Twórz i lataj tanim samolotem sterowanym smartfonem: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Czy kiedykolwiek marzyłeś o zbudowaniu zdalnie sterowanego samolotu typu park flyer o wartości <15 $, który steruje za pomocą telefonu komórkowego (aplikacja na Androida przez Wi-Fi) i daje ci 15-minutową dawkę adrenaliny dziennie (czas lotu około 15 minut)? niż ta instrukcja jest dla was.. Ten samolot jest bardzo stabilny i wolno lata, więc nawet dzieci mogą nim latać.

Skoro mowa o zasięgu samolotu… Zasięg LOS wynosi około 70 metrów, korzystając z telefonu Moto G5S, który pełni funkcję hotspotu WiFi i pilota zdalnego sterowania. Dalsze wyświetlanie RSSI w czasie rzeczywistym w aplikacji na Androida i jeśli samolot wyjdzie poza zasięg (RSSI spadnie poniżej -85 dBm), telefon komórkowy zacznie wibrować. Jeśli samolot wyjdzie poza zasięg punktu dostępowego Wi-Fi, silnik zatrzyma się, aby zapewnić bezpieczne lądowanie. Również napięcie baterii jest wyświetlane w aplikacji na Androida, a jeśli napięcie baterii spadnie poniżej 3,7 V, telefon komórkowy zacznie wibrować, aby przekazać pilotowi informację zwrotną o lądowaniu samolotu, zanim bateria zostanie całkowicie rozładowana. Samolot jest w pełni sterowany gestami, co oznacza, że jeśli przechylisz telefon komórkowy w lewo, samolot skręci w lewo i odwrotnie, aby skręcić w prawo. Więc tutaj dzielę się instrukcją budowania krok po kroku mojego małego samolotu sterowanego przez Wi-Fi opartego na ESP8266. Czas budowy wymagany dla tego samolotu to około 5-6 godzin i wymaga podstawowych umiejętności lutowania, odrobina znajomości programowania ESP8266 przy użyciu Arduino IDE i filiżanka gorącej kawy lub schłodzonego piwa będzie świetna:).

Krok 1: Krok 1: Lista komponentów i narzędzi

Części elektroniczne:Jeśli jesteś hobbystą elektroniki, znajdziesz wiele części wymienionych poniżej w swoim ekwipunku

• 2 nie. Bezrdzeniowy silnik prądu stałego z podporą cw i ccw 5$
• 1 nr. Moduł ESP-12 lub ESP-07 2$
• 1 nr. Akumulator LiPo 3.7V 180mAH 20C --> 5$
• 2 nie. SI2302DS A2SHB MOSFET SOT23 0,05$
• 5 numerów. 3,3 kOhm 1/10 W smd lub 1/4 W rezystory przewlekane 0,05 $ (od 3,3 K do 10 K każdy rezystor będzie działał)
• 1 nr. 1N4007 smd lub dioda przewlekana 0,02 $
• 1 nr. TP4056 1S 1A moduł ładowarki Lipo 0.06$
• 2 męskie i 1 żeńskie złącze mini JST 0,05 $

Całkowity koszt ------- 13 $ Około

Inne części:

• 2-3 nie. kij do grilla
• 1 nr. Arkusz depronowy o wymiarach 50 cm x 50 cm 3 mm lub dowolny sztywny arkusz piankowy o grubości 3 mm;
• Izolowany przewód połączeniowy jednożyłowy
• Nodemcu lub cp2102 konwerter USB na UART jako programator do wgrywania firmware do esp8266
• Taśma klejąca
• Super klej

Wymagane narzędzia:

• Narzędzia do lutowania hobbystycznego
• Ostrze chirurgiczne z uchwytem na ostrze
• Pistolet na gorący klej
• Skala
• Komputer z Arduino IDE z ESP8266 Arduino Core
• Telefon komórkowy z Androidem

To wszystko, czego potrzebujemy… Teraz wszyscy jesteśmy gotowi do zbudowania naszego szalonego samolotu z kontrolą WiFi

Krok 2: Krok 2: Zrozumienie mechanizmu kontroli

Ten samolot wykorzystuje różnicowy ciąg do kontroli odchylenia (kierowanie) i zbiorczy ciąg do regulacji pochylenia (wspinania / opadania) i kontroli prędkości powietrza, dlatego nie jest potrzebny serwomotor, a tylko dwa główne bezrdzeniowe silniki prądu stałego zapewniają ciąg i kontrolę.

