Domaći sustav stabilizacije zrakoplova temeljen na Arduinu

Nedavno me zanimala tema modela zrakoplova. A onda je počelo: izgradio je avion, kupio opremu. Predviđajući brzu propast prvog modela bez odstupanja od blagajne, počeo je sakupljati drugi, istovremeno radeći u simulatoru. Općenito, odložio sam prvi pravi let koliko sam mogao, bojeći se probiti se u pokretu model, A onda sam, sasvim slučajno, zalijevajući otvorene prostore aliexpressa, naišao na zanimljivost - sustav stabilizacije leta. Ovo je mali uređaj veličine prijemnika koji prilagođava let aviona, čineći ga glatkim, ispravljajući nedostatke pilota. Započeo s pretraživanjem, čitanjem, kažem i stvarno je dobra stvar za početnike. Eto, ovdje sam pucao - hoću i barem ti pukneš. Samo se proračun već troši ... Izgleda da bi avion izgradio pitanje od 10 dolara u stropu, kupio opremu, kupio bateriju, kupio punjač za to, motor, regulator, servo-motore, propelere ... Ukratko, događa se puno toga. Pomalo u depresiji, ali ne odustajući, počeo sam zavijati stražnji dio glave: tako, nekako znam lemiti. Počeo je pretraživati ​​i gotovo odmah pronašao mali članak pod nazivom "Sustav stabilizacije zrakoplova za 200 rubalja." Vrlo skroman mali članak s vrlo skromnom provedbom. Ali to je već nešto. Popeo se na strane forume - i gle, ovo je ogroman projekt s stalnim razvojem! Odlučeno je, mi ćemo to učiniti!

Projekt se zove MultiWii. U početku je zamišljen kao kontrolor leta za multikopter Arduino, ali s vremenom je počeo rasti i poboljšavati se. Sada postoji kôd koji vam omogućuje da ovaj stabilizacijski sustav stavite na zrakoplove i V krila. Za najjednostavnije izvršenje, kao u gornjem članku, trebat će vam samo 2 stvari: arduino i akcelerometar. Sve se to može lemiti žicama, napuniti vrućim priključkom i djelovat će. Ali može i hoće biti, samo ja ne radim tako.

Kao što rekoh, projekt raste i razvija se. Dakle, ovdje možete zaviti drugi Bluetooth modul za konfiguriranje kontrolera iz telefona, barometar, za kontrolu nadmorske visine, GPS za vraćanje modela "kući" kad se signal izgubi. Uz sve to, raste i tema improviziranih prijemnika zasnovanih na istom arduinu i jeftinom komunikacijskom modulu A7105, koji bez operacije ometa moju opremu FlySky i6, pa u teoriji možete povezati ta dva projekta i dobiti puni mozak za avion, jedrilicu ili krila. A u odjeljku s spomenutom proračunskom opremom, koji tiho bljesne od 6 kanala do 14, ovo općenito ispada baš savršeno za početnika za svoj novac.

Iz tog sam razloga pokušao što je moguće više jednostavnih, tj. Jednostranih i glačalih, što je moguće jednostavnije napraviti jednostruku pločicu. Naravno, bit će vam potrebno znanje iz radio-elektronike, barem sposobnost lemljenja više ili manje kvalitativno, možete naručiti ploču i u ekstremnim slučajevima, ali u osnovi je to dizajner: šivao sam arduino, lemio ga, modul i češalj za ploču, spreman je. Minimalni napor.

Za firmware arduinke trebat će vam poseban USB - UART (TTL) pretvarač, jer Arduino PRO Mini nema USB sučelje. Ne biste se trebali bojati toga, u pravilu ih možete kupiti na istom mjestu gdje se prodaju arduino i moduli. Jedina razlika u firmveru kroz ovaj pretvarač je ta što morate vješto pritisnuti tipku za resetiranje na samom arduinu strogo u vrijeme preuzimanja skice, iako postoje konverteri koji sami povlače nogu za resetiranje. Neću opisivati ​​postupak prijenosa skice; već je milijun članaka i video zapisa na tu temu napisano i snimljeno.

