Самолет с управляемым смартфоном и запуском дешевого смартфона: 8 шагов

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

Вы когда-нибудь мечтали построить самолет-самолет с дистанционным управлением стоимостью менее 15 $, который управляется вашим мобильным телефоном (приложение для Android через Wi-Fi) и дает вам ежедневную дозу адреналина в течение 15 минут (время полета около 15 минут)? чем эта инструкция для вас, ребята.. Этот самолет очень стабилен и медленно летает, поэтому на нем очень легко управлять даже детям.

Говоря о дальности полета самолета … Я получил дальность прямой видимости около 70 метров, используя мой мобильный телефон Moto G5S, который действует как точка доступа Wi-Fi и пульт дистанционного управления. Дальнейший RSSI в реальном времени отображается в приложении для Android, и если самолет собирается выйти за пределы диапазона (RSSI падает ниже -85 дБм), мобильный телефон начинает вибрировать. Если самолет выходит за пределы зоны действия точки доступа Wi-Fi, двигатель останавливается, чтобы обеспечить безопасную посадку. Также напряжение аккумулятора отображается в приложении для Android, и если напряжение аккумулятора падает ниже 3,7 В, мобильный телефон начинает вибрировать, чтобы сообщить пилоту о посадке самолета до того, как аккумулятор полностью разрядится. Самолет полностью управляется жестами, это означает, что если вы наклоните мобильный телефон влево, самолет повернет налево, а для поворота направо - напротив. Итак, здесь я делюсь пошаговой инструкцией по сборке моего крошечного самолета, управляемого Wi-Fi на базе ESP8266. Время сборки, необходимое для этого самолета, составляет около 5-6 часов и требует базовых навыков пайки, небольших знаний программирования ESP8266 с использованием Arduino IDE, и иметь под рукой чашку горячего кофе или охлажденного пива будет здорово:).

Шаг 1. Шаг 1. Список компонентов и инструментов

Детали для электроники: Если вы любитель электроники, то вы найдете многие из деталей, перечисленных ниже, в вашем инвентаре

• 2 шт. Двигатель постоянного тока без сердечника с опорой cw и ccw 5 $
• 1 шт. Модуль ESP-12 или ESP-07 2 $
• 1 шт. 3,7 В 180 мАч 20C LiPo аккумулятор -> 5 $
• 2 шт. SI2302DS A2SHB SOT23 МОП-транзистор 0,05 $
• 5 шт. 3,3 кОм 1/10 Вт SMD или 1/4 Вт резисторы в сквозное отверстие 0,05 $ (от 3,3 кОм до 10 кОм подойдет любой резистор)
• 1 шт. 1N4007 smd или сквозной диод 0,02 $
• 1 шт. TP4056 1S 1A Lipo Charger модуль 0.06 $
• 2 штекера и 1 розетка mini JST по 0,05 $

Общая стоимость ------ приблизительно 13 $

Другие части:

• 2-3 шт. Палочка для барбекю
• 1 шт. 50см x 50см 3мм лист депрона или любой жесткий пенопласт толщиной 3мм
• Одножильная изолированная перемычка
• Nodemcu или cp2102 конвертер USB в UART в качестве программатора для загрузки прошивки на esp8266
• Скотч
• Супер клей

Необходимые инструменты:

• Паяльные инструменты для хобби
• Хирургическое лезвие с держателем лезвия
• Пистолет для горячего клея
• Шкала
• Компьютер с Arduino IDE с ESP8266 Arduino Core
• Android Мобильный телефон

Это все, что нам нужно … Теперь мы готовы создать безумную плоскость, управляемую Wi-Fi.

Шаг 2: Шаг 2: понимание механизма управления

Этот самолет использует дифференциальную тягу для управления рысканием (рулевое управление) и коллективную тягу для тангажа (подъем / спуск) и управления воздушной скоростью, поэтому серводвигатель не требуется, и только два основных двигателя постоянного тока без сердечника обеспечивают тягу и управление.

Многогранная форма крыла обеспечивает устойчивость крена от внешней силы (порыва ветра). Преднамеренный отказ от серводвигателя на управляющих поверхностях (руль высоты, элероны и руль направления) делает конструкцию самолета очень простой в создании без какого-либо сложного механизма управления, а также снижает стоимость сборки. Для управления самолетом Все, что нам нужно, это управлять тягой обоих двигателей постоянного тока Coreless удаленно через Wi-Fi с помощью приложения Android, работающего на мобильном телефоне. На всякий случай, если кто-то хочет понаблюдать за дизайном этого самолета в 3D, я прикрепил сюда снимок экрана Fusion 360 и файл stl … вы можете использовать онлайн-просмотрщик stl, чтобы посмотреть на дизайн с любого угла обзора … еще раз, это просто САПР-дизайн самолета для документации, вам не понадобится 3D-принтер или лазерный резак.. так что не волнуйтесь:)