Wielościenny kształt skrzydła zapewnia stabilność toczenia przed działaniem sił zewnętrznych (podmuch wiatru). Celowe unikanie serwonapędów na powierzchniach sterowych (winda, lotka i ster) sprawia, że konstrukcja samolotu jest bardzo łatwa do zbudowania bez skomplikowanego mechanizmu sterowania, a także zmniejsza koszty budowy. Aby sterować samolotem Wszystko, czego potrzebujemy, to zdalnie sterować ciągiem obu silników bezrdzeniowych prądu stałego przez WiFi za pomocą aplikacji na Androida działającej na telefonie komórkowym. Na wszelki wypadek, jeśli ktoś chce obserwować projekt tego samolotu w 3D, załączyłem zrzut ekranu Fusion 360 i plik stl tutaj.. możesz użyć przeglądarki stl online, aby spojrzeć na projekt pod dowolnym kątem.. po raz kolejny jest to po prostu projekt CAD samolotu do dokumentacji, nie potrzebujesz drukarki 3D ani wycinarki laserowej.. więc nie martw się:)

Krok 3: Krok 3: Schemat kontrolera oparty na ESP8266

Zacznijmy od zrozumienia funkcji każdego elementu na schemacie,

• ESP12e: Ten ESP8266 WiFi SoC odbiera pakiety kontrolne UDP z aplikacji na Androida i kontroluje obroty lewego i prawego silnika. Mierzy napięcie baterii i RSSI sygnału Wi-Fi i wysyła je do aplikacji na Androida.
• D1: Moduł ESP8266 bezpiecznie pracuje w zakresie 1,8V~3,6V zgodnie z jego kartą katalogową, stąd jednoogniwowy akumulator LiPo nie może być używany bezpośrednio do zasilania ESP8266, więc wymagany jest konwerter obniżający napięcie. Zmniejsz wagę i złożoność obwodu Użyłem diody 1N4007, aby obniżyć napięcie akumulatora (4,2 V ~ 3,7 V) o 0,7 V (odciąć napięcie 1N4007), aby uzyskać napięcie w zakresie 3,5 V ~ 3,0 V, które jest używane jako napięcie zasilania ESP8266. Wiem, że to brzydki sposób, ale działa dobrze na tym samolocie.
• R1, R2 i R3: te trzy rezystory są wymagane do minimalnej konfiguracji ESP8266. R1 pull-up CH_PD(EN) pin ESP8266, aby go włączyć. Pin RST ESP8266 jest aktywny w stanie niskim, więc R2 podciągnij pin RST ESP8266 i wyprowadź go z trybu resetowania. zgodnie z arkuszem danych przy włączaniu, pin GPIO15 ESP8266 musi być niski, aby R3 był używany do ściągania GPIO15 ESP8266.
• R4 i R5: R4 i R5 używane do opuszczania bramki T1 i T2, aby uniknąć fałszywego wyzwalania mosfetów (pracy silnika) po włączeniu zasilania ESP8266. (Uwaga: wartości R1 do R5 użyte w tym projekcie to 3,3 kiloomów, jednak każda rezystancja między 1K a 10K będzie działać bezproblemowo)
• T1 i T2: Są to dwa mosfety mocy N-channel Si2302DS (moc 2,5 A) kontrolują obroty lewego i prawego silnika przez PWM pochodzące z GPIO4 i GPIO5 ESP8266.
• L_MOTOR i R_MOTOR: Są to bezrdzeniowe silniki prądu stałego o wymiarach 7 mm x 20 mm i 35000 obr./min, zapewniające różnicowy ciąg dla samolotu latającego i sterującego. Każdy silnik zapewnia ciąg 30 gramów przy 3,7 V i pobiera prąd 700 mA z prędkością.
• J1 i J2: Są to złącza mini JST używane do modułu ESP12e i podłączenia akumulatora. Możesz użyć dowolnego złącza, które może obsłużyć prąd co najmniej 2Amp.

