Zelfgemaakt vliegtuigstabilisatiesysteem op basis van Arduino

Onlangs raakte ik geïnteresseerd in het vliegtuigmodelthema. En toen begon het: hij bouwde een vliegtuig, kocht uitrusting. Vooruitlopend op de snelle ondergang van het eerste model zonder de kassa te verlaten, begon hij het tweede te verzamelen, terwijl hij tegelijkertijd in de simulator werkte. Over het algemeen heb ik mijn eerste echte vlucht uitgesteld omdat ik bang was om onderweg te stoppen het model. En toen, heel toevallig, door de open ruimtes van AliExpress te ploegen, kwam ik een interessant ding tegen: het vluchtstabilisatiesysteem. Dit is een klein apparaat ter grootte van een ontvanger dat de vlucht van een vliegtuig aanpast, waardoor het vloeiender wordt en de pilootfouten worden gladgestreken. Begonnen met zoeken, lezen, zeggen ze en echt een goede zaak voor beginners. Nou, hier vuurde ik op - ik wil en je barst tenminste. Maar het budget raakte al op ... Het lijkt erop dat het vliegtuig een vraag van 10 dollar in het plafond zou bouwen en apparatuur zou kopen, een batterij zou kopen, een oplader ervoor zou kopen, een motor, een regulator, servo's, propellers ... Kortom, er gebeuren veel dingen. Een beetje depressief, maar niet opgeven, begon ik de achterkant van mijn hoofd te verdorren: dus ik weet hoe ik moet solderen. Hij begon te zoeken en vond vrijwel onmiddellijk een klein artikel getiteld 'Het vliegtuigstabilisatiesysteem voor 200 roebel'. Een heel bescheiden artikel met een zeer bescheiden implementatie. Maar dit is al iets. Hij klom naar buitenlandse fora - en zie, dit is een enorm project met constante ontwikkeling! Het is beslist, we gaan het doen!

Het project heet MultiWii. Aanvankelijk was het opgevat als een vluchtcontroller voor meerdere vliegtuigen arduino, maar na verloop van tijd begon het te groeien en te verbeteren. Nu is er een code waarmee u dit stabilisatiesysteem op vliegtuigen en V-vleugels kunt plaatsen. Voor de eenvoudigste uitvoering, zoals in het bovenstaande artikel, heb je maar 2 dingen nodig: arduino en accelerometer. Dit alles kan worden gesoldeerd met draden, gevuld met hete snot en zal werken. Maar het kan en zal zijn, alleen werk ik niet zo.

Zoals ik al zei, het project groeit en ontwikkelt zich. Dus hier kunt u een andere Bluetooth-module schroeven om de controller vanaf de telefoon te configureren, een barometer, om de hoogte te regelen, GPS om het model "thuis" terug te sturen wanneer het signaal wegvalt. Daarnaast groeit het onderwerp van geïmproviseerde ontvangers op basis van dezelfde arduino en een goedkope communicatiemodule A7105, die zonder chirurgie mijn FlySky i6-apparatuur verstoort, dus in theorie kun je deze twee projecten verbinden en krijg je een goed brein voor een vliegtuig, een zweefvliegtuig of vleugels. En in een compartiment met de eerder genoemde budgetapparatuur, die stilletjes flitst van 6 kanalen naar 14, is dit over het algemeen gewoon de perfecte optie voor een beginner voor zijn geld.

Om deze reden heb ik geprobeerd de printplaat voor dit apparaat zo eenvoudig mogelijk te maken, dat wil zeggen eenzijdig en met een strijkijzer. Natuurlijk is kennis van radio-elektronica nodig, in ieder geval de mogelijkheid om min of meer kwalitatief te solderen, je kunt een bord bestellen en in extreme gevallen, maar in wezen is het een ontwerper: ik naaide een arduino, soldeerde het, de module en kam op het bord, het is klaar. Minimale inspanning.

