Jak zbudować drona RC i nadajnik za pomocą Arduino: 11 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

Zrobienie drona jest obecnie prostym zadaniem, ale będzie cię dużo kosztować. Więc powiem ci, jak zbudować drona za pomocą arduino przy niskich kosztach. Opowiem ci również, jak zbudować nadajnik drona więc ten dron jest w pełni domowej roboty. Nie musisz kupować żadnych płyt kontrolera lotu ani nadajników.

Kieszonkowe dzieci

Potrzebujemy tych przedmiotów do stworzenia drona,

• Dla drona-

  1. Rama – „Kręgosłup” quadkoptera. Rama jest tym, co łączy wszystkie części helikoptera. Musi być solidny, ale z drugiej strony musi być również lekki, aby silniki i akumulatory nie walczyły o utrzymanie go w powietrzu.
  2. Silniki – ciąg, który pozwala quadkopterowi wzbić się w powietrze, zapewniają bezszczotkowe silniki prądu stałego, a każdy z nich jest oddzielnie kontrolowany przez elektroniczny regulator prędkości lub ESC.
  3. ESC – elektroniczny kontroler prędkości jest jak nerw, który dostarcza informacje o ruchu z mózgu (kontrolera lotu) do mięśni ramion lub nóg (silników). Reguluje, jaką moc uzyskują silniki, co określa prędkość i kierunek zmian quada.
  4. Śmigła – W zależności od typu quada można użyć śmigieł o średnicy od 9 do 10 lub 11 cali (do stabilnych lotów z lotu ptaka) lub 5-calowych śmigieł wyścigowych, aby uzyskać mniejszy ciąg, ale większą prędkość.
  5. Bateria – W zależności od maksymalnego poziomu napięcia konfiguracji, możesz wybierać spośród baterii 2S, 3S, 4S lub nawet 5S. Ale standardem dla quada, który ma być używany do filmowania z powietrza (tylko przykład), będziesz potrzebować akumulatora 11,4 V 3S. Możesz wybrać 22,8 V 4S, jeśli budujesz quad wyścigowy i chcesz, aby silniki obracały się znacznie szybciej.
  6. Płytka Arduino (Nano)
  7. IMU(MPU 6050) – Płyta będąca w zasadzie (w zależności od Twojego wyboru) sumą różnych czujników, które pomagają Twojemu quadowi wiedzieć, gdzie się znajduje i jak się wypoziomować.

• Dla nadajnika-

  1. Moduł nadawczo-odbiorczy NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potencjometr
  4. Siłownik
  5. Przełącznik
  6. Drążek sterowy
  7. Arduino Pro Mini

Krok 1: SCHEMATY

To jest główny plan twojej operacji.

Jak podłączyć esc:

• Sygnał pin ESC 1 – D3
• Pin sygnałowy ESC 3 – D9
• Pin sygnałowy ESC 2 – D10
• Pin sygnałowy ESC 4 – D11

Jak podłączyć moduł Bluetooth:

• Tx – Rx
• Rx – Tx

Jak podłączyć MPU-6050:

• SDA – A4
• SCL – A5

Jak podłączyć wskaźnik LED:

Noga anody LED – D8

Jak podłączyć odbiornik:

• Przepustnica – 2Elerony – D4
• Lotki – D5
• Ster – D6
• AUX 1 – D7 Musisz uziemić MPU-6050, moduł Bluetooth, odbiornik i ESC. Aby to zrobić, musisz podłączyć wszystkie piny GND do pinu GND Arduino.

Krok 2: POŁĄCZ WSZYSTKO RAZEM

• Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, to wziąć żeńskie nagłówki i przylutować je do płytki prototypowej. To pomieści twoją płytkę Arduino.
• Przylutuj je dokładnie pośrodku, aby było miejsce na resztę gniazd dla MPU, modułu Bluetooth, odbiornika i ESC, i zostaw trochę miejsca na dodatkowe czujniki, które możesz zdecydować się dodać w przyszłości.

• Następnym krokiem jest przylutowanie męskich nagłówków Receiver i ESC bezpośrednio z żeńskich nagłówków Arduino. Ile będziesz mieć rzędów męskich nagłówków ESC, zależy od tego, ile silników będzie miał twój dron. W naszym przypadku budujemy quadkopter, co oznacza, że będą 4 wirniki i ESC dla każdego. Oznacza to ponadto 4 rzędy, z których każdy ma 3 męskie nagłówki. Pierwszy nagłówek w pierwszym rzędzie będzie używany dla sygnału PID, drugi dla 5 V (chociaż zależy to od tego, czy Twoje ESC mają pin 5 V, czy nie, jeśli nie, te nagłówki pozostaną puste), a trzeci nagłówek będzie dla GND.

  Po zakończeniu części lutowniczej ESC można przejść do części lutowniczej nagłówków odbiornika. W większości przypadków quad ma 4 kanały. Są to Throttle, Pitch, Yaw i Roll. Pozostały wolny kanał (piąty) służy do zmiany trybu lotu (kanał pomocniczy). Oznacza to, że będziesz musiał przylutować męskie nagłówki w 5 rzędach. I każdy z wyjątkiem jednego będzie miał jeden nagłówek, podczas gdy tylko jeden z tych wierszy wymaga 3 nagłówków z rzędu.

