Электрификация

Справочник домашнего мастера

Самолет на ардуино

Содержание

RX3S OrangeRX V2

Описание

RX3S OrangeRX V2 — трёхосевой стабилизатор полёта.

Применяется для авиамоделей с неподвижным крылом неизменяемой геометрии. Полезен при полетах с видеокамерой (FPV), при обучении полетам в ветер.

Работа стабилизатора происходит следующим образом: при нарушении устойчивого полета модели, например крене, стабилизатор резко отклонит элероны в сторону, противоположную крену для его выравнивания, после этого вернет их в нейтраль. Так как стабилизатор не имеет возможности возвращать модель в горизонт, то он просто сохраняет то расположение модели в воздухе, которое было до возмущения. Движения управляющих плоскостей при компенсации возмущения импульсные.

В данной версии стабилизатора присутствуют функции стабилизации различных аэродинамических схем:

  • моделей классической компоновки (крыло, стабилизатор, киль, управляющие поверхности- элероны, руль высоты, руль направления),
  • моделей компоновки «Летающее крыло» ( крыло, управляющие поверхности- элевоны),
  • моделей с V-образным хвостовым оперением (крыло, V- образное хвостовое оперение, управляющие поверхности- элероны, подвижные части хвостового оперения).

Данная версия так же имеет возможность отключения стабилизатора дистанционно, через AUX канал на передатчике. Внимание: стабилизатор не работает с системами радиоуправления моделями, в которых число каналов менее пяти.

Стабилизатор необходимо устанавливать на виброизолирующую прокладку, например вспененный двухсторонний скотч. Желательно расположить его в центре тяжести модели. Устанавливать стабилизатор необходимо горизонтально, большей стороной вдоль продольной оси модели. Обозначение передней части стабилизатора имеются только на плате, на передней крышке они отсутствуют. Передней частью (условно) считается противолежащая выводам короткая сторона стабилизатора, но допускается установить его и противоположным образом (задняя часть стабилизатора в сторону носа модели).

При установке стабилизатора на модель, в которой должны применяться микшера, нет необходимости включать их в передатчике. То есть при установке на летающее крыло настройки передатчика остаются как на классической схеме. Функции микширования будет выполнять сам стабилизатор. При отключении стабилизатора с передатчика, микширование сигналов, приходящих на сервомеханизмы остается. Это свойство позволяет использовать аппаратуру без встроенных микшеров.

Этикетка на лицевой панели стабилизатора второй версии разных выпусков может различаться: на ранних выпусках имеется надпись «Ver .2», на более поздних — надпись «RX3S».

Технические характеристики RX3S

  • Чип: Atmega168PA
  • Гироскоп: 3-осевой MEMS
  • Входное напряжение: 4.8-6.0V
  • Сигнал от приемника: 1520мкс
  • Сигнал к серво: 1520мкс
  • Размер: 44x26x14мм
  • Вес: 10г

Подключение RX3S

Для подключения стабилизатора к приёмнику необходимы дополнительные переходники «мама-мама», не входящие в комплект стабилизатора.

В правой части лицевой панели стабилизатора расположены восемь выводов для подключения к приемнику и сервомашинкам. Подключать их необходимо так, чтобы минусовой (черный) провод находился справа (наружу). Нижние четыре разъема подключаются к приемнику, расположенному на модели, верхние четыре подключаются к сервомеханизмам модели.

По порядку сверху вниз:

  1. AIL-L- подключение сервомеханизма левого элерона
  2. ELEV- подключение сервомеханизма руля высоты
  3. RUDD- подключение сервомеханизма руля направления
  4. AIL-R- подключение сервомеханизма правого элерона
  5. AIL- подключение канала элеронов в приемнике
  6. ELE- подключение канала руля высоты в приемнике
  7. RUD- подключение канала руля направления в приемнике
  8. AUX- подключение дополнительного канала, с помощью которого будет осуществлена функция включения- выключения стабилизатора с передатчика.

Недостатком стоковой прошивки стабилизатора является запараллеленные выходы левого и правого элеронов (AIL-L, AIL-R). Это значит, что при включении сервомеханизмов левого и правого элерона в соответствующие выводы стабилизатора, элероны будут двигаться в одну и ту же сторону. Чтобы избежать этого, один из элеронов необходимо подключать через сервореверс, либо использовать Y- кабель. Он подключается в канал левого элерона (AIL-L).

Перед тем, как подключать стабилизатор, модель должна быть оттримирована субтриммерами. Триммеры должны находиться в нуле, иначе возникнет «уплывание» серв в полете. Только после этого можно устанавливать стабилизатор.

Подключение модели классической схемы.

Модель классической схемы имеет крыло, стабилизатор, киль. Управляющими поверхностями по крену (ROLL) являются элероны. Управляющими поверхностями по тангажу (PITCH) является руль высоты. Управляющими поверхностями по курсу (YAV) является руль направления.

Так как выходы стабилизатора AIL-L и AIL-R не смогут корректно обеспечить управление элеронами в противофазе, то возможны следующие пути решения.

  1. Подключение элеронов через Y- кабель. В этом случае сервомеханизмы элеронов подключаются к Y- кабелю, а он, в сою очередь подключается в разъем AIL-L стабилизатора.
  2. Подключение элеронов через сервореверс. В этом случае сервомеханизм левого элерона подключается в разъем AIL-L, сервомеханизм правого элерона подключается в разъем AIL-R стабилизатора.

Сервомеханизм руля направления подключается в разъем ELEV, руля направления- в разъем RUDD.

Подключение приемника

Приемник подключается к стабилизатору в соответствующие каналы: 1-й канал — в разъем AIL, 2-й канал — в разъем ELE, 4-й канал – в разъем RUD.

Разъем AUX подключается в любой свободный канал приемника, и на этот канал в передатчике настраивается тумблер. Им будет производится включение- выключение стабилизатора с передатчика. Разъем регулятора оборотов к приемнику подключается напрямую, минуя стабилизатор. Если направление движения рулевых поверхностей не совпадают с желаемым, то необходимо переключить реверс необходимого канала влево.

Одним из недостатков RX3S является невозможность его подключения в четырёхканальную систему управления моделями в связи с отсутствием канала AUX.

Пример установки стабилизатора на модель классической схемы.

Подключение модели с V-образным хвостовым оперением

Схема с V- образным хвостовым оперением представляет собой две плоскости, расположенные под углом (чаще всего 110 градусов) друг к другу. Они одновременно выполняют функции как киля, так и стабилизатора. При этом рулевые поверхности выполняют функции руля направления и руля высоты. Для включений данного режима на стабилизаторе необходимо в его переключателях сдвинуть переключатель V-TAIL влево. Сервомеханизмы V- хвоста подключаются в разъемы ELEV и RUDD стабилизатора. Приемник подключается к стабилизатору в соответствующие каналы: 1-й канал- в разъем AIL, 2-й канал- в разъем ELE, 4-й канал – в разъем RUD.

Подключение модели схемы «летающее крыло»

Сервомеханизмы левого элевона подключаются в разъем AIL-L, правого- в разъем ELEV. Для включений данного режима на стабилизаторе необходимо в его переключателях сдвинуть переключатель DELTA влево. 1-й канал приемника подключается в разъем AIL, 2-й канал- в разъем ELE.