Sljedeći je korak izrada ploče. Ploču izrađuje bilo koja dostupna tehnologija ili naručuje. Toplo savjetujem kidanje staza, bolje je koristiti legu ROSE ili WOODA, kako bi sloj bio što manji, velike struje ovdje ne idu i bolje je zaštititi bakar od pretjerane korozije, kiše, snijega, nikad se ne zna, još uvijek nije kućni uređaj. Napravio sam luđačku LUT, nije najbolji rezultat, možete napraviti puno lošeg pisača, ali koga briga)

Iza njih je arduino. Noge za bljeskanje arduinkija moraju biti lemljene prema gore ili ugaono. Skicu možete ispuniti odmah, ne možete je, nije važno, jer sastavljeni uređaj i dalje će morati biti povezan s računalom, tako da bi kontakti za programiranje trebali biti lako dostupni. Jedini savjet je prije lemljenja provjeriti arduino, ispuniti bilo koju probnu skicu i provjeriti treperi li ploča. Samo lepite, onda će to biti hemoroidi.

Pa i sve ostalo. Akcelerometar je lemljen na visokim nogama i nalazi se iznad arduina. Neću sakriti grijeh, špijunirao sam takav izgled na inozemnom forumu na jednom rasprodanom, ali nacrtao sam vlastiti jednostrani šal. Što se mene tiče, izostanak triju skakača ne vrijedi uzburkati dvostranu ploču, bez obzira na to koliko loš oblik ne dolazi u obzir prisustvo istih skakača.

Jedno upozorenje. Na ploči se nalazi jedan otpornik i LED. Otporni SMD format može se ispustiti iz neke pokvarene opreme, nominalne vrijednosti 500 Ohma - 1,5 kOhm. Možete uzeti običnu 3 mm LED, imao sam pravokutnik, lemio sam ga.

U ovoj se fazi uređaj u principu već može povezati i konfigurirati, ali kako mi se čini nepotpun. elektronika za radio kontrolirane modele odavno je stekao modularni karakter. Stoga mislim da ovaj uređaj treba dovesti do gotovog modula, koji se lako montira u model i spaja. Da bi to učinio, treba mu slučaj. Dobra opcija bila bi ispis na 3D pisaču, plastika koja se koristi za ispis je lagana i izdržljiva. Ali nemaju ga svi. Slučaj možete napraviti termoformiranjem, na internetu se nalazi mnoštvo informacija o tome kako od usisavača, drva i komada šperploče napraviti jednostavan stroj za to. Ali za to trebate napraviti blokadu, a ovo je lijenost. Na ovome sam zauzeo put najmanjeg otpora. Da, i takva će metoda biti slična ovom članku - da biste je učinili što jednostavnijom, koristeći najmanje alata.

Izrežem dva komada plastike prema veličini ploče, u mom slučaju tanki prozirni PVC, ali možete koristiti bilo što, na primjer, kutiju s diska. Nisam snimio posredne fotografije, ali mislim da će svejedno biti jasno.Pomoću ravnala izmjerio sam udaljenost do kontakata na ploči i izrezao prozore za njih na vrhu "kućišta". Izbušio sam rupe koaksijalno s rupama na ploči i sve povezao improviziranim zakovicama iz cijevi s ušnih štapića. Da biste napravili takvu zakovicu, dovoljno je pažljivo držati vrh cijevi u plamenu upaljača i kad se stvori priliv, pritisnite ga na tijelo ovog upaljača. Na naličju smo rezali cijevi ostavljajući nekoliko milimetara i učinili isto. Kao odstojnici koristili su segmente cijevi iz kapaljke. Kao rezultat toga, takav je sendvič:

Lako za napraviti, lagan, jednostavan i pouzdan. Već je prikladno montirati ga u trupu zrakoplova zalijepivši na dno par traka "automobilske" dvostrane trake. No za potpunu sliku još uvijek vam treba natpisna pločica, koja će vam reći za pola godine, kad se sastavi već jedanaest drugih shema, na što se treba spojiti.

Natpisna pločica ispisana na samoljepljivom sjajnom papiru. Nedavno kupljen posebno za takve svrhe. Prije toga sam to učinio: ispisao sam ono što sam imao, premazao ljepljivom trakom i zalijepio na dvostranu traku. Najnapaženiji bi mogao procijeniti moju razinu engleskog jezika)

Sada se uređaj stvarno može nazvati gotovim modulom. Ukupna težina 15,5 grama. Previše u usporedbi s kupljenim, ali općenito, jako puno. Barem će moj model s rasponom od 950mm povući bez problema. Ali ako potjerate težinu, možete odvojiti arduino iz labavog praha izravno na ploči, uštedjeti 2 grama, upotrijebiti tanki milimetarski tektolit (koristio sam koji jedan, pol i dva milimetra, nisam mjerio), nemojte to činiti. Ali vrijedi li tih 5 grama? Na primjer, težina izvornog prijemnika iz moje aplikacije iznosi 16 grama.
Uređaj treba biti smješten u vodoravnoj ravnini, strelica označava smjer kretanja. Također, uređaj se ne može instalirati naglavačke. Radi jasnoće, prilažem sliku.

