Come Costruire un Drone Rc e il Trasmettitore Usando Arduino: 11 Passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Realizzare un drone è un compito semplice in questi giorni, ma ti costerà molto. Quindi ti dirò come costruire un drone usando arduino a basso costo. Inoltre ti dirò come costruire il trasmettitore del drone anche.quindi questo drone è completamente fatto in casa. Non è necessario acquistare schede di controllo di volo o trasmettitori.

Forniture

Abbiamo bisogno di questi elementi per fare il drone,

• Per il drone-

  1. Telaio: la "spina dorsale" del quadricottero. Il telaio è ciò che tiene insieme tutte le parti dell'elicottero. Deve essere robusto, ma d'altra parte anche leggero in modo che i motori e le batterie non facciano fatica a tenerlo in aria.
  2. Motori: la spinta che consente al quadricottero di volare è fornita da motori Brushless DC e ciascuno di essi è controllato separatamente da un controller elettronico di velocità o ESC.
  3. ESC: il controller elettronico della velocità è come un nervo che trasmette le informazioni sul movimento dal cervello (controller di volo) ai muscoli delle braccia o delle gambe (motori). Regola quanta potenza ottengono i motori, che determina la velocità e i cambi di direzione del quad.
  4. Eliche: a seconda del tipo di quad, è possibile utilizzare eliche da 9 a 10 o 11 pollici (per voli stabili e di fotografia aerea) o eliche da corsa da 5 pollici per meno spinta ma più velocità.
  5. Batteria: a seconda del livello di tensione massimo della configurazione, è possibile scegliere tra batterie 2S, 3S, 4S o anche 5S. Ma, lo standard per un quad progettato per essere utilizzato per le riprese aeree (solo un esempio), avrai bisogno di una batteria da 11,4 V 3S. Potresti andare con il 22,8 V 4S se stai costruendo un quad da corsa e vuoi che i motori girino molto più velocemente.
  6. Scheda Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) – Una scheda che è fondamentalmente (a seconda della tua scelta) una somma di vari sensori che aiutano il tuo quad a sapere dove si trova e come livellarsi.

• Per il trasmettitore-

  1. Modulo ricetrasmettitore NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potenziometro
  4. Servomotore
  5. Interruttore a levetta
  6. Telecomando da gioco
  7. Arduino Pro Mini

Fase 1: SCHEMI

Questo è il progetto principale della tua operazione.

Come collegare gli ESC:

• Segnale Pin ESC 1 – D3
• Segnale Pin ESC 3 – D9
• Segnale Pin ESC 2 – D10
• Segnale Pin ESC 4 – D11

Come collegare il modulo Bluetooth:

• Tx – Rx
• Rx – Tx

Come collegare l'MPU-6050:

• SDA – A4
• SCL – A5

Come collegare l'indicatore LED:

Gamba anodica LED – D8

Come collegare il ricevitore:

• Acceleratore – 2Eleron – D4
• Alettoni – D5
• Timone – D6
• AUX 1 – D7 È necessario che l'MPU-6050, il modulo Bluetooth, il ricevitore e gli ESC siano messi a terra. E, per farlo, devi collegare tutti i pin GND al pin GND di Arduino.

Passaggio 2: SALDARE TUTTO INSIEME

• La prima cosa che devi fare è prendere le intestazioni femminili e saldarle alla scheda prototipo. Questo ospiterà la tua scheda Arduino.
• Saldarli proprio al centro in modo che ci sia spazio per il resto delle intestazioni per MPU, modulo Bluetooth, ricevitore e ESC e lasciare spazio per alcuni sensori aggiuntivi che potresti decidere di aggiungere in futuro.

• Il prossimo passo è saldare le intestazioni maschili del ricevitore e degli ESC direttamente dalle intestazioni femminili di Arduino. Quante righe di intestazione ESC maschio avrai, dipende da quanti motori avrà il tuo drone. Nel nostro caso, stiamo costruendo un quadricottero, il che significa che ci saranno 4 rotori e un ESC per ciascuno. Ciò significa inoltre 4 righe con ciascuna 3 intestazioni maschili. La prima intestazione nella prima riga verrà utilizzata per il PID del segnale, la seconda per il 5V (sebbene, ciò dipenda dal fatto che i tuoi ESC abbiano o meno un pin 5V, in caso contrario, lascerai queste intestazioni vuote) e il terzo l'intestazione sarà per il GND.

  Quando la parte di saldatura degli ESC è terminata, puoi passare alla parte di saldatura delle intestazioni del ricevitore. Nella maggior parte dei casi, un quad ha 4 canali. Questi sono acceleratore, beccheggio, imbardata e rollio. Il restante canale libero (il quinto), viene utilizzato per i cambi di modalità di volo (il canale ausiliario). Ciò significa che dovrai saldare le intestazioni maschili in 5 righe. E, ognuno tranne uno avrà un'intestazione, mentre solo una di quelle righe necessita di 3 intestazioni di fila.