• wszystkie masy były połączone z masami Arduino. Obejmuje to wszystkie masy ESC, masę odbiornika (nagłówek sygnału przepustnicy całkowicie po prawej stronie) oraz masę modułu Bluetooth i MPU.
• Następnie musisz postępować zgodnie ze schematami i połączeniami, które wyjaśniliśmy powyżej. Na przykład MPU (SDA – A4 i SCL – A5) oraz dla Bluetooth (TX – TX i RX – RX) Arduino. Następnie postępuj zgodnie z połączeniami tak, jak je napisaliśmy: piny sygnałowe ESC1, ESC2… do D3, D10… Arduino. Następnie piny sygnału odbiornika Pitch – D2, Roll – D4… i tak dalej. Ponadto należy podłączyć długi przewód diody LED (dodatni zacisk) do pinu Arduino D8, a także dodać rezystor 330-omowy między masą Arduino a krótkim przewodem LED (zacisk ujemny). Ostatnią rzeczą do zrobienia jest zapewnienie podłączenia źródła zasilania 5V. W tym celu należy równolegle podłączyć czarny przewód (uziemienie akumulatora) do masy wszystkich komponentów, a czerwony przewód do Arduino, MPU i modułu Bluetooth, piny 5V. Teraz MPU 6050 musi być przylutowany do męskich nagłówków do tych, których planujesz używać. Następnie obróć płytkę o 180 stopni i podłącz wszystkie komponenty do odpowiednich nagłówków na płytce prototypowej.
• Włącz go, a Arduino jest gotowe do dodawania kodów przez komputer!

Krok 3: JAK ZAPROGRAMOWAĆ KONTROLER LOTU ARDUINO

1. Najpierw musisz pobrać MultiWii 2.4. Następnie wyodrębnij go.
2. Wejdź do folderu MultiWii, poszukaj ikony MultiWii i uruchom ją
3. Użyj Arduino IDE, aby znaleźć „Arduino File” lub plik Multiwii z „.ino”. Każdy "plik CPP" lub "plik H" to pliki pomocnicze dla naszego kodu Multiwii, więc nie otwieraj ich. Wystarczy użyć pliku Multiwii.ino.
4. Po otwarciu pliku znajdziesz wiele zakładek Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h i wiele innych. Znajdź „config.h”
5. Przewiń w dół, aż znajdziesz „Typ multi-koptera”, a następnie, usuwając „//”, który zaznaczysz, jest zdefiniowany i działa. Quad X, ponieważ zakładamy, że używasz konfiguracji wirnika „X” na swoim quadzie.
6. Teraz przewiń w dół i poszukaj „Combined IMU Boards” i aktywuj typ używanej karty Gyro+Acc. W naszym przypadku użyliśmy GY-521, więc aktywowaliśmy tę opcję.
7. Jeśli zdecydujesz się dodać inne czujniki, takie jak barometr lub czujnik ultradźwiękowy, wystarczy je tutaj „aktywować”, a będą działać.
8. Dalej jest „Buzzer pin”, tam musisz aktywować opcje wskaźnika lotu (pierwsze 3)
9. Odłącz płytkę Arduino od kontrolera lotu, a następnie podłącz ją do komputera za pomocą USB. Po wyjściu z FC i podłączeniu do komputera znajdziesz NARZĘDZIA i wybierz typ swojej płytki Arduino (w naszym przypadku Arduino Nano).
10. Teraz znajdź „Serial Port” i aktywuj port COM, do którego podłączony jest Arduino Nano (nasz przypadek, COM3). Na koniec kliknij strzałkę, prześlij kod i poczekaj na przesłanie kodu.
11. Po zakończeniu wgrywania odłącz Arduino od USB, włóż go z powrotem na miejsce na płytce FC i podłącz akumulator 5 V, aby cały FC był zasilany, a następnie poczekaj, aż dioda na Arduino zaświeci się na czerwono. Oznacza to, że zakończyło uruchamianie i możesz ponownie podłączyć go do komputera. Teraz znajdź folder Multiwii 2.4, a następnie MultiwiiConfig i zlokalizuj folder zgodny z systemem operacyjnym. W naszym przypadku jest to „application.windows64”.
12. Teraz uruchom aplikację MultiwiiConf I to wszystko! Natychmiast zauważysz, jak przesuwasz FC, wartości danych akcelerometru i żyroskopu na ekranie. Orientacja FC jest pokazana na dole. W tym interfejsie możesz zmienić wartości PID i dostroić quad do dopasować swoje osobiste preferencje. W tym interfejsie można również przypisać tryby lotu do określonych pozycji przełączników pomocniczych. Wszystko, co musisz teraz zrobić, to znaleźć miejsce na Arduino FC na ramie i gotowe do lotu.