Шаг 3: Шаг 3: Схема контроллера на основе ESP8266

Давайте начнем с понимания функции каждого компонента в схеме,

• ESP12e: этот ESP8266 WiFi SoC получает управляющие пакеты UDP из приложения Android и контролирует скорость вращения левого и правого двигателя. Он измеряет напряжение батареи и RSSI сигнала WiFi и отправляет его в приложение Android.
• D1: Модуль ESP8266 безопасно работает в диапазоне 1,8 В ~ 3,6 В согласно его паспорту, поэтому одноэлементный LiPo аккумулятор нельзя использовать напрямую для источника питания ESP8266, поэтому требуется понижающий преобразователь. Уменьшение веса и сложности схемы Я использовал диод 1N4007 для понижения напряжения батареи (4,2 ~ 3,7 В) на 0,7 В (отключение напряжения 1N4007), чтобы получить напряжение в диапазоне 3,5 ~ 3,0 В, которое используется в качестве напряжения питания ESP8266.. Я знаю, что это уродливо, но для этого самолета он отлично работает.
• R1, R2 и R3: эти три резистора минимально необходимы для минимальной настройки ESP8266. R1 подтяните вывод CH_PD (EN) ESP8266, чтобы включить его. Вывод RST ESP8266 имеет активный низкий уровень, поэтому R2 подтягивает вывод RST ESP8266 и выводит его из режима сброса. согласно листу данных при включении питания, вывод GPIO15 ESP8266 должен быть низким, поэтому R3 используется для опускания GPIO15 ESP8266.
• R4 и R5: R4 и R5 используются для опускания ворот T1 и T2, чтобы избежать ложного срабатывания МОП-транзисторов (работы двигателя) при включении ESP8266. (Примечание: значения от R1 до R5, используемые в этом проекте, составляют 3,3 кОм, однако любое сопротивление от 1 кОм до 10 кОм будет работать без проблем)
• T1 и T2: это два N-канальных МОП-транзистора Si2302DS (номинал 2,5 А), управляющие частотой вращения левого и правого двигателя с помощью ШИМ, поступающего от GPIO4 и GPIO5 ESP8266.
• L_MOTOR и R_MOTOR: это двигатели постоянного тока без сердечника 7 мм x 20 мм, 35000 об / мин, обеспечивающие дифференциальную тягу для полета и плоскости управления. Каждый двигатель обеспечивает тягу 30 грамм при напряжении 3,7 В и потребляет ток 700 мА на скорости.
• J1 и J2: это мини-разъем JST, используемый для подключения модуля ESP12e и аккумулятора. Вы можете использовать любой разъем, который может выдерживать ток не менее 2 ампер.

(Примечание: я полностью понимаю важность развязывающего конденсатора в конструкции схемы со смешанными сигналами, но я избегал развязывающих конденсаторов в этом проекте, чтобы избежать сложности схемы и количества деталей, поскольку только часть WiFi ESP8266 является RF / аналоговой, а сам модуль ESP12e имеет необходимые развязывающие конденсаторы на плате. Кстати, без внешних развязывающих конденсаторов схема работает нормально.)

К этому шагу прилагается схема приемника на базе ESP12e с программным подключением в формате pdf.

Шаг 4: Шаг 4: Сборка контроллера

На видео выше с подписью показан пошаговый журнал сборки контроллера приемника на базе ESP12e, разработанного для этого проекта. Я попытался разместить компоненты в соответствии со своими навыками. вы можете размещать компоненты в соответствии с вашими навыками, рассматривая схему, приведенную на предыдущем шаге.

Только SMD-МОП (Si2302DS) слишком малы и требуют осторожности при пайке. У меня в инвентаре есть эти МОП-транзисторы, поэтому я им воспользовался. Вы можете использовать любой более мощный МОП-транзистор TO92 с сопротивлением Rdson <0,2 Ом и Vgson 1,5 А. (Предложите мне, если вы найдете такой mosfet легко доступным на рынке.) Как только это оборудование будет готово, мы все готовы к загрузке прошивки WiFi Plane на nodemcu. Этот процесс обсуждается в следующем шаге.

Шаг 5: Шаг 5: Установка и загрузка прошивки ESP8266

Прошивка ESP8266 для этого проекта разработана с использованием Arduino IDE.

Nodemcu или USBtoUART Converter можно использовать для загрузки прошивки на ESP12e. В этом проекте я использую Nodemcu в качестве программиста для загрузки прошивки на ESP12e.

Видео выше показывает пошаговый процесс того же.