Voor arduinka firmware heb je een speciale USB - UART (TTL) converter nodig, omdat Arduino PRO Mini heeft geen USB-interface. U hoeft hier niet bang voor te zijn, u kunt ze in de regel kopen op dezelfde plaats waar Arduino en modules worden verkocht. Het enige verschil in de firmware via deze converter is dat je vakkundig op de resetknop op de arduino zelf moet drukken op het moment dat de sketch wordt gedownload, hoewel er converters zijn die zelf aan de resetvoet trekken. Ik zal de procedure voor het uploaden van een schets niet beschrijven; er zijn al een miljoen artikelen en video's over dit onderwerp geschreven en geschoten.

De volgende stap is het bord maken. Het bord is gemaakt door elke beschikbare technologie of besteld. Ik raad ten zeerste aan om de sporen te verscheuren, het is beter om ROSE of WOODA-legering te gebruiken, zodat de laag zo klein mogelijk is, grote stromen hier niet rondgaan en het beter is om koper te beschermen tegen overmatige corrosie, regen, sneeuw, je weet maar nooit, het is nog steeds geen apparaat voor thuis. Ik heb een frauduleuze LUT gemaakt, niet het beste resultaat, je kunt veel slechte printers maken, maar wat maakt het uit)

Achter hen staat Arduino. De benen voor het flitsen van de arduinki moeten omhoog of hoekig worden gesoldeerd. Je kunt de schets meteen invullen, je kunt hem niet invullen, het maakt niet uit, want het geassembleerde apparaat moet nog steeds op de computer worden aangesloten, dus de programmeercontacten moeten gemakkelijk toegankelijk zijn. Het enige advies is om de arduino te controleren voordat u gaat solderen, een testschets in te vullen en ervoor te zorgen dat het bord knippert. Gewoon solderen, dan worden het aambeien.

Nou en al het andere. De versnellingsmeter is op hoge poten gesoldeerd en bevindt zich boven de arduino. Ik zal een zonde niet verbergen, ik zag zo'n lay-out op een buitenlands forum bij een verkochte, maar ik tekende mijn eigen eenzijdige sjaal. Wat mij betreft, de afwezigheid van drie jumpers is de moeite niet waard met een dubbelzijdig bord, hoe slecht de aanwezigheid van deze zelfde jumpers ook niet wordt overwogen.

Een waarschuwing. Er is één weerstand en LED op het bord. Het SMD-formaat van de weerstand kan uit sommige kapotte apparatuur worden geschrapt, de nominale waarde van 500 Ohm - 1,5 kOhm. Je kunt een gewone 3 mm LED nemen, ik had een rechthoekige, ik heb hem gesoldeerd.

In dit stadium kan het apparaat in principe al worden aangesloten en geconfigureerd, maar zoals het mij onvolledig lijkt. Elektronica voor radiografisch bestuurde modellen heeft het al lang een modulair karakter gekregen. Daarom denk ik dat dit apparaat naar de voltooide module moet worden gebracht, die eenvoudig in het model te monteren en aan te sluiten is. Hiervoor heeft hij een zaak nodig. Een goede optie zou zijn om het op een 3D-printer af te drukken, het plastic dat wordt gebruikt om af te drukken is lichtgewicht en duurzaam. Maar niet iedereen heeft het. Je kunt de zaak maken door thermovormen, op internet is er heel veel informatie over hoe je hiervoor een eenvoudige machine kunt maken van een stofzuiger, hout en een stuk triplex. Maar hiervoor moet je een domkop maken, en dit is luiheid. Hierop koos ik het pad van de minste weerstand. Ja, en zo'n methode zal vergelijkbaar zijn met dit artikel - om het zo eenvoudig mogelijk te maken, met een minimum aan tools.