Настройка RX3S

На передней панели стабилизатора имеются потенциометры, позволяющие регулировать чувствительность стабилизатора независимо по каждой из осей.

YAV- регулировка по курсу, PITCH- регулировка по тангажу и ROLL- регулировка по крену. На потенциометре расположен шлиц для регулировки, его же применяют для обозначения положения потенциометра. Условно можно считать, что по аналогии с циферблатом часов, вращение потенциометра возможно с 7-ми часов (минимальная чувствительность) до 5- ти часов (максимальная чувствительность). Регулировка чувствительности происходит довольно нелинейно. С 7-ми до 12-ти часов стабилизатор практически не эффективен. С 12-ти до 3-х часов регулировка линейная, с 3-х до 5-ти часов происходит резкое увеличение чувствительности.

В центральной части лицевой панели находятся переключатели, отвечающие за реверсирование каналов и установки настроек стабилизатора. Под ними расположены стрелки- указатели REV (реверсированное положение)- NOR (нормальное положение). Переключатели находятся в углублении корпуса, и переключить их возможно только длинным узким инструментом (отверткой, кончиком ножа).

Функции переключателей

По порядку сверху вниз:

  1. AUX CTRL/GYO. Данный переключатель отвечает за возможность включения- выключения стабилизатора дистанционно. При левом положении переключателя (CTRL) стабилизатор будет иметь возможность отключения, при правом положении (GYO)стабилизатор будет включен постоянно.
  2. RUD — отвечает за реверсирование канала руля направления (руддера).
  3. ELE – отвечает за реверсирование канала руля высоты (элеватора).
  4. AIL – отвечает за реверсирование канала элеронов.
  5. V-TAIL — отвечает за включении микшера V- образного хвостового оперения.
  6. DELTA — отвечает за включение микшера «летающее крыло».

При включении на лицевой панели под переключателями загорается светодиод, сигнализирующий выбор режима — постоянное горение при включении настроек модели классической компоновки, мигание при включении микшеров V- образного хвостового оперения и «летающего крыла».

Настройка микширования

Настройка миксов показана на примере передатчика Turnigy 9x с прошивкой ER9X.

Для начала настройки необходимо выбрать простую четырехканальную модель. Затем зайти в меню «Микс». Первые четыре микса оставляем по умолчанию. Создаем микс №5.

Включатель стабилизатора назначается на двухпозиционный тумблер GEAR. При необходимости в данной прошивке его можно назначить на любой удобный вам тумблер.

Далее необходимо зайти в настройки микса:

После данной настройки получаем, что при выключенном тумблере стабилизатор отключен:

При включенном тумблере стабилизатор включен.

При настройки модели типа «Летающее крыло» и «V- образного хвостового оперения» настройки миксов остаются теми же самыми, как и в модели классической схемы. Настройка выполняется только переключением соответствующих выключателей на самом стабилизаторе.

Предполётная подготовка

Если канал AUX задействован, то включать питание приемника необходимо при выключенном положении стабилизатора. После этого в течении 5-10 секунд необходимо поработать стиками передатчика. После того, как рулевые поверхности начнут адекватно реагировать на движения стиков, можно включать стабилизатор.

Если питание приемника было подано при включенном тумблере стабилизатора, необходимо отключить питание, выключить тумблер включения стабилизатора, затем подать питание на приемник модели.

Необходимо проверить правильность направления движения управляющих поверхностей стабилизатором: при резком наклоне модели по тангажу (вниз) руль высоты должен кратковременно отклониться вверх. При левом крене модели левый элерон должен отклониться вниз, правый вверх. При отклонении по курсу (нос модели влево) руль направления должен отклониться вправо. Если движения рулевых поверхностей не совпадают с вышеописанными, то необходимо настроить их соответствующими переключателями реверса на стабилизаторе.

Настройка чувствительности стабилизатора

Предварительную настройку стабилизатора выполняют следующим образом- потенциометры чувствительности выставляют примерно на 11 часов, что соответствует очень слабой стабилизации. В полете оценивают степень стабильности. При необходимости после посадки модели понемногу увеличивают чувствительность. Желательно это делать только по одой оси за раз с проверкой в полете на разных скоростях. При слишком большой чувствительности возникает сильная тряска рулевых поверхностей в полете, особенно на большой скорости (так называемая перестабилизация), что может вызвать потерю управляемости модели. Это означает, что чувствительность завышена и ее необходимо понизить.

Особенности

  • Когда курс модели лежит на пилота, то скорость контролировать довольно сложно и она может упасть ниже минимально допустимой. Если это случилось, то модель без стабилизатора начинает понемногу валиться на крыло. Этот процесс достаточно заметен, чтобы успеть добавить газу. Стабилизатор же держит положение до последнего, а когда скорость уже совсем ниже критической, то модель просто падает камнем.

Достоинства

  • Довольно корректная стабилизация модели даже в порывистый ветер до 10 м/с.
  • Небольшие габариты и вес.
  • Возможность дистанционного отключения и включения стабилизатора.
  • Нет необходимости отдельно подавать питание на стабилизатор.
  • Встроенные V-TAIL и DELTA микшеры.
  • Возможность регулирования чувствительности независимо по каждой из осей.
  • Отсутствие влияния внешней температуры.
  • Отсутствие подвисаний при просадке питания.
  • Сравнительно небольшая стоимость.
  • Возможность перепрошивки

Недостатки

  • Невозможность работы с передатчиками менее пяти каналов.
  • Отсутствие мануала при покупке.
  • Отсутствие переходников для подключения стабилизатора к приемнику.
  • Невозможность подключения второго элерона и флапперонов модели.
  • Во многих случаях пользователями замечено дрожание серв при подключении к стабилизатору.
  • Невозможность коррекции уровня чувствительности в полете.
  • Нелинейная регулировка потенциометров
  • Отсутствие акселерометров, отсутствие возможности возвращения модели в горизонт.
  • Более вялое поведение модели при выполнении фигур.

Обсуждения

Где купить

  • В Хоббикинге/Паркфлаере Евросклад Российский склад

См. также

  • Другие системы стабилизации полёта.

Контроллеры полета разныеНайдено 26 товаров.