Есть два способа загрузить эту прошивку на ESP12e:

1. Использование флешера nodemcu: если вы просто хотите использовать двоичный файл wifiplane_esp8266_esp12e.bin, прикрепленный к этому шагу, без каких-либо изменений в прошивке, то это лучший способ следовать.

   • Загрузите wifiplane_esp8266_esp12e.bin из приложения к этому шагу.
   • Загрузите репозиторий nodemcu flasher из официального репозитория github и распакуйте его.
   • В распакованной папке перейдите к nodemcu-flasher-master / Win64 / Release и запустите ESP8266Flasher.exe.
   • Откройте вкладку конфигурации ESP8266Flasher и измените путь к двоичному файлу с INTERNAL: // NODEMCU на путь к wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Затем выполните действия, указанные в видео выше….

2. Использование Arduino IDE: если вы хотите отредактировать прошивку (например, SSID и пароль сети Wi-Fi - в данном случае точка доступа Android), то это лучший способ следовать.

   • Установите Arduino IDE для ESP8266, следуя этой замечательной инструкции.
   • Загрузите wifiplane_esp8266.ino из приложения к этому шагу.
   • Откройте Arduino IDE, скопируйте код из wifiplane_esp8266.ino и вставьте его в Arduino IDE.
   • Измените SSID и пароль вашей сети в коде, отредактировав следующие две строки. и следуйте инструкциям, указанным в видео выше.
   • char ssid = "wifiplane"; // SSID вашей сети (имя) char pass = "wifiplane1234"; // ваш сетевой пароль (используйте для WPA или используйте как ключ для WEP)

Шаг 6: Шаг 6: Сборка планера

Журнал сборки планера показан пошагово на видео выше.

Я использовал кусок пенопласта Depron размером 18x40 см для планера. Палка для барбекю, используемая для придания дополнительной прочности фюзеляжу и крылу. На изображении выше представлен план планера, однако вы можете изменить план в соответствии с вашими потребностями, просто помня об основных аэродинамических характеристиках и весе самолета. Учитывая настройку электроники этого самолета, он способен управлять самолетом с максимальным весом около 50 граммов. Кстати, с этим планером и всей электроникой, включая аккумулятор, полетный вес этого самолета составляет 36 грамм.

Расположение CG: Я использовал общее правило большого пальца CG для плавного скольжения … это 20% -25% длины хорды от передней кромки крыла … С этой настройкой CG со слегка поднятым рулем высоты, он скользит с нулевым дросселем, горизонтальный полет с дроссельной заслонкой 20-25% и с добавленной дроссельной заслонкой он начинает подниматься из-за слегка приподнятого лифта…

Вот видео на YouTube о моем дизайне самолета с летающим крылом с такой же электроникой, чтобы просто вдохновить вас поэкспериментировать с различными конструкциями, а также доказать, что для этой установки можно использовать многие типы конструкции планера.

Шаг 7. Шаг 7. Настройка и тестирование приложения для Android

Установка приложения для Android:

Вам просто нужно загрузить файл wifiplane.apk, прикрепленный к этому шагу, на свой смартфон и следовать инструкциям в соответствии с приведенным выше видео.

О приложении. Это приложение для Android разработано с использованием обработки для Android.

Приложение не является подписанным пакетом, поэтому вам необходимо включить параметр неизвестного источника в настройках вашего телефона. Приложению требуется только право на доступ к вибратору и сети Wi-Fi.

Предполетное испытание самолета с использованием приложения для Android: после того, как приложение Android будет запущено на вашем смартфоне, посмотрите видео выше, чтобы узнать, как работает приложение, и различные интересные функции приложения. Если ваш самолет реагирует на приложение так же, как и в видео выше, чем это ВЕЛИКОЛЕПНО… ВЫ СДЕЛАЛИ ЭТО…

Шаг 8: Шаг 8: Пора летать

Готов к полету?…

• ДОБРАТЬСЯ В ПОЛЕ
• ПРОЙДИТЕ НЕКОТОРЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА ГЛАДЕНИЕ
• ИЗМЕНИТЬ УГОЛ ЛИФТА или ДОБАВИТЬ / УДАЛИТЬ ВЕС НА НОСЕ САМОЛЕТА, ДО ТОГО, КАК ОНА ПЛАВНО СКОЛЬЖАЕТ…
• Как только он начнет плавно скользить, ВКЛЮЧАЙТЕ ПЛАНУ и ОТКРОЙТЕ ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ANDROID
• ПРОЧНЫЙ САМОЛЕТ С ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКОЙ 60% от ветра
• КОГДА ОНА В ВОЗДУХЕ, ОН ДОЛЖЕН ЛЕГКО ЛЕТАТЬ НА УРОВНЕ ПРИ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКЕ ОТ 20% до 25%.