• tutti i motivi erano collegati con i motivi di Arduino. Ciò include tutte le masse dell'ESC, la massa del ricevitore (intestazione del segnale dell'acceleratore completamente a destra) e il modulo Bluetooth e le masse MPU.
• Quindi, è necessario seguire gli schemi e i collegamenti che abbiamo spiegato sopra. Ad esempio, l'MPU (SDA – A4 e SCL – A5) e per il Bluetooth (TX – TX e RX – RX) di Arduino. Dopodiché, segui le connessioni come le abbiamo scritte: Pin di segnale di ESC1, ESC2… a D3, D10… di Arduino. Quindi il segnale del ricevitore pin Pitch – D2, Roll – D4… e così via. Inoltre, è necessario collegare il cavo lungo del LED (terminale positivo) al pin D8 di Arduino, nonché aggiungere il resistore da 330 ohm tra la massa di Arduino e il cavo corto del LED (terminale negativo). L'ultima cosa da fare è fornire una connessione alla fonte di alimentazione a 5V. E, per questo, è necessario collegare in parallelo il filo nero (massa della batteria) a terra di tutti i componenti e il filo rosso ad Arduino, MPU e modulo Bluetooth, pin 5V. Ora, l'MPU 6050 deve essere saldato alle intestazioni maschio a quelle che prevedi di utilizzare. Successivamente, ruota la scheda di 180 gradi e collega tutti i tuoi componenti alle rispettive intestazioni sulla scheda prototipo.
• Accendilo e il tuo Arduino è pronto per l'aggiunta di codici tramite un computer!

Passaggio 3: COME PROGRAMMARE IL TUO CONTROLLER DI VOLO ARDUINO

1. Per prima cosa, devi scaricare MultiWii 2.4. Quindi estrarlo.
2. Entra nella cartella MultiWii e cerca l'icona MultiWii ed eseguila
3. Usa l'IDE Arduino per trovare il "File Arduino" o il file Multiwii con ".ino". Qualsiasi "file CPP" o "file H" sono i file di supporto per il nostro codice Multiwii, quindi non aprirli. Basta usare il file Multiwii.ino.
4. Quando apri il file, troverai molte schede Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.he molte altre. Trova "config.h"
5. Scorri verso il basso fino a trovare "Il tipo di multi-elicottero" e quindi eliminando il "//" che contrassegni è come definito e in esecuzione. Quad X perché presumiamo che tu stia utilizzando la configurazione del rotore "X" sul tuo quad.
6. Ora scorri verso il basso e cerca "Schede IMU combinate" e attiva il tipo di scheda Gyro+Acc che stai utilizzando. Nel nostro caso, abbiamo usato il GY-521 quindi abbiamo attivato quell'opzione.
7. Se decidi di aggiungere altri sensori come un barometro o un sensore a ultrasuoni, tutto ciò che devi fare è "attivarli" qui e saranno in esecuzione.
8. Il prossimo è il "pin del cicalino", lì è necessario attivare le opzioni dell'indicatore di volo (i primi 3)
9. Scollega la scheda Arduino dal controller di volo e quindi collegala al computer tramite USB. Una volta uscito dalla FC e connesso al tuo computer, troverai TOOLS e selezionerai il tipo della tua scheda Arduino (nel nostro caso Arduino Nano).
10. Ora trova "Serial Port" e attiva la porta COM a cui è collegato Arduino Nano (il nostro caso, COM3). Infine, fai clic sulla freccia e carica il codice e attendi che il codice venga trasferito.
11. Al termine del caricamento, sgancia l'Arduino dall'USB, reinseriscilo al suo posto nella scheda FC e collega una batteria da 5 V in modo che l'intero FC sia acceso, quindi attendi che il LED sull'Arduino sia rosso. Ciò significa che ha terminato l'avvio e che puoi collegarlo di nuovo al tuo computer. Ora trova la cartella Multiwii 2.4, quindi MultiwiiConfig e individua la cartella compatibile con il tuo sistema operativo. Nel nostro caso, è "application.windows64".
12. Ora avvia l'applicazione MultiwiiConfE questo è tutto! Noterai immediatamente come muovi l'FC, i valori per i dati dell'accelerometro e del giroscopio sullo schermo. L'orientamento del tuo FC è mostrato in basso. In questa interfaccia, puoi modificare i valori PID e mettere a punto il tuo quad per corrisponde alle tue preferenze personali. E puoi anche assegnare le modalità di volo a determinate posizioni dell'interruttore ausiliario in questa interfaccia. Tutto quello che devi fare ora è trovare un posto per il tuo Arduino FC sul telaio ed è pronto per spiccare il volo.