  • Самолеты и запчасти к ним
    • Модели самолетов
    • Запчасти для самолетов
  • Коптеры
  • Аппаратура управления
    • Передатчики
    • Приемники
    • Передающие модули
    • Аксессуары для передатчиков
    • Запчасти для аппаратуры
  • FPV
    • Передатчики, приемники, комплекты
    • Мониторы и видеоочки для FPV
    • Антенны для FPV
    • Камеры для FPV
    • Подвесы для камер
    • Аксессуары
  • Телеметрия
    • Телеметрия Quanum
    • Телеметрия FrSky
  • Автопилот и стабилизация
    • Гироскопы
    • GPS, OSD, Телеметрия
    • Контроллеры Ardupilot, HKpilot
    • Контроллеры MultiWii
    • Контроллеры DJI
    • Контроллеры полета разные
  • Аккумуляторы
    • LIPO 7.4В (2S)
    • LIPO 11.1В (3S)
    • LIPO 14.8В (4S)
    • LIPO 22.2В (6S)
    • Аккумуляторы для передатчиков
    • NI-MH, LI-ION аккумуляторы
  • Зарядные устройства
    • Зарядные устройства
    • Блоки питания
    • Аксессуары для зарядных устройств
    • Платы параллельной зарядки
  • Двигатели
    • Моторы Turnigy
    • Моторы NTM
    • Моторы RCX
    • Моторы мультироторные
    • Моторы разные
  • Винты, цанги и пропсейверы
    • Винты
      • Винты APC Style
      • Винты TP Slow Fly
      • Винты SF
      • Винты деревянные
      • Винты карбоновые
    • Адаптеры
    • Пропсейверы
  • Регуляторы
    • TURNIGY Plush Series
    • TURNIGY, Aerostar, AE, Super BRAIN Series
    • HobbyKing Series
    • HobbyKing YEP Series
    • HobbyKing Blue Series
    • Регуляторы для коптеров
    • Карты программирования
  • Сервоприводы
  • Коммутационные изделия
    • Аксессуары для разъемов
    • Разъемы
    • ВЧ разъемы и переходники для FPV
    • Переходники, удлинители, разветвители
    • Распределение питания для коптеров
    • Кабели балансирные
    • Сервоудлинители и разветвители
    • Силовые кабели питания
    • Термоусадка
    • Оплетка, жгут, кембрик для проводки
  • Крепеж
    • Металлический крепеж
    • Пластикоквый крепеж из нейлона
    • Крепеж из прозрачного поликарбоната
    • Кабанчики, петли и др.
    • Изделия из углепластика (карбон)
    • Скотч, липучка, стяжки и др.
  • Инструмент
    • Ручной инструмент
    • Электроинструмент и приборы
  • Электроника
    • Индикаторы, сигнализаторы
    • Питание борта, UBEC, SBEC
    • Подсветка, светодиоды, ленты
    • Программаторы для прошивки и настройки
    • Прочая электроника
    • Для энтузиастов
  • Химия
  • Уценка

Дрон своими руками: Урок 4. Полётный контроллер.

  • Дрон своими руками: Урок 1. Терминология.
  • Дрон своими руками: Урок 2. Рамы.
  • Дрон своими руками: Урок 3. Силовая установка.
  • Дрон своими руками: Урок 4. Полётный контроллер.
  • Дрон своими руками: Урок 5. Сборка.
  • Дрон своими руками: Урок 6. Проверка работоспособности.
  • Дрон своими руками: Урок 7. FPV и расстояние удаления.
  • Дрон своими руками: Урок 8. Самолёты.

Введение

Теперь, когда вы выбрали или спроектировали раму БПЛА, выбрали моторы, несущие винты, ESC и батарею, можно приступить к выбору полётного контроллера. Полётный контроллер для мультироторного беспилотного летательного аппарата представляет собой интегральную схему, обычно состоящую из микропроцессора, датчиков и входных/выходных контактов. После распаковки контроллер полёта не знает какой конкретный тип или конфигурацию БПЛА вы используете, поэтому изначально необходимо будет установить определенные параметры в программном обеспечении, после чего заданная конфигурация загружается на борт. Вместо того, чтобы просто сравнивать доступные в настоящее время полётные контроллеры, подход, который мы здесь использовали, перечисляет, какие элементы ПК отвечают за какие функции, а также аспекты, на которые необходимо обратить внимание.

Основной процессор

8051 vs AVR vs PIC vs ARM: Семейство микроконтроллеров составляющее основу большинства современных контроллеров полёта. Arduino основан на AVR (ATmel), и сообщество, похоже, сосредоточено на MultiWii, как на предпочтительном коде. Microchip является основным производителем чипов PIC. Трудно утверждать, что одно лучше другого, всё сводится к тому, что может делать программное обеспечение. ARM (например, STM32) использует 16/32-битную архитектуру, при этом десятки используют 8/16-битные AVR и PIC. Поскольку одноплатные компьютеры становятся все менее и менее дорогостоящими, ожидается появление полётных контроллеров нового поколения, которые могут работать с полноценными операционными системами, такими как Linux, или Android.

ЦП: Обычно их разрядность кратна 8 (8-бит, 16-бит, 32-бит, 64-бит), что в свою очередь указывает на размер первичных регистров в ЦП. Микропроцессоры могут обрабатывать только установленное (максимальное) количество бит в памяти за один раз (такт). Чем больше бит может обработать микропроцессор, тем более точной (и более быстрой) будет обработка. Например, обработка 16-битной переменной на 8-битном процессоре происходит куда медленней, чем на 32-битном. Обратите внимание, что код также должен работать с правильным количеством бит, а на момент написания этой статьи лишь немногие программы используют код, оптимизированный для 32 бит.

Рабочая частота: Частота, на которой работает основной процессор. Также по умолчанию её называют «тактовой частотой». Частота измеряется в герцах (циклов в секунду). Чем выше рабочая частота, тем быстрее процессор может обрабатывать данные.

Программная память/Флэш: Флэш-память — это место, где хранится основной код. Если программа сложная, она может занимать много места. Очевидно, что чем больше память, тем больше информации она может хранить. Память также актуальна при хранении данных в полёте, таких как координаты GPS, планы полёта, автоматическое движение камеры и т.д. Код, загруженный на флэш-память, остается на чипе даже после отключения питания.

SRAM: SRAM расшифровывается как «Статическая память с произвольным доступом» и представляет собой пространство на чипе, которое задействуется при выполнении расчетов. Данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются при отключении питания. Чем выше объём оперативной памяти, тем больше информации будет «легко доступно» для расчетов в любой момент времени.

EEPROM: электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) обычно используется для хранения информации, которая не изменяется во время полёта, например настройки, в отличие от данных, хранящихся на SRAM, к которым могут относиться показания датчика и т.д.

Дополнительные порты Ввода/Вывода: большинство микроконтроллеров имеют большое количество цифровых и аналоговых портов ввода и вывода, на контроллере полёта некоторые используются под датчики, другие для связи, либо для общего ввода и вывода. К этим дополнительным портам могут быть подключены RC сервоприводы, системы подвеса, зуммеры и многое другое.

Аналого-цифровой преобразователь (A/D converter/АЦП): Если датчики используют бортовое аналоговое напряжение (обычно 0-3.3В или 0-5В), аналого-цифровой преобразователь должен преобразовать эти показания в цифровые данные. Как и в случае с процессором, количество бит, которое может быть обработано АЦП, предопределяет максимальную точность. С этим связана тактовая частота, с которой микропроцессор может считывать данные (количество раз в секунду), чтобы убедиться, что информация не потеряна. Тем не менее, трудно не потерять часть данных во время такого преобразования, поэтому чем выше разрядность АЦП, тем более точными будут показания, но при этом важно, чтобы процессор смог справиться с той скоростью, с которой отправляются данные.