(Uwaga: całkowicie rozumiem znaczenie kondensatora odsprzęgającego w projekcie obwodu sygnału mieszanego, ale unikałem kondensatorów odsprzęgających w tym projekcie, aby uniknąć złożoności obwodu i liczby części, ponieważ tylko część WiFi ESP8266 to RF / analogowy, a sam moduł ESP12e ma niezbędne kondensatory odsprzęgające na pokładzie. BTW bez zewnętrznego obwodu kondensatora odsprzęgającego działa dobrze.)

W tym kroku dołączony jest schemat odbiornika opartego na ESP12e z podłączeniem do programowania w formacie pdf.

Krok 4: Krok 4: Montaż kontrolera

Powyższy film z podpisem pokazuje krok po kroku log budowy kontrolera cum odbiornika opartego na ESP12e zaprojektowanego dla tego projektu. Próbowałem rozmieścić komponenty zgodnie z moimi umiejętnościami. możesz umieszczać elementy według swoich umiejętności, biorąc pod uwagę schemat podany w poprzednim kroku.

Jedynie mosfety SMD (Si2302DS) są za małe i wymagają uwagi podczas lutowania. Mam te mosfety w ekwipunku, więc z nich korzystałem. Możesz użyć dowolnego większego mosfeta TO92 z Rdson <0,2ohms i Vgson 1,5Amps. (Zasugeruj mi, jeśli znajdziesz taki mosfet łatwo dostępny na rynku..) Gdy ten sprzęt jest gotowy, wszyscy jesteśmy gotowi do wgrania oprogramowania układowego samolotu WiFi do nodemcu ten proces omówiony w następnym kroku.

Krok 5: Krok 5: Konfiguracja i przesyłanie oprogramowania układowego ESP8266

Firmware ESP8266 dla tego projektu jest rozwijany przy użyciu Arduino IDE.

Nodemcu lub konwerter USBtoUART można wykorzystać do wgrania firmware do ESP12e. W tym projekcie używam Nodemcu jako programatora do wgrywania firmware do ESP12e.

Powyższy film pokazuje krok po kroku proces tego samego..

Istnieją dwie metody wgrania tego oprogramowania do ESP12e,

1. Korzystanie z flashera nodemcu: Jeśli chcesz tylko użyć pliku binarnego wifiplane_esp8266_esp12e.bin dołączonego do tego kroku bez żadnych modyfikacji oprogramowania układowego, jest to najlepsza metoda do naśladowania.

   • Pobierz wifiplane_esp8266_esp12e.bin z załącznika tego kroku.
   • Pobierz repozytorium flashera nodemcu z oficjalnego repozytorium github i rozpakuj je.
   • W rozpakowanym folderze przejdź do nodemcu-flasher-master\Win64\Release i uruchom ESP8266Flasher.exe
   • Otwórz zakładkę konfiguracji ESP8266Flasher i zmień ścieżkę pliku binarnego z INTERNAL://NODEMCU na ścieżkę wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Następnie wykonaj czynności opisane w powyższym filmie….

2. Korzystanie z Arduino IDE: Jeśli chcesz edytować firmware (tj. SSID i hasło sieci WiFi - w tym przypadku Android Hotspot), to jest to najlepsza metoda.