Passaggio 4: cornice

Ora non ti resta che fissare tutte le parti al telaio. Puoi acquistare un telaio o realizzarne uno a casa

Passaggio 5: assemblaggio dei motori e dei regolatori di velocità

• Per prima cosa devi fare i fori nel telaio per i motori, in base alla distanza tra i fori delle viti sui motori. Sarebbe bene fare un altro foro che permetta alla clip e all'albero del motore di muoversi liberamente.
• Si consiglia di collegare i controller di velocità sul lato inferiore del telaio a causa di diversi motivi che coinvolgono la funzionalità del drone. Questi motivi, tra gli altri, includono che "scaricherà" il lato superiore del drone dove dovrebbero essere aggiunti altri componenti.

Passaggio 6: aggiunta del controller di volo e della batteria

• Ora assembla il nostro controller di volo fatto in casa (ricevitore Arduino) al centro del telaio del drone.
• Si consiglia di mettere un pezzetto di spugna sul lato inferiore del controller di volo perché assorbe e riduce le vibrazioni dei motori. Pertanto, il tuo drone sarà più stabile durante il volo e la stabilità è la chiave per pilotare un drone.
• Ora aggiungi la batteria lipo nella parte inferiore del telaio e assicurati che il drone sia bilanciato al centro.
• ora il tuo drone è pronto a decollare

Passaggio 7: realizzazione del trasmettitore

• La comunicazione radio di questo controller si basa sul modulo ricetrasmettitore NRF24L01 che se utilizzato con un'antenna amplificata può avere una portata stabile fino a 700 metri in spazio aperto. Dispone di 14 canali, di cui 6 ingressi analogici e 8 ingressi digitali.
• Ha due joystick, due potenziometri, due interruttori a levetta, sei pulsanti e inoltre un'unità di misurazione interna composta da un accelerometro e un giroscopio che può essere utilizzato anche per controllare le cose semplicemente muovendosi o inclinando il controller.

Passaggio 8: diagramma del circuito

• Il cervello di questo controller RC è un Arduino Pro Mini che è alimentato da 2 batterie LiPo che producono circa 7,4 volt. Possiamo collegarli direttamente al pin RAW del Pro Mini che ha un regolatore di tensione che ha ridotto la tensione a 5V. Nota che ci sono due versioni di Arduino Pro Mini, come quella che ho che funziona a 5V e l'altra funziona a 3,3V.
• D'altra parte, il modulo NRF24L01 necessita strettamente di 3,3 V e si consiglia di provenire da una fonte dedicata. Pertanto dobbiamo utilizzare un regolatore di tensione da 3,3 V che è collegato alle batterie e convertire i 7,4 V in 3,3 V. Inoltre dobbiamo utilizzare un condensatore di disaccoppiamento proprio accanto al modulo per mantenere la tensione più stabile, quindi anche la comunicazione radio sarà più stabile. Il modulo NRF24L01 comunica con Arduino utilizzando il protocollo SPI, mentre il modulo accelerometro e giroscopio MPU6050 utilizza il protocollo I2C.
• Devi saldare tutte le parti insieme secondo lo schema. Puoi progettare e stampare un circuito che rende più facile.

Passaggio 9: codifica del trasmettitore

• Per programmare una scheda Pro Mini abbiamo bisogno di un'interfaccia UART da USB a seriale che può essere collegata all'intestazione di programmazione situata sul lato superiore del nostro controller.
• Quindi nel menu degli strumenti Arduino IDE dobbiamo selezionare la scheda Arduino Pro o Pro Mini, selezionare la versione corretta del processore, selezionare la porta e selezionare il metodo di programmazione su "USBasp".
• Ecco il codice Arduino completo per questo trasmettitore RC Arduino fai da te
• Caricalo su arduino pro mini.

Passaggio 10: codifica del ricevitore

• Ecco un semplice codice del ricevitore in cui riceveremo i dati e semplicemente li stamperemo sul monitor seriale in modo da sapere che la comunicazione funziona correttamente. Anche in questo caso è necessario includere la libreria RF24 e definire gli oggetti e la struttura allo stesso modo del codice del trasmettitore. Nella sezione setup quando si definisce la comunicazione radio dobbiamo utilizzare le stesse impostazioni del trasmettitore e impostare il modulo come ricevitore utilizzando la funzione radio.startListening().
• Caricalo sul ricevitore

Passaggio 11: decollo del drone

• Innanzitutto, posiziona il tuo drone a terra e preparalo per il funzionamento. Prendi il tuo controllore di volo e poi inizia il tuo primo volo con attenzione e sicurezza.
• Tuttavia, si consiglia vivamente di accelerare lentamente il drone. Inoltre, per la prima volta, assicurati di farlo volare a una quota inferiore.
• Spero che questo articolo ti aiuti a costruire il tuo drone fatto in casa.
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