Питание

Часто в спецификации полётного контроллера описываются два диапазона напряжений, первый из которых представляет собой диапазон входного напряжения самого контроллера полёта (большинство работает при номинальном напряжении 5В), а второй — диапазон входного напряжения основного микропроцессора (3.3В или 5В). Поскольку контроллер полёта является встраиваемым устройством, вам необходимо обратить внимание только на входящий диапазон напряжения контроллера. Большинство контроллеров полёта мультироторных БЛА работают при напряжении 5В, так как это напряжение вырабатывает BEC (для получения дополнительной информации см. раздел «Силовая установка»).

Повторим. В идеале не нужно запитывать контроллер полёта отдельно от основной батареи. Единственное исключение — если вам нужна резервная АКБ на случай, когда основная батарея отдаёт столько энергии, что BEC не может вырабатывать достаточно тока/ напряжения, вызывая тем самым отключение питания/сброс. Но, в таком случае вместо резервной батареи часто используют конденсаторы.

Сенсоры

С точки зрения аппаратного обеспечения, контроллер полёта по сути является обычным программируемым микроконтроллером, только со специальными датчиками на борту. Как минимум, контроллер полёта будет включать в себя 3-осевой гироскоп, но без автовыравнивания. Не все контроллеры полёта оснащаются указанными ниже сенсорами, но они также могут включать их комбинацию:

  • Акселерометр: Как следует из названия, акселерометры измеряют линейное ускорение по трем осям (назовём их: X, Y и Z). Обычно измеряется в «G (на рус. Же)». Стандартное (нормальное) значение, составляет g = 9.80665 м/с². Для определения положения, выход акселерометра может быть интегрирован дважды, правда из-за потерь на выходе объект может быть подвержен дрейфу. Самой значимой характеристикой трёхосевых акселерометров является то, что они регистрируют гравитацию, и как таковые, могут знать, в каком направлении «спуск». Это играет главную роль в обеспечении стабильности многороторного БЛА. Акселерометр должен быть установлен на контроллере полёта так, чтобы линейные оси совпадали с основными осями беспилотника.

  • Гироскоп: Гироскоп измеряет скорость изменения углов по трём угловым осям (назовём их: альфа, бета и гамма). Обычно измеряется в градусах в секунду. Обратите внимание, что гироскоп не измеряет абсолютные углы напрямую, но вы можете выполнить итерацию, чтобы получить угол, который, как и у акселерометра, способствует дрейфу. Выход реального гироскопа имеет тенденцию быть аналоговым или I2C, но в большинстве случаев вам не нужно беспокоиться об этом, так как все поступающие данные обрабатываются кодом контроллера полёта. Гироскоп должен быть установлен так, чтобы его оси вращения совпадали с осями БПЛА.

  • Инерционный измерительный блок (IMU): IMU — по сути, это небольшая плата, которая содержит как акселерометр, так и гироскоп (обычно многоосевые). Большинство из них включают трёхосевой акселерометр и трёхосевой гироскоп, другие могут включать дополнительные сенсоры, например трёхосевой магнитометр, обеспечивающий в общей сложности 9 осей измерения.

  • Компас/Магнитометр: Электронный магнитный компас способный определять магнитное поле Земли и использовать эти данные для определения направления компаса беспилотника (относительно северного магнитного полюса). Этот сенсор почти всегда присутствует, если система имеет GPS вход и доступно от одной до трех осей.

  • Давление/Барометр: Так как атмосферное давление изменяется по мере удаления от уровня моря, можно использовать сенсор давления, чтобы получить довольно точные показания высоты БПЛА. Для расчёта максимально точной высоты, большинство контроллеров полёта получают данные одновременно от сенсора давления и спутниковой системы навигации (GPS). При сборке обратите внимание, что предпочтительнее, чтобы отверстие в корпусе барометра было накрыто куском поролона, это уменьшить отрицательное влияние ветра на чип.

  • GPS: Система глобального позиционирования (GPS) чтобы определить своё конкретное географическое местоположение, использует сигналы, посылаемые несколькими спутниками обращающимися по орбите вокруг Земли. Контроллер полёта может иметь как встроенный GPS модуль, так и подключаемый посредством кабеля. GPS антенну не следует путать с самим GPS модулем, которая может выглядеть и как маленький черный ящик, и как обычная «Duck» антенна. Чтобы получить точные данные местоположения, модуль GPS должен принимать данные от нескольких спутников, и чем их больше, тем лучше.

  • Расстояние: Датчики расстояния все чаще используются на беспилотниках, поскольку GPS-координаты и датчики давления не могут рассказать вам, насколько далеко вы находитесь от земли (холма, горы или здания), либо столкнётесь ли вы с объектом или нет. Датчик расстояния, обращенный вниз, может быть основан на ультразвуковой, лазерной или лидарной технологии (ИК-сенсоры могут испытывать проблемы в работе при солнечном свете). Датчики расстояния редко входят в стандартный комплект полётного контроллера.

Режимы полёта

Ниже приведён список самых популярных режимов полёта, тем не менее не все из них могут быть доступны в полётных контроллерах. «Режим полёта» — это способ, посредством которого полётный контроллер использует сенсоры и входящие радиокоманды для обеспечения стабилизации и полёта БПЛА. Если используемая аппаратура управления имеет пять и более каналов, пользователь может настроить программное обеспечение, что позволит ему изменять режимы через 5 канал (вспомогательным переключателем) непосредственно во время полёта.

  • ACRO — обычно режим по умолчанию, из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп (беспилотник не может автоматически выравниваться). Актуален для спортивного (акробатического) полёта.
  • ANGLE — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп и акселерометр. Углы ограничены. Будет удерживать беспилотник в горизонтальном положении (но без удержания позиции).
  • HORIZON — сочетает в себе стабильность режима «ANGLE», когда стики находятся вблизи центра и перемещаются медленно, и акробатику режима «ACRO», когда стики находятся в крайних положениях и перемещаются быстро. Контроллером полёта задействуется только гироскоп.
  • BARO (Altitude Hold) — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и барометр. Углы ограничены. Барометр используется для удержания определенной (фиксированной) высоты, когда с аппаратуры управления не подаются никакие команды.
  • MAG (Heading Hold) — режим блокировки курса (направления компаса), беспилотник будет сохранять Yaw ориентацию. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.
  • HEADFREE (CareFree, Headless, Безголовый) — исключает отслеживание ориентации (Yaw) дрона и тем самым позволяет перемещаться в 2D направлении согласно перемещению стика управления ROLL/PITCH. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.
  • GPS/Return to Home — автоматически использует компас и GPS, чтобы вернуться к месту взлёта. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.
  • GPS/Waypoint — позволяет беспилотнику автономно следовать по предварительно установленным GPS точкам. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.
  • GPS/Position Hold — удерживает текущую позицию с помощью GPS и барометра (если доступен). Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.
  • Failsafe (аварийный/отказоустойчивый режим) — если другие режимы полёта заданы не были, беспилотник переходит в режим Acro. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп. Актуален при сбоях в программном обеспечении беспилотника, позволяет восстановить контроль над БЛА посредством ранее предустановленных команд.