Ik heb twee stukjes plastic gesneden volgens de grootte van het bord, in mijn geval dunne transparante PVC, maar je kunt alles gebruiken, bijvoorbeeld een doos van een schijf. Ik heb geen tussentijdse foto's gemaakt, maar ik denk dat het toch duidelijk zal zijn.Met behulp van een liniaal heb ik de afstand tot de contacten op het bord gemeten en daar vensters voor gesneden op de "kast". Ik heb gaten coaxiaal geboord met de gaten op het bord en alles met elkaar verbonden met geïmproviseerde klinknagels uit de buizen van de oorstokken. Om zo'n klinknagel te maken, volstaat het om de punt van de buis voorzichtig in de vlam van de aansteker te houden en wanneer er een instroom ontstaat, druk je deze tegen het lichaam van deze aansteker. Aan de andere kant knippen we de buizen een paar millimeter over en doen hetzelfde. Als afstandhouders gebruikten segmenten van de buis van de druppelaar. Als resultaat kwam zo'n sandwich uit:

Makkelijk te doen, lichtgewicht, eenvoudig en betrouwbaar. Het is al handig om het in de romp van het vliegtuig te monteren door op de bodem een ​​paar stroken dubbelzijdig plakband "auto" te plakken. Maar voor het volledige beeld heb je nog steeds een naamplaatje nodig, dat je in een half jaar zal vertellen, wanneer er al elf andere schema's worden samengesteld, waar je op moet aansluiten.

Het naamplaatje gedrukt op zelfklevend glanzend papier. Onlangs speciaal voor dergelijke doeleinden gekocht. Voorheen deed ik dit: ik drukte af op wat ik had, lamineerde met plakband en plakte het op dubbelzijdig plakband. De meest attente kon mijn niveau Engels beoordelen)

Nu is het apparaat echt een kant-en-klare module te noemen. Het totale gewicht van 15,5 gram. Te veel in vergelijking met het gekochte, maar in het algemeen vrijwel niets. Mijn model met een bereik van 950 mm zal tenminste zonder problemen trekken. Maar als je het gewicht achtervolgt, kun je de arduino rechtstreeks uit het losse poeder op het bord solderen, 2 gram besparen, een dunne millimeter textoliet gebruiken (ik gebruikte welke anderhalve of twee millimeter niet meet), maak de zaak niet. Maar is het die 5 gram waard? Het gewicht van de native receiver van mijn app is bijvoorbeeld 16 gram.
Het apparaat moet in een horizontaal vlak worden geplaatst, de pijl geeft de bewegingsrichting aan. Ook kan het apparaat niet ondersteboven worden geïnstalleerd. Voor de duidelijkheid, ik voeg een afbeelding bij.

Ga nu naar de instellingen. Eerst moet u het apparaat op de computer aansluiten en vervolgens de bijgevoegde grafische gebruikersinterface openen. Als er geen problemen zijn met de stuurprogramma's, zou de poort in het programma moeten verschijnen:

We selecteren het. Nu moet je de versnellingsmeter kalibreren. We drukken op de READ-knop en als alles correct is, kunnen we de metingen van de sensor in realtime observeren. We leggen het apparaat op een plat oppervlak en drukken op CALIB_ACC. Meestal is een "plat oppervlak" een tafel in de buurt van de computer, dus als u op de kalibratie drukt, houdt u uw handen weg van de tafel. Wie weet het niet, de versnellingsmeter is een acceleratiesensor. Trillingen of trillingen in de kalibratie hebben dus geen positief effect. Maar indien mogelijk, is het beter om het te kalibreren op een oppervlak dat aan het niveau is blootgesteld. De gyroscoop wordt elke keer dat hij wordt aangezet zelf gekalibreerd, dus hij hoeft niet te worden gekalibreerd. Het enige is dat wanneer u het model inschakelt, het stationair moet zijn. Dat wil zeggen, we zetten het model op de grond, zetten het aan en raken het niet aan. De gyroscoop wordt onmiddellijk gekalibreerd. Kalibratie wordt aangegeven door een LED met de status STATUS.

Configureer onmiddellijk AUX1. Het is handig voor hem om een ​​schakelaar met drie standen te gebruiken, als die er is op de zender. Op een laag niveau (de schakelaar staat in de eerste positie) is de stabilisatie uitgeschakeld, op een gemiddeld niveau (respectievelijk positie) is een versnellingsmeter ingeschakeld en op een hoog niveau een gyroscoop en een versnellingsmeter. Voor een normale vlucht is in principe een accelerometer voldoende, voor FPV vluchten wordt meestal een gyroscoop gebruikt. Wat zou zijn zoals ik beschreef - stel de waarden in zoals hier getoond:

Ik raad je aan om deze instellingen niet aan te raken voor de eerste vlucht. Stabilisatie werkt goed bij basiswaarden, nou ja, en daar kun je al strakker van worden als er iets niet bij je past.