Sada idite na postavke. Najprije morate spojiti uređaj na računalo, a zatim otvoriti priloženo grafičko korisničko sučelje. Ako nema problema s upravljačkim programima, tada bi se port trebao pojaviti u programu:

Odaberemo ga. Sada trebate kalibrirati akcelerometar. Pritisnite tipku PROČITAJTE i ako je sve ispravno, u stvarnom vremenu možemo promatrati očitanja s senzora. Postavljamo uređaj na ravnu površinu i pritisnemo CALIB_ACC. Obično je "ravna površina" stol u blizini računala, pa kad pritisnete kalibraciju, držite ruke dalje od stola. Tko se ne sjeća, akcelerometar je senzor ubrzanja. Dakle, sve vibracije ili vibracije u kalibraciji neće imati pozitivan učinak. Ali ako je moguće, bolje je kalibrirati na površini izloženoj razini. Žiroskop se sam kalibrira svaki put kada je uključen, tako da ga ne treba kalibrirati. Jedino je što kada uključite model treba biti nepomičan. Odnosno, model stavljamo na zemlju, uključujemo ga i ne diramo ga. Žiroskop se odmah kalibrira. Kalibracija je označena LED lampicom koja je označena kao STATUS.

Odmah konfigurirajte AUX1. Povoljno mu je da koristi trostrani prekidač, ako ga ima na predajniku. Na niskoj razini (prekidač je u prvom položaju) stabilizacija je onemogućena, na prosječnoj razini (i položaju, respektivno), uključen je akcelerometar, a na visokoj razini žiroskop i akcelerometar. Za normalan let u principu je dovoljan akcelerometar, za FPV letove obično se koristi žiroskop. Što bi bilo kao što sam opisao - postavite vrijednosti kao što je ovdje prikazano:

Savjetujem vam da ne dirate ove postavke prije prvog leta. Stabilizacija dobro funkcionira na osnovnim vrijednostima, pa i tamo se već možete pooštriti ako vam nešto ne odgovara.

Dalje. TPA odgovoran za vrijednost ovih PID postavki ovisno o položaju plina. U vrijednosti od 0,00, PID vrijednosti bit će iste u bilo kojem položaju plina, to jest, kako se i očekivalo, pri bilo kojoj brzini. S vrijednošću od 1,00 s plinom, 100% PID bit će nula, odnosno stabilizacija će biti onemogućena. Pri vrijednosti od 0,5 na 100% plina, pidi će biti jednaki, 50%. Evo, već je podešen avion i za vaš aerobatski stil, za sada sam ostavio 50%.

Također na kanalu AUX2 trebate konfigurirati pojačanje. Naoružavanje je presudni pojam. Ljudski se to naziva otključavanjem motora. U avionima se to obično provodi kroz kontrolnu opremu, ali od tada Ovaj kontroler je izvorno bio kopter - ovdje je učinjeno prilično teško. Općenito, na AUX2 objesimo neku vrstu besplatnog preklopnika, u programu smo ARM postavili na visoku razinu. Ovdje će netko možda htjeti prevariti i postaviti otključavanje na svim razinama AUX2, ali samo ne uspjeti. U ovom slučaju, multiviy uopće ne želi pokrenuti motor. Možemo pretpostaviti da je to kuka, ali mislim da je zaštita uskoro. Avion i dalje samo leti naprijed, a samo bogovi znaju gdje će eksplodirati nekontrolirani kopitar.

Usput, ovo je zapravo povoljno. Naime, u mojoj se aplikaciji motor otključava pomicanjem prekidača prema gore. U tom se slučaju oprema mora uključiti samo sa svim preklopnim prekidačima u gornjem položaju. Odnosno, ispada da trebate uključiti opremu, pomaknuti prekidač prema dolje da biste blokirali motor, a zatim ga prebaciti natrag da se otključa. I ne možete obratiti glavnu stvar. Odmah se ispostavi ljudski, u gornjem položaju motor je zaključan, u donjem otključan.

U kartici SERVO možete poništiti servo-uređaje. Ovdje su to napravili nekako zamršeno. Prvo morate pritisnuti SERVO. Pojavit će se popis servo i nivoa. Ako sada pritisnete gumb za povratak i pokušate spremiti, neće se ništa spasiti. Najprije morate pritisnuti GO LIVE, nakon čega će se štapići odbiti, u prozoru će se primijetiti odstupanje razine. Sada pritisnemo obrnuti gumb željenog kanala i nakon toga pritisnemo SAVE. Sada je sve zabilježeno.