Программное обеспечение

ПИД-регулятор (назначение и настройка)

Proportional Integral Derivate (PID) или Пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор (ПИД) — часть программного обеспечения полётного контроллера, которое считывает данные с сенсоров и вычисляет, как быстро должны вращаться моторы, чтобы сохранить желаемую скорость перемещения БЛА.

Разработчики готовых к полёту БЛА как правило оптимально настраивают параметры ПИД-регулятора, поэтому большинство RTF беспилотников отлично пилотируются прямо из коробки. Чего не скажешь про кастомные сборки БЛА, где актуально использование универсального полётного контроллера подходящего для любой мультироторной сборки, с возможностью регулировки значений PID до тех пор, пока они не будут соответствовать требуемым характеристикам полёта конечного пользователя.

Graphical User Interface (GUI) или Графический интерфейс пользователя — это то, что используется для визуального редактирования кода (при помощи компьютера), который будет загружен в полётный контроллер. Программное обеспечение, поставляемое с контроллерами полёта, продолжает становиться все лучше и лучше; первые контроллеры полёта использовали в основном текстовые интерфейсы, которые требовали, чтобы пользователи понимали почти весь код и меняли определенные разделы в соответствии с проектом. В последнее время в GUI применяются интерактивные графические интерфейсы, с целью облегчить пользователю настройку необходимых параметров.

Дополнительные возможности

Программное обеспечение, используемое на некоторых контроллерах полёта, может иметь дополнительные функции, которые недоступны для других. Выбор конкретного контроллера полёта может в конечном итоге зависеть от того, какие дополнительные функции/функциональные возможности предлагаются разработчиком. В список таких функций могут входить:

  • Автономная навигация по путевым точкам — позволяет пользователю устанавливать путевые GPS точки, по которым беспилотник будет следовать автономно.
  • Oribiting — перемещение беспилотника вокруг заданной GPS-координаты, где передняя часть дрона всегда направлена в сторону заданной координаты (актуально для съёмки).
  • Follow me — многие БЛА имеют функцию «Follow Me/Следуй за мной», которая может быть основана на спутниковом позиционировании (например, отслеживание GPS-координат смартфона, либо встроенного в аппаратуру управления модуля GPS).
  • 3D-изображение — большая часть 3D-изображений выполняется после полёта при помощи изображений и GPS данных полученных во время полёта.
  • Открытый код — программное обеспечение некоторых полётных контроллеров, не может быть изменено/настроено. Продукты с открытым исходным кодом, как правило, позволяют опытным пользователям изменять код в соответствии с их конкретными потребностями.

Связь

Радиоуправление (RC)

Управление посредством радиосвязи обычно включает в себя RC передатчик/RC transmitter (в беспилотном хобби — радиоаппаратура управления/пульт) и RC приёмник (RC receiver). Для взаимодействия с БПЛА пользователю потребуется как минимум четырёх (и более) канальный RC передатчик. По умолчанию первые четыре канала связаны с:

  • Throttle/Elevation (взлёт и снижение)
  • Yaw (вращение вокруг своей оси влево и вправо)
  • Pitch (движение вперёд и назад)
  • Roll (движение влево и вправо)

Все остальные имеющиеся каналы могут быть задействованы для таких действий как:

  • Арминг (Arming или Arm)/Дизарминг (Disarming или Disarm) — постановка/снятие с охраны моторов.
  • Управление подвесом (панорамирование вверх/вниз, вращение по часовой стрелке/против часовой стрелки, зуммирование)
  • Смена режимов полёта (ACRO/ANGLE и т.д.)
  • Активировать/Задействовать полезную нагрузку (парашют, зуммер или другое устройство)
  • Любое другое применение

Большинство пользователей (пилотов БПЛА) предпочитают именно ручное управление, это ещё раз доказывает, что пилотирование при помощи аппаратуры управления по прежнему является выбором номер один. Сам по себе RC приёмник просто передаёт поступающие от RC передатчика значения, а значит не может управлять беспилотником. RC приёмник должен быть подключен к контроллеру полёта, который в свою очередь должен быть запрограммирован для приёма RC сигналов. На рынке очень мало полётных контроллеров, которые принимают входящие радиокоманды от приёмника на прямую, а большинство ПК даже обеспечивают питание приёмника от одного из контактных выводов. Дополнительные соображения при выборе пульта дистанционного управления включают в себя:

  • Не все RC передатчики могут обеспечить полный диапазон RC сигналов от 500мс до 2500мс; некоторые искусственно ограничивают этот диапазон, так как большинство используемых RC предназначены для радиоуправляемых автомобилей, самолётов и вертолётов.
  • Дальность/Макс. воздушный радиус действия (измеряется в футах или метрах) RC-системы практически никогда не предоставляются производителями, поскольку на этот параметр влияют множество факторов, таких как помехи, температура, влажность, заряд батареи и другие.
  • Некоторые RC-системы имеют приёмник, который также имеет встроенный передатчик для передачи данных от датчика (например, GPS-координат), которые в последствии будут отображаться на ЖК-дисплее RC передатчика.

Bluetooth и более поздние продукты BLE (Bluetooth Low Energy) изначально предназначались для передачи данных между устройствами без заморочек сопряжения или согласования частот. Некоторые имеющиеся на рынке контроллеры полёта могут отправлять и получать данные по беспроводной связи через соединение Bluetooth, что упрощает поиск неисправностей в полевых условиях.

Управление по Wi-Fi обычно достигается посредством Wi-Fi роутера, компьютера (в том числе ноутбук, десктоп, планшет) или смартфон. Wi-Fi в состоянии справится как с передачей данных, так и с передачей видеопотока, но одновременно с этим эту технологию сложнее настроить/реализовать. Как и для всех Wi-Fi устройств, расстояние удаления ограничено Wi-Fi передатчиком.

Радиочастота (RF или РЧ)

Радиочастотное (РЧ) управление в этом контексте относится к беспроводной передаче данных с компьютера или микроконтроллера на летательный аппарат с использованием РЧ передатчика/Приёмника (или двухполосного приёмопередатчика). Использование обычного радиочастотного блока, подключенного к компьютеру, позволяет осуществлять двухполосную связь на большие расстояния с высокой «плотностью» данных (обычно в последовательном формате).

Смартфон

Хоть это и не тип связи, самого вопроса, как управлять дроном используя смартфон, достаточно, чтобы уделить ему отдельный раздел. Современные смартфоны это по сути мощные компьютеры, которые по случайному совпадению могут также совершать телефонные звонки. Почти все смартфоны имеют встроенный модуль Bluetooth, а также модуль WiFi, каждый из которых используется для управления дроном и/или получения данных и/или видео.

Инфракрасное излучение (Infrared (IR))

Инфракрасная связь (то что можно найти в каждом телевизионном пульте дистанционного управления) редко используется для управления дронами, так как даже в обычных комнатах (не говоря уже об открытом пространстве) присутствует так много инфракрасных помех, что они не очень надёжны. Несмотря на то, что технологию можно использовать для управления БПЛА, не может быть предложена как основной вариант.

Дополнительные соображения

Функциональность: Производители полётных контроллеров, обычно, стараются предоставить как можно больше функций — либо включены по умолчанию, либо приобретаются отдельно в качестве опций/дополнений. Ниже приведены лишь некоторые из множества дополнительных функций, на которые вы, возможно, захотите взглянуть при сравнении контроллеров полёта.