Volgende. TPA verantwoordelijk voor de waarde van deze PID-instellingen, afhankelijk van de gaspositie. Bij een waarde van 0,00 zijn de PID-waarden hetzelfde op elke gaspositie, dat wil zeggen, zoals verwacht, op elk toerental. Bij een waarde van 1,00 met een gas is 100% PID nul, dat wil zeggen dat de stabilisatie wordt uitgeschakeld. Bij een waarde van 0,5 per 100% van het gas zijn de pids respectievelijk 50%. Hier wordt het al afgestemd op het vliegtuig en op je aerobatic-stijl, tot nu toe heb ik 50% overgelaten.

Ook op het kanaal Aux2 u moet de wapening configureren. Inschakelen is een helikopterterm. Menselijk wordt dit de motor ontgrendelen genoemd. Op vliegtuigen wordt dit meestal geïmplementeerd via besturingsapparatuur, maar sindsdien Deze controller was oorspronkelijk copter - hier werd het behoorlijk zwaar gedaan. Over het algemeen hangen we een soort gratis tuimelschakelaar op AUX2, in het programma stellen we ARM op een hoog niveau. Hier wil iemand misschien vals spelen en de ontgrendeling instellen op alle niveaus van AUX2, maar het zal niet werken. In dit geval weigert de multiviy de motor helemaal niet te starten. Aangenomen mag worden dat dit een bug is, maar ik denk dat bescherming snel komt. Het vliegtuig vliegt nog steeds alleen naar voren en alleen Goden weten waar de ongecontroleerde helikopter zal exploderen.

Dit is trouwens eigenlijk handig. In mijn app wordt met name de motor ontgrendeld door de tuimelschakelaar omhoog te bewegen. In dit geval moet het apparaat alleen worden ingeschakeld met alle tuimelschakelaars in de bovenste positie. Dat wil zeggen, het blijkt dat u de apparatuur moet inschakelen, de tuimelschakelaar omlaag moet bewegen om de motor te blokkeren en deze vervolgens weer naar boven moet verplaatsen om te ontgrendelen. En je kunt het belangrijkste niet omkeren. Onmiddellijk blijkt het menselijk, in de bovenste positie is de motor vergrendeld, in de onderste ontgrendeld.

In het tabblad SERVO je kunt de servo's eventueel omkeren. Hier deden ze het op de een of andere manier ingewikkeld. Eerst moet je op SERVO drukken. Er verschijnt een lijst met servo's en niveaus. Als u nu op de achteruitknop drukt en probeert op te slaan, wordt er niets opgeslagen. Eerst moet je op GO LIVE drukken, waarna wanneer de sticks worden afgewezen, het mogelijk zal zijn om de niveauafwijking in het venster te observeren. Nu drukken we op de achteruitknop van het gewenste kanaal en daarna drukken we op OPSLAAN. Nu is alles opgenomen.

Een belangrijk punt over het loskoppelen van het apparaat van de computer. Als u de programmeerkabels uit het apparaat trekt of de converter uit de USB-poort trekt zonder de COM-poort of het MultiWiiConf-programma te sluiten, zal het systeem crashen en zal het blauwe scherm ongeveer 100% waarschijnlijk zijn. In ieder geval op mijn laptop. Ik heb het zelfs specifiek gecontroleerd. Ik weet niet of dit een probleem is met mijn hardware of dat het reageert, het is zichtbaar voor de virtuele COM-poort, maar als het wordt gewaarschuwd, betekent dit dat het is ingeschakeld. Houd er rekening mee.