Krok 4: Ramka

Teraz musisz zrobić, to ustawić wszystkie części do ramki. Możesz kupić ramkę lub zrobić w domu

Krok 5: Montaż silników i regulatorów prędkości

• Najpierw musisz wywiercić otwory w ramie na silniki, zgodnie z odległością między otworami na śruby w silnikach. Dobrze byłoby zrobić kolejny otwór, który pozwoli na swobodne poruszanie się zacisku i wałka silnika.
• Zaleca się podłączenie regulatorów prędkości na spodniej stronie ramy z kilku powodów związanych z funkcjonalnością drona. Te powody to między innymi to, że „rozładuje” górną część drona, gdzie należy dodać inne komponenty.

Krok 6: Dodawanie kontrolera lotu i baterii

• Teraz zmontuj nasz domowy kontroler lotu (odbiornik arduino) na środku ramy drona.
• Zaleca się umieszczenie małego kawałka gąbki na spodzie kontrolera lotu, ponieważ pochłania ona i redukuje wibracje z silników. Dzięki temu Twój dron będzie bardziej stabilny podczas lotu, a stabilność jest kluczem do latania dronem.
• Teraz dodaj baterię lipo do dolnej części ramy i upewnij się, że dron jest wyważony w środku.
• teraz twój dron jest gotowy do startu

Krok 7: Tworzenie nadajnika

• Komunikacja radiowa tego sterownika oparta jest na module nadawczo-odbiorczym NRF24L01, który w połączeniu ze wzmocnioną anteną może mieć stabilny zasięg do 700 metrów na otwartej przestrzeni. Posiada 14 kanałów, z których 6 to wejścia analogowe i 8 wejść cyfrowych.
• Posiada dwa joysticki, dwa potencjometry, dwa przełączniki, sześć przycisków i dodatkowo wewnętrzną jednostkę pomiarową składającą się z akcelerometru i żyroskopu, która może służyć również do sterowania rzeczami za pomocą samego poruszania lub przechylania kontrolera.

Krok 8: Schemat obwodu

• Mózgiem tego kontrolera RC jest Arduino Pro Mini, który jest zasilany za pomocą 2 baterii LiPo o napięciu około 7,4 wolta. Możemy podłączyć je bezpośrednio do pinu RAW Pro Mini, który ma regulator napięcia, który obniżył napięcie do 5V. Zauważ, że istnieją dwie wersje Arduino Pro Mini, takie jak ta, którą mam, która działa przy 5V, a druga działa przy 3,3V.
• Z drugiej strony moduł NRF24L01 bezwzględnie potrzebuje 3,3 V i zaleca się, aby pochodził z dedykowanego źródła. Dlatego musimy użyć regulatora napięcia 3,3V, który jest podłączony do akumulatorów i zamienić 7,4V na 3,3V. Ponadto musimy zastosować kondensator odsprzęgający tuż obok modułu, aby utrzymać stabilniejsze napięcie, dzięki czemu komunikacja radiowa będzie również bardziej stabilna. Moduł NRF24L01 komunikuje się z Arduino za pomocą protokołu SPI, natomiast moduł akcelerometru i żyroskopu MPU6050 wykorzystuje protokół I2C.
• Musisz zlutować wszystkie części zgodnie ze schematem. Możesz zaprojektować i wydrukować obwód, co jest łatwiejsze.

Krok 9: Kodowanie nadajnika

• Do zaprogramowania płytki Pro Mini potrzebny jest interfejs USB na szeregowy UART, który można podłączyć do złącza programującego znajdującego się na górze naszego kontrolera.
• Następnie w menu narzędzi Arduino IDE musimy wybrać płytkę Arduino Pro lub Pro Mini, wybrać odpowiednią wersję procesora, wybrać port i wybrać metodę programowania na „USBasp”.
• Oto kompletny kod Arduino dla tego DIY Arduino RC Transmitter
• Prześlij go do arduino pro mini.

Krok 10: Kodowanie odbiornika

• Oto prosty kod odbiornika, w którym otrzymamy dane i po prostu wydrukujemy je na monitorze szeregowym, abyśmy wiedzieli, że komunikacja działa poprawnie. Ponownie musimy dołączyć bibliotekę RF24 i zdefiniować obiekty i strukturę tak samo jak w kodzie nadajnika. W sekcji setup podczas definiowania komunikacji radiowej musimy użyć tych samych ustawień co nadajnik i ustawić moduł jako odbiornik za pomocą funkcji radio.startListening().
• Prześlij go do odbiornika

Krok 11: Zdejmij drona

• Najpierw ustaw drona na ziemi i przygotuj go do działania. Chwyć kontroler lotu, a następnie ostrożnie i bezpiecznie rozpocznij swój pierwszy lot.
• Jednak zdecydowanie zaleca się powolne przyspieszanie drona. Co więcej, po raz pierwszy upewnij się, że lecisz nim na niższej wysokości.
• Mam nadzieję, że ten artykuł pomoże Ci zbudować własnoręcznie zrobionego drona.
• Nie zapomnij polubić tego i zostaw komentarz.