Демпфирование: даже небольшие вибрации в раме, обычно вызываемые несбалансированными несущими винтами и/или моторами, могут быть выявлены встроенным акселерометром, который, в свою очередь, отправит соответствующие сигналы на главный процессор, который предпримет корректирующие действия. Эти незначительные исправления не нужны или не желательны для стабильного полёта, и лучше всего, чтобы контроллер полёта вибрировал как можно меньше. По этой причине между контроллером полёта и рамой часто используются виброгасители/демпферы.

Корпус: защитный корпус вокруг контроллера полёта может помочь в различных ситуациях. Помимо того, что корпус выглядит более эстетично, чем голая печатная плата, корпус часто обеспечивает некоторый уровень защиты элект. элементов, а также дополнительную защиту в случае краша.

Монтаж: Существуют различные способы установки контроллера полёта на раму, и не все контроллеры полёта имеют одинаковые варианты монтажа:

  1. Четыре отверстия на расстоянии 30.5мм или 45мм друг от друга в квадрате.
  2. Плоская нижняя часть для использования с наклейкой.
  3. Четыре отверстия в прямоугольнике (стандарт не установлен).

Сообщество: поскольку вы создаете кастомный дрон, участие в онлайн-сообществе может значительно помочь, особенно, если вы столкнулись с проблемами или хотите получить совет. Получение рекомендаций от сообщества или просмотр отзывов пользователей, касательно качества и простоты использования различных контроллеров полёта, может также быть полезным.

Аксессуары: Для полноценного использования продукта, помимо самого контроллера полёта, могут потребоваться сопутствующие элементы (аксессуары или опции). Такие аксессуары могут включать, но не ограничиваются ими: модуль GPS и/или GPS антенна; кабели; монтажные принадлежности; экран (LCD/OLED);

Пример

Итак, учитывая все эти различные сравнительные характеристики, какую информацию вы можете получить о контроллере полёта и что может включать контроллер полета? В качестве примера мы выбрали Quadrino Nano Flight Controller.

Главный процессор

Используемый на борту ATMel ATMega2560 является одним из наиболее мощных Arduino-совместимых чипов ATMel. Хотя он имеет в общей сложности 100 выводов, включая 16 аналогово-цифровых каналов и пять портов SPI, из-за его небольшого размера и предполагаемого использования в качестве контроллера полёта, на плате присутствуют только некоторые из них.

  • AVR vs PIC: AVR
  • Процессор: 8-бит
  • Рабочая частота: 16МГц
  • Программная память/Flash: 256Кбайт
  • SRAM: 8Кбайт
  • EEPROM: 4Кбайт
  • Дополнительные контакты ввода/вывода: 3 × I2C; 1 × UART; 2 × 10-контактных GPIO; Серво с 5 × выходами; OLED порт
  • Аналого-цифровой преобразователь: 10-бит

Quadrino Nano включает микросхему MPU9150 IMU, которая включает в себя 3-осевой гироскоп, 3-осевой акселерометр и 3-осевой магнитометр. Это помогает сделать плату достаточно маленькой, не жертвуя качеством датчика. Барометр MS5611 предоставляет данные о давлении и покрыт кусочком пены. Интегрированный Venus 838FLPx GPS с внешней GPS антенной (в комплекте).

Quadrino Nano был создан специально для использования новейшего программного обеспечения MultiWii (на базе Arduino). Вместо того, чтобы изменять код Arduino напрямую, было создано отдельное, более графическое программное обеспечение.

  • Прямой ввод от стандартного RC приёмника.
  • Порт выделенного спутникового ресивера Spektrum
  • Последовательный (SBus и/или Bluetooth или 3DR радиосвязи)

Дополнительные факторы

  1. Корпус: защитный полупрозрачный корпус входит в стандартную комплектацию
  2. Монтаж: Есть два основных способа крепления Quadrino Nano к дрону: винты и гайки или наклейка из вспененной резины.
  3. Компактная конструкция: сам контроллер (без учёта GPS антенны) имеет размеры 53 × 53мм.

Как собрать и настроить квадрокоптер на базе Ардуино (Arduino)?

Здравствуйте, наши уважаемые читатели. В этой статье мы поговорим про то, как собрать квадрокоптер на Ардуино. Это не самая простая, хотя и очень увлекательная задача, результатом решения которой станет появление небольшого беспилотника, спроектированного, собранного, и настроенного собственными руками. Сразу оговоримся, что речь идет о максимально дешевом дроне из наиболее доступных по цене комплектующих.

Необходимые детали и узлы

Прежде чем приступить к сборке квадрокоптера своими руками, необходимо обзавестись всеми необходимыми деталями. Мозгом нашей самоделки станет полетный контроллер Arduino Uno. Его возможностей более чем достаточно для того, чтобы управлять беспилотником.

Помимо микроконтроллера, нам понадобятся:

  • Аккумулятор (лучше несколько) на 3.7В
  • Плата MPU-6050 (на ней установлены гироскоп и акселерометр)
  • Транзистор ULN2003A
  • Коллекторные двигатели с полым ротором 0820
  • Провода

Необходимо сделать несколько замечаний. Так как мы собираем дешевый самодельный дрон, то наш выбор пал на коллекторные движки с полым ротором (так называемые coreless motors). Они далеко не так надежны, как бесколлекторные двигатели, но зато гораздо дешевле стоят. Кроме того, можно обойтись без дополнительных контроллеров скорости.

Зато невозможно обойтись без гироскопа и акселерометра. Гироскоп необходим для того, чтобы квадрокоптер мог удерживать заданное направление движения, тогда как акселерометр используется для измерения ускорения. Без этих устройств управлять коптером было бы гораздо сложнее (если вообще возможно), так как именно они предоставляют данные для сигнала, регулирующего скорость вращения винтов.

Мы не указали в списке необходимых деталей раму. Ее можно приобрести, а можно распечатать на 3D принтере каркас, лучи и крепления для двигателей. Второй вариант нам кажется более предпочтительным, тем более, что в интернете можно без труда найти проекты квадрокоптера.

Распечатанная на принтере рама окажется не только легкой, но и прочной. Но если доступа к 3D принтеру нет, раму можно заказать.

Пошаговая инструкция по сборке

Как напечатать раму и крепеж

3D принтеры можно найти во многих университетах, лабораториях, коворкингах. Зачастую доступ к ним бесплатный. Модели для печати можно создать самостоятельно, используя для этого, например, Solidworks. А можно воспользоваться уже готовыми решениями, при необходимости изменив параметры.

Как настроить акселерометр гироскопа

Для настройки акселерометра-гироскопа (I2C)мы рекомендуем использовать следующую библиотеку. Ни в коем случае не подключайте плату к напряжению 5В, иначе вы моментально ее испортите.

Вкратце расскажем, чем интересна плата I2C с датчиками. Она заметно отличается от обычной платы акселерометра с тремя аналоговыми выходами для осей X, Y, Z. I2C представляет собой интерфейсную шину, обеспечивающую передачу значительных объемов данных через логические цифровые импульсы.