   • Skonfiguruj Arduino IDE dla ESP8266, wykonując ten doskonały Instruktaż.
   • Pobierz wifiplane_esp8266.ino z załącznika tego kroku.
   • Otwórz Arduino IDE i skopiuj kod z wifiplane_esp8266.ino i wklej go do Arduino IDE.
   • Edytuj SSID i hasło swojej sieci w kodzie, edytując następujące dwie linie. i wykonaj kroki zgodnie z powyższym filmem.
   • char ssid = "wifiplane"; // SSID sieci (nazwa)char pass = "wifiplane1234"; // twoje hasło sieciowe (użyj dla WPA lub użyj jako klucza dla WEP)

Krok 6: Krok 6: Montaż płatowca

Dziennik budowy płatowca pokazano krok po kroku na powyższym filmie.

Do płatowca użyłem kawałka pianki depronowej o wymiarach 18 cm x 40 cm. Kij do grilla stosowany w celu zwiększenia wytrzymałości kadłuba i skrzydła. Na powyższym obrazku znajduje się plan płatowca, jednak możesz zmodyfikować plan według swoich potrzeb, pamiętając jedynie o podstawowej aerodynamice i wadze samolotu. Biorąc pod uwagę układ elektroniczny tego samolotu, jest on w stanie latać samolotem o maksymalnej wadze około 50 gramów. BTW z tym płatowcem i całą elektroniką, w tym latająca masa akumulatora tego samolotu, wynosi 36 gramów.

Położenie środka ciężkości: Użyłem ogólnej zasady środka ciężkości dla płynnego ślizgu… jego 20%-25% długości cięciwy od krawędzi natarcia skrzydła… Przy tej konfiguracji środka ciężkości z lekko podniesioną sterówką, ślizga się bez przepustnicy, pozioma mucha z przepustnicą 20-25% i z dodaną przepustnicą zaczyna się wspinać dzięki lekko podniesionej windzie…

Oto wideo na youtube mojego projektu latającego skrzydła samolotu z tą samą elektroniką, aby zainspirować Cię do eksperymentowania z różnymi projektami, a także udowodnić, że w tej konfiguracji można używać wielu typów konstrukcji płatowca.

Krok 7: Krok 7: Konfiguracja i testowanie aplikacji na Androida

Instalacja aplikacji na Androida:

Wystarczy pobrać plik wifiplane.apk dołączony do tego kroku na smartfona i postępować zgodnie z instrukcjami, jak w powyższym filmie.

O aplikacji, ta aplikacja na Androida została opracowana przy użyciu funkcji Przetwarzanie dla systemu Android.

Aplikacja nie jest podpisanym pakietem, więc musisz włączyć opcję nieznanego źródła w ustawieniach swojego telefonu. Aplikacja potrzebuje tylko prawa dostępu do wibratora i sieci Wi-Fi.

Test samolotu przed lotem za pomocą aplikacji na Androida: Po uruchomieniu aplikacji na Androida na smartfonie, zapoznaj się z powyższym filmem, aby dowiedzieć się, jak działa aplikacja i poznać różne fajne funkcje aplikacji. Jeśli Twój samolot reaguje na aplikację w taki sam sposób, jak na powyższym filmie, niż jego WIELKA… ZROBIŁEŚ TO…

Krok 8: Krok 8: Czas na lot

Gotowy do lotu?…

• WEJDŹ NA POLE
• ZRÓB NIEKTÓRE TEST PŁYNNOŚCI
• ZMIEŃ KĄT WINDY lub DODAJ/ZDEJMIJ CIĘŻAR NA NOSIE SAMOLOTU, ABY PŁYNNIE PŁYNAŁ…
• GDY PŁYNIE PŁYNNIE, WŁĄCZ SIĘ DO SAMOLOTU i OTWÓRZ APLIKACJĘ NA ANDROIDA
• RĘCZNY SAMOLOT MOCNO Z PRZEPUSTEM 60% przed wiatrem
• GDY JEST W POWIETRZU, POWINNA ŁATWO LATAĆ NA POZIOMIE Z OK. 20% do 25% PRZEPUSTNICY