En nog een paar instellingen die van pas kunnen komen. Als uw ontvanger weet hoe hij een PPM-signaal moet afgeven, wilt u dit misschien naar de multiview verzenden. Open hiervoor het firmwarebestand, ga naar het tabblad config.h en zoek naar de sectie PPM Sum Reciver (verheerlijkte Ctrl + F). Hier moet je 2 regels oncommentariëren. Wie niet in het onderwerp zit, reageert niet - dit betekent het verwijderen van twee schuine strepen aan het begin van de regel. Het was als volgt:

// # definieer PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # definieer SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Voor Graupner / Spektrum
// # definieer SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Voor Robe / Hitec / Futaba
// # definieer SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Voor multiplex
// # definieer SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Voor sommige Hitec / Sanwa / anderen

In mijn geval is dit de tweede regel, waar is Futaba (waar heb ik FlySky-apparatuur voor). Hier kan het nodig zijn om empirisch te selecteren, het is mogelijk om zelf de gewenste volgorde voor te schrijven. Op de een of andere manier is er niets ingewikkelds aan. We stellen de schets samen en vullen deze met een nieuwe. Om terug te keren naar de normale modus, doet u het tegenovergestelde, geeft u commentaar op regels, compileert, vult u in. Ik wil opletten, na het herladen van de schets zullen alle instellingen en kalibratie worden afgebroken, houd hier rekening mee.

Een ander veel voorkomend probleem dat, zoals ik het begrijp, vaak wordt aangetroffen, en ik ben geen uitzondering.Nadat iedereen heeft gemonteerd en geconfigureerd, alle stuurwielen heeft aangesloten, zweeft het roer weg. De hendels op de afstandsbediening waren met een ruk aangetrokken - hij leek op zijn plaats te zitten, maar als het zweefvliegtuig een beetje trilde - zweeft het weer naar de zijkant weg, en in een nogal serieuze hoek. Het wordt elementair behandeld: stel in het GUI-programma de waarde in YAW - ik tot nul. Het probleem verdwijnt meteen.

Als u ervaring heeft met de fabricage van printplaten, wordt het apparaat over het algemeen in één avond gemonteerd. De basisinstellingen voor het vliegtuig heb ik zelf al in de schets gemaakt, de rest beschreef ik in het artikel. Informatie moest worden verzameld op verschillende fora, voornamelijk in buitenlandse. Desalniettemin geef ik links naar verschillende bronnen die kunnen helpen bij andere problemen, hoewel dat niet zo zou moeten zijn.

, waarvan ik de vormfactor van het bord heb geleend. Ik bied niet aan om te kopen, maar het onderwerp heeft een gedetailleerde gids over de firmwareconfiguratie in het Engels. Dat geldt voor de oude firmwareversie, maar in de nieuwe is alles bijna hetzelfde. Er is ook een modus in de branche waarmee u de PID-instellingen in realtime kunt aanpassen via de potentiometerbesturingsapparatuur.

. Hij heeft zijn eigen persoonlijk herschreven firmware, ze zeggen dat het ideaal is geoptimaliseerd voor vliegtuigen. Maar nogmaals, de oude versie. Je kunt het proberen, maar voor het verschijnen van glitches die niet in dit artikel worden beschreven, ben ik niet verantwoordelijk. Er zijn veel beschrijvingen van instellingen.

. Maar de basis nuttige informatie die daar wordt beschreven, namelijk de behandeling van het roer, heb ik al geschetst. Toch weet je het nooit.

De totale kosten variëren van 4-8 dollar, afhankelijk van de prijs die de arduino en de module zijn gekocht, is er een textoliet in huis, is er een programmeur? Dit is in ieder geval meerdere malen minder dan de marktwaarde vanaf $ 20 per toestel met dezelfde kenmerken. Persoonlijk kostte het me $ 2, een voorraad arduino voor dergelijke doeleinden werd een jaar geleden gekocht, er was niet alleen een module.

In het onderstaande archief is een schets voor Arduino, MultiWiiConf-installatieprogramma voor verschillende besturingssystemen, een printplaatbestand (om te openen heb je SprintLayout niet minder dan versie 6 nodig), evenals een printplaat in PDF-formaat, voor degenen die thuis geen laserprinter hebben ( moet op 100% afdrukken).