Аналоговых выходов на плате не много, и в этом большой плюс I2C, ведь в противном случае нам бы пришлось использовать все порты на Arduino, чтобы получить данные от гироскопа и акселерометра.

Схема подключения к Arduino

Прежде чем плата I2C сможет обмениваться данными с Arduino, ее необходимо подключить к контроллеру.

Схема следующая:

  • VDD -3.3v
  • GND — GND
  • INT- digital 2
  • SCL — A5
  • SDA — A4
  • VIO – GND

Еще раз обращаем внимание на то, что для питания необходимо использовать необходимо именно 3.3В. Подключение платы к 5В скорее всего приведет к ее поломке (спасти может только регулятор напряжения, но он далеко не всегда присутствует на плате).

Если на плате присутствует контакт AD0, он подключается к земле (GND).

В библиотеке, на которую мы дали ссылку выше, используются перечисленные каналы.

Скетч для Arduino

Преимуществом выбранного для сборки дрона микроконтроллера является относительная простота работы с ним. Вам не придется читать специальные книги, документы и техническую документацию. Достаточно знать основы программирования Arduino, которые, как вы сейчас убедитесь, не так сложны.

Подсоединив плату MPU-6050 к контроллеру, включите его и перейдите по .

Нас интересует скетч I2C scanner code, вернее, его код.

Скопируйте программный код, вставьте в пустой скетч, после чего запустите его. Убедитесь, что подключение установлено к 9600 (для этого запустите Arduino IDE через Tools-Serial Monitor). Должно появиться устройство I2C с адресом 0×68 либо 0×69. Запишите или запомните адрес. Если же адрес не присвоился, скорее всего проблема в подключении к электронике Arduino.

Затем нам понадобится скетч, умеющий обрабатывать данные гироскопа и акселерометра. В интернете есть множество вариантов, и найти подходящий не проблема. Скорее всего, он будет в заархивированном виде. Разархивируйте скачанный архив, отройте Arduino IDE и добавьте библиотеку (sketch-import library-add library). Нам понадобятся папки MPU6050 и I2Cdev.

Открываем MPU6050_DMP6 и внимательно просматриваем код. Никаких сложных действий производить не придется, но если был присвоен адрес 0×60, то необходимо расскоментировать строку в верхней части (ее можно найти за #includes) и написать верный адрес. Изначально таv указан 0×68.

Загружаем программу, открываем окно монитора через 115200 и просто следуем инструкции. Через несколько мгновений вы получите данные с гироскопа/акселерометра. Затем следует провести калибровку датчиков.

Установите плату на ровную поверхность и запустите скетч MPU6050_calibration.ino (легко ищется в интернете). Просмотрите код, по умолчанию в нем указан адрес 0×68. После запуска программы у вас появится информация по отклонениям (offset). Запишите ее, она нам понадобится в скетче MPU6050_DMP6.

Все, вы получили функционирующие гироскоп и акселерометр.

Программа для Arduino

По вы сможете скачать программу для Arduino, с помощью которой коптер будет стабилизирован в полете и сможет зависнуть над землей. В дополнение к программе обязательно скачайте библиотеку с Arduino PID по .

Программа поможет вам управлять дроном. Алгоритм, используемый для стабилизации, основан на двух PID-контроллерах. Один предназначен для крена, другой – для тангажа.

Разница в скоростях вращения пары винтов 1 и 2 равна разнице в скоростях пары винтов 3 и 4. Тоже самое справедливо и для пар 1, 3 и 2, 4. PID-регулятор производит изменение разницы в скорости, после чего крен и тангаж становятся равными нулю.

Обратите внимание на цифровые пины Arduino для моторов и не забудьте изменить скетч.

Подключение к контроллеру

Для того, чтобы управлять коптером, нам необходимо получить контроль над моторами, подключив их к Arduino. Контроллер дает на выходе лишь небольшое напряжение и силу тока, поэтому подключение двигателей напрямую лишено смысла. Вместо этого можно поставить несколько транзисторов, позволяющих увеличить напряжение.

Для составления схемы нам необходимы:

  • Arduino
  • Двигатели
  • Транзисторы

Все это собирается на монтажной плате и соединяется коннекторами.

На первом этапе следует подсоединить 4 ШИМ выхода (обозначены ~) к транзистору. Затем подсоедините коннекторы к движкам, подключенным к питанию. В нашем случае мы используем аккумулятор на 5В, но подойдет и аккумулятор на 3-5В.

Транзисторы должны быть заземлены, а земля на плате Arduino должна быть подключена к земле аккумулятора. Двигатели должны вращаться в правильном направлении, то есть работать на подъем коптера, а не на его крен.

Переключив контакт двигателя с напряжения 5В на транзистор, вы увидите, что ротор изменит направление вращения. Единожды совершив настройку, больше возвращаться к изменению направления вращения ротора не придется. Теперь нас интересует скорость.

Запустив и проверив акселерометр, мы устанавливаем нашу схему на ProtoBoard. За ее неимением, можно использовать и обычную монтажную плату, предварительно напаяв на ней рельсы для контроллера.

Перед тем, как припаивать акселерометр к плате, необходимо выполнить его калибровку на горизонтальной поверхности. Это поможет добиться более точной работы сенсора в будущем.

Как еще можно модернизировать квадрик

Узким местом коптера являются его коллекторные движки. Если поискать, можно найти чуть более крупные и более мощные моторы, чем предложены в нашей статье, но значительного выигрыша в характеристиках не произойдет.

Впрочем, у нас была цель собрать недорогой квадрокоптер своими руками, и именно поэтому использовались дешевые моторы. Бесколлекторные двигатели заметно дороже, но зато они дадут вам заметно большую мощность и надежность. К ним придется докупить еще и контроллеры скорости, но это действительно эффективная модернизация.

Выбор платы Arduino Uno обусловлен тем, что с нее можно довольно легко снять чип и поставить его на ProtoBoard. Это позволяет уменьшить вес дрона на 30 грамм, но придется включить в схему дополнительные конденсаторы. Подойдет и плата Arduino Pro Mini.

Что касается программы Arduino, то ее можно сравнительно легко изменить и дополнить новыми функциями. Главное, что с ее помощью дрон способен в автоматическом режиме стабилизовать свое положение.

На квадрокоптер могут быть установлены дополнительные модули, например, плата приемника, что позволит организовать дистанционное управление дроном.

На этом мы завершаем статью о создании беспилотника на Arduino. Подписывайтесь на наши обзоры и делитесь полезными материалами в социальных сетях. До новых встреч.

Собираем простейший квадрокоптер своими руками

Ввиду развития технического прогресса фотографы, видеографы и блогеры все чаще используют в своем арсенале квадрокоптеры. При этом цены на нормальную модель начинаются от 30 000 руб. Кроме того пользователи часто желают установить на него свою камеру, а не далеко не все подвесы популярных моделей это позволяют. Поэтому актуальным остается вопрос, как сконструировать квадрокоптер своими руками. Сделать это несложно, если у вас есть хотя бы базовые знания в электрике, но нужно знать определенные нюансы и тонкости. Пошаговую инструкцию по сборке квадрокоптера своими руками читайте далее в статье.

