольшой кусок губки на нижнюю часть полетного контроллера, потому что он поглощает и снижает вибрации двигателей. Таким образом, ваш дрон будет более устойчивым во время полета, а стабильность является ключом к управлению дроном.
• Теперь добавьте липо-батарею в нижнюю часть рамы и убедитесь, что дрон сбалансирован по центру.
• теперь ваш дрон готов к взлету

Шаг 7: Изготовление передатчика

• Радиосвязь этого контроллера основана на модуле приемопередатчика NRF24L01, который при использовании с усиленной антенной может иметь стабильный диапазон до 700 метров на открытом пространстве. Он имеет 14 каналов, 6 из которых являются аналоговыми входами и 8 цифровых входов.
• Он имеет два джойстика, два потенциометра, два тумблера, шесть кнопок и, кроме того, внутренний измерительный блок, состоящий из акселерометра и гироскопа, который также можно использовать для управления объектами, просто перемещая или наклоняя контроллер.

Шаг 8: Принципиальная схема

• Мозгом этого RC-контроллера является Arduino Pro Mini, который питается от 2 литий-полимерных батарей, вырабатывающих около 7,4 вольт. Мы можем подключить их напрямую к выводу RAW на Pro Mini, который имеет регулятор напряжения, снижающий напряжение до 5 В. Обратите внимание, что существует две версии Arduino Pro Mini, например, та, которая у меня работает при 5 В, а другая - от 3,3 В.
• С другой стороны, модулю NRF24L01 строго требуется 3,3 В, и его рекомендуется использовать из специального источника. Поэтому нам нужно использовать стабилизатор напряжения 3,3 В, который подключен к батареям, и преобразовать 7,4 В в 3,3 В. Также нам нужно использовать развязывающий конденсатор рядом с модулем, чтобы поддерживать более стабильное напряжение, таким образом, радиосвязь также будет более стабильной. Модуль NRF24L01 взаимодействует с Arduino по протоколу SPI, а модуль акселерометра и гироскопа MPU6050 использует протокол I2C.
• Вам нужно спаять все части вместе в соответствии со схемой. Вы можете спроектировать и распечатать схему, что упростит задачу.

Шаг 9: Кодирование передатчика

• Для программирования платы Pro Mini нам понадобится интерфейс USB для последовательного UART, который можно подключить к заголовку программирования, расположенному на верхней стороне нашего контроллера.
• Затем в меню инструментов Arduino IDE нам нужно выбрать плату Arduino Pro или Pro Mini, выбрать подходящую версию процессора, выбрать порт и выбрать метод программирования «USBasp».
• Вот полный код Arduino для этого DIY Arduino RC-передатчика.
• Загрузите его в arduino pro mini.

Шаг 10: Кодирование приемника

• Вот простой код приемника, в котором мы получим данные и просто распечатаем их на последовательном мониторе, чтобы мы знали, что связь работает правильно. Нам снова нужно включить библиотеку RF24 и определить объекты и структуру так же, как в коде передатчика. В разделе настроек при определении радиосвязи нам нужно использовать те же настройки, что и передатчик, и установить модуль как приемник с помощью функции radio.startListening ().
• Загрузите его в приемник

Шаг 11: снятие дрона

• Во-первых, разместите дрон на земле и подготовьте его к работе. Возьмите свой полетный контроллер и осторожно и безопасно начните свой первый полет.
• Тем не менее, настоятельно рекомендуется медленно снижать газ. Более того, впервые убедитесь, что вы летите на нем на меньшей высоте.
• Надеюсь, эта статья поможет вам собрать самодельный дрон.
• Не забудьте поставить лайк и оставить комментарий.