Važna stvar o isključivanju uređaja s računala. Ako programsku žicu izvučete iz uređaja ili izvučete pretvarač s USB priključka bez zatvaranja COM ulaza ili programa MultiWiiConf, sustav će se srušiti i plavi ekran će vjerojatno biti oko 100%. Barem na mom prijenosnom računalu je. Čak sam posebno provjerio. Ne znam je li to problem s mojim hardverom ili je on reagirao vidljiv je virtualnom COM portu, ali ako je upozoren, to znači da je naoružan. Imajte na umu.

I još nekoliko postavki koje bi vam mogle biti korisne. Ako vaš prijamnik zna kako izdati PPM signal, možda biste ga željeli prenijeti u višestruki prikaz. Da biste to učinili, otvorite datoteku upravljačkog softvera, idite na karticu config.h i potražite odjeljak PPM Sum Reciver (proslavljen Ctrl + F). Ovdje morate nekommentirati 2 retka. Tko nije u temi, komentira - to znači uklanjanje dviju crta na početku retka. Bilo je ovako:

// # definiraj PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # definiraj SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Za Graupner / Spektrum
// # definiraj SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Za Robe / Hitec / Futaba
// # definiraj SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Za Multiplex
// # definiraj SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Za neke Hitec / Sanwa / Other

U mom slučaju, ovo je drugi red, gdje je Futaba (za što imam FlySky opremu). Ovdje će možda biti potrebno empirijski odabrati, moguće je i sami propisati željeni niz. Na ovaj ili onaj način, u tome nema ništa komplicirano. Sastavljamo skicu i ispunjavamo je novom. Da biste se vratili u normalan način, napravite suprotno, komentirajte redove, sastavite, ispunite. Želim obratiti pažnju, nakon što ponovno unesete skicu sva podešavanja i kalibracija će biti srušena, imajte to na umu.

Još jedan čest problem koji se, kako sam shvatio, često susreće i ja nisam iznimka.Nakon što su svi sastavili i konfigurirali, spojili sve upravljače - kormilo otplavljuje. Ručke na daljinskom upravljaču su se trzale - činilo se da je na mjestu, ali ako se jedrilica malo zatresla - opet će odletjeti u stranu, i to pod prilično ozbiljnim kutom. To se elementarno tretira: u GUI programu postavite vrijednost JAW - ja do nule. Problem odmah odlazi.

Općenito, ako imate iskustva u proizvodnji štampanih pločica, uređaj se sastavlja u jednoj večeri. Osnovne postavke aviona sam već napravio u skici, ostalo sam opisao u članku. Informacije su morale biti prikupljene na raznim forumima, uglavnom stranim. Ipak dajem poveznice na razne izvore koji će pomoći u slučaju drugih problema, iako ih ne bi trebalo biti.

, od kojeg sam posudio oblik faktora ploče. Ne nudim za kupnju, ali tema ima detaljan vodič o konfiguraciji upravljačkog softvera na engleskom jeziku. Istina za staru verziju firmware-a, ali u novoj je gotovo sve isto. U podružnici također postoji način rada koji vam omogućuje podešavanje PID postavki u stvarnom vremenu putem opreme za potenciometar.

, Ima svoj osobno prepisani firmware, kažu da je idealno optimiziran za zrakoplove. Ali opet, stara verzija. Možete pokušati, ali za pojavu propuha koji nisu opisani u ovom članku nisam odgovoran. Postoji mnogo opisa postavki.

, Ali osnovne korisne informacije koje su tamo opisane, naime obrada kormila, već sam iznio. Ipak, nikad se ne zna.

Ukupni troškovi kreću se od 4-8 dolara, ovisno o cijeni koju su kupili arduino i modul, postoji li tektolit kod kuće, postoji li programer. U svakom slučaju, to je nekoliko puta manje od tržišne vrijednosti od 20 dolara po uređaju s istim karakteristikama. Osobno me koštalo 2 dolara, zaliha arduina za takve svrhe kupljena je prije godinu dana, nije postojao samo modul.

U donjoj arhivi nalazi se skica za arduino, program za postavljanje MultiWiiConf za različite operativne sustave, datoteka na ploči (za otvaranje vam treba SprintLayout ne manje od verzije 6), kao i tiskana ploča u PDF formatu, za one koji nemaju laserski pisač kod kuće ( treba ispisati na 100%).