Квадрокоптер на Arduino

Микроконтроллер Arduino Uno

Сегодня среди моделистов часто встречается слово Arduino. Что это значит, и какое отношение имеет к квадрокоптеру своими руками? Микроконтроллер Arduino Uno представляет собой электронное устройство небольшого размера, управляющее акселерометром, гироскопом и другими датчиками, передающее и принимающее информацию и т.д. Оно состоит их системы устройств, отвечающих за определенную функцию. «Мозг» Ардуино это микроконтроллер. Он имеет память и способен выполнять несложные задачи. Сравнить его можно с однокристальным миникомпьютером. Следующей составляющей являются электрические выводы, которые находятся по периметру платы. Они выполняют роль рук для адруино. В завершении есть аналоговые или цифровые выводы, необходимые для управления.

Итак, нужно сделать квадрокоптер своими руками и обеспечить его базой, которая позволит коптеру взлететь в воздух и выполнять необходимые задачи. Ею и становится контроллер Arduino Uno для квадрокоптера, который обеспечит стабильность и управляемость в полете. Собирая квадрокоптер своими руками вы сэкономите до 15 000 руб., при этом создав вполне функциональный дрон.

Выбор датчиков.

Схема подключения MPU 6030 к Arduino Uno. Нажмите, чтобы открыть полный размер

Для управления квадрокоптером необходим акселерометр и гироскоп. Этого будет достаточно, если вы стоите устройство с простой конструкцией для полетов на небольшое расстояние. Для постройки сложного аппарата с множеством модулей, функций, поддержкой GPS придется установить дополнительные датчики. Для первой модели мы рекомендуем выбрать плату MPU-6050 — она содержит все необходимые датчики.

Комплектующие

Детали для сборки квадрокоптера своими руками можно заказать на Aliexpress, или же распечатать некоторые из них на 3D принтере. Основные комплектующие:

  1. Рама.
  2. Винты.
  3. Полетный контроллер.
  4. Литиевые аккумуляторы (2x 3.7В)
  5. Пульт управления.
  6. Набор датчиков.
  7. Транзистор
  8. Болтики, соединительные провода.
  9. Зарядное устройство.
  10. Моторы для винтов.
  11. Инструменты для работы.

Если от старого компьютера осталось 4 одинаковых вентилятора (кулера), то моторчики от них годятся для сборки коптера. При первом опыте лучше отказаться от сборки квадрокоптера с камерой своими руками. Сначала разберитесь с управлением, а только потом крепите камеру, чтобы при падении не лишиться одновременно и квадрокоптера и камеры. При сборке рекомендуется сделать широкое основание между лучами беспилотника. Тогда подвесить камеру можно будет без лишнего труда. Простым вариантом также является квадрокоптер на 3d принтере своими руками. Для этого еще лишь нужно распечатать, скачав необходимые детали.

Выбираем тип и размер квадрокоптера

При сборке квадрокоптера выберите подходящий размер аппарата. Бывают такие:

  • Мини квадрокоптер – маленькая модель, с небольшим радиусом действия. Помещается в ладонь, подходит для полетов в помещениях.
  • Трикоптер — модель беспилотника,у которого только три пропеллера. Это делает его легче и маневреннее, однако теряется крутящий момент. Вместо этого используется механизм наклона заднего ротора. Сложно сделать своими руками.
  • Обычный квадрокоптер – простой и недорогой беспилотник. Диагональный размер в среднем 35 см (без пропеллеров). Состоит из минимального набота деталей с целью уменьшения веса устройства. Характеризуется большой скоростью передвижения и маневренностью.
  • Складной квадрокоптер берут в поездки, путешествия, когда важен размер и вес устройства. Складная рама облегчает транспортировку устройства. В самостоятельном изготовлении сложен.
  • Большой квадрокоптер – самый дорогой и тяжелый тип беспилотника. Способен летать на дальние расстояния, оборудован емким аккумулятором, несет сложное фото- и видеооборудование. Делайте самостоятельно только если уже владеете навыками изготовления подобных устройств.

Схема проводки

Схема проводки. Нажмите для увеличения

Собранная своими руками модель квадрокоптера требует правильного подсоединения проводки, иначе устройство вряд ли взлетит в воздух. Сначала сделайте параллельное соединение четырех проводов питания. Понадобятся разъемные соединения в месте подключения батареи к проводам. Во всех остальных местах необходимо сделать спайку. Детали потребуется затянуть при помощи термоусадки, иначе в дальнейшем из-за вибрации во время полета они отсоединятся.
Далее займитесь управляющей платой, подключите провода драйверов. С этого момента приступайте к проверке полетного контроллера для устранения возможных проблем.

Сборка

Прежде всего, подготавливаем и соединяем лучи и раму. Если нет возможности напечатать раму на 3D принтере, то вместо нее используйте обычную фанеру. В месте соединения деталей рамы установите силовую плату. Закрепить ее следует внизу в центральной части. К корпусу закрепите ее с двух сторон пластиковыми ремешками, у которых регулируется длина. При этом плата может двигаться, смещаться, но, тем не менее, будет выполнять свое предназначение, а беспокоиться о том, что она слетит, не стоит.

Далее установите полетный контроллер сверху. Очень важно, чтобы он был размещен точно по центру, поэтому лучше всего замерить место, где он будет находиться. Крепить эту деталь стоит саморезами нужного размера. Затем закрепите приемник и передатчик, для этого подойдет суперклей. Также подготовьте площадки на концах лучей. Они нужны для установки двигателей и пропеллеров. Подключить двигатели можно тремя силовыми проводами. От их расположения зависит направление вращения винтов.

Следующим шагом идет установка батареи. Используйте два аккумулятора Zippy Compact по 3700 мА·ч. Крепить их необходимо по диагонали сразу к двум лучам. Используйте для этого широкий пластиковый ремешок и скотч. Крестовина в центральной части также подойдет для установки аккумуляторов. Между крестовиной и контрольной панелью имеется пространство, туда просуньте ремешок для крепления аккумуляторов. Батареи положите друг на друга, сверху положите губку, использующуюся для перевозки бьющихся предметов. Закрепите их с помощью ремешка, а сверху наклейте скотч, чтобы аккумуляторы не скользили.

В завершении собираем и устанавливаем винты на концах лучей на специальные площадки. Остается только подключить провода и можно приступить к первым полетам. Лучше всего для начала засечь время полета, чтобы успеть сделать мягкую посадку. Это особенно важно, если на сделанный своими руками беспилотник не было прикреплено шасси.

Учимся летать

Самодельные квадрокоптеры нуждаются в настройке прошивки. Скачайте и установите программу. Дальше потребуется выполнить предложенные инструкции для правильной настройки программы. Теперь приступайте к полету. Для начинающих управлять дроном не так просто, как кажется на первый взгляд. Однако при желании и терпении вы быстро научитесь. Установите квадрокоптер на расстоянии 10-12 метров от себя. Для взлета рычаг газа наклоните вниз и вправо. Ваш беспилотник взлетит. Дальше уже дело техники и тренировок.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх