كيفية بناء جهاز إرسال وطائرة RC باستخدام Arduino: 11 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

صنع طائرة بدون طيار هذه مهمة بسيطة هذه الأيام ، لكنها ستكلفك الكثير ، لذا سأخبرك كيف تصنع طائرة بدون طيار باستخدام اردوينو بتكلفة منخفضة. أيضا ، هذه الطائرة بدون طيار مصنوعة منزليًا بالكامل. لا تحتاج إلى شراء أي لوحات تحكم أو أجهزة إرسال.

اللوازم

نحتاج إلى هذه العناصر لصنع الطائرة بدون طيار ،

• للطائرة بدون طيار-

  1. الإطار- "العمود الفقري" للطائرة الرباعية. الإطار هو ما يحافظ على جميع أجزاء المروحية معًا. يجب أن تكون متينة ، ولكن من ناحية أخرى ، يجب أن تكون خفيفة أيضًا حتى لا تكافح المحركات والبطاريات لإبقائها في الهواء.
  2. المحركات - يتم توفير الدفع الذي يسمح للطائرة الرباعية بالحصول على الهواء بواسطة محركات DC بدون فرشات ويتم التحكم في كل منها بشكل منفصل بواسطة وحدة تحكم إلكترونية في السرعة أو ESC.
  3. ESCs - يشبه جهاز التحكم الإلكتروني في السرعة العصب الذي ينقل معلومات الحركة من الدماغ (جهاز التحكم في الطيران) إلى عضلات الذراع أو الساق (المحركات). ينظم مقدار القوة التي تحصل عليها المحركات ، والتي تحدد سرعة واتجاه التغييرات الرباعية.
  4. المراوح - اعتمادًا على نوع الكواد ، يمكنك استخدام الدعائم مقاس 9 إلى 10 أو 11 بوصة (لرحلات التصوير الجوي الثابتة) ، أو دعامات السباق مقاس 5 بوصات للحصول على قوة دفع أقل ولكن بسرعة أكبر.
  5. البطارية - بناءً على مستوى الجهد الأقصى للإعداد الخاص بك ، يمكنك الاختيار من بين بطاريات 2S أو 3S أو 4S أو حتى 5S. ولكن ، معيار رباعية المخطط لاستخدامها في التصوير الجوي (مجرد مثال) ، ستحتاج إلى بطارية 11.4 فولت 3S. يمكنك استخدام 22.8 V 4S إذا كنت تقوم ببناء رباعية السباق وتريد أن تدور المحركات بشكل أسرع.
  6. لوحة اردوينو (نانو)
  7. IMU (MPU 6050) - لوحة تتكون أساسًا (بناءً على اختيارك) من مجموعة من المستشعرات المختلفة التي تساعد رباعيتك على معرفة مكانها وكيفية ضبط نفسها.

• لجهاز الإرسال-

  1. NRF24L01 وحدة الإرسال والاستقبال
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. مقياس فرق الجهد
  4. أجهزة السيارات
  5. مفتاح الفصل الكهربائي
  6. جويستيك
  7. اردوينو برو ميني

الخطوة 1: المخططات

هذا هو المخطط الرئيسي لعمليتك.

كيفية توصيل ESCs:

• دبوس الإشارة ESC 1 - D3
• دبوس الإشارة ESC 3 - D9
• دبوس الإشارة ESC 2 - D10
• دبوس الإشارة ESC 4 - D11

كيفية توصيل وحدة البلوتوث:

• TX - Rx
• Rx - TX

كيفية توصيل MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

كيفية توصيل مؤشر LED:

ساق الأنود LED - D8

كيفية توصيل جهاز الاستقبال:

• خنق - 2 Ellerons - D4
• الجنيحات - D5
• الدفة - D6
• AUX 1 - D7 تحتاج إلى توصيل MPU-6050 ووحدة Bluetooth وجهاز الاستقبال و ESCs. وللقيام بذلك ، تحتاج إلى توصيل جميع دبابيس GND بـ Arduino GND Pin.

الخطوة 2: احمل كل شيء معًا

• أول شيء عليك القيام به هو أخذ الرؤوس الأنثوية ولحامها في لوحة النموذج الأولي. هذا سوف يضم لوحة Arduino الخاصة بك.
• قم بتلحيمها في الوسط مباشرةً بحيث يكون هناك مساحة لبقية الرؤوس لوحدة MPU ووحدة Bluetooth وجهاز الاستقبال و ESCs ، واترك بعض المساحة لبعض أجهزة الاستشعار الإضافية التي قد تقرر إضافتها في المستقبل.

• والخطوة التالية هي لحام رؤوس ذكور جهاز الاستقبال ووحدات التحكم الإلكترونية (ESCs) مباشرةً من رؤوس الإناث في Arduino. يعتمد عدد صفوف رؤوس ESC الذكور على عدد المحركات التي ستحصل عليها الطائرة بدون طيار. في حالتنا ، نقوم ببناء كوادكوبتر ، مما يعني أنه سيكون هناك 4 دوارات ، و ESC لكل منها. وهذا يعني أيضًا وجود 4 صفوف لكل منها 3 رؤوس ذكور. سيتم استخدام الرأس الأول في الصف الأول لـ Signal PID ، والثاني لـ 5V (على الرغم من أن هذا يعتمد على ESCs التي تحتوي على دبوس 5V أم لا ، إذا لم يكن كذلك ، فستترك هذه الرؤوس فارغة) ، والثالث سيكون الرأس لـ GND.

  عندما ينتهي جزء اللحام ESCs ، يمكنك الانتقال إلى جزء لحام رؤوس جهاز الاستقبال. في معظم الحالات ، تحتوي المجموعة الرباعية على 4 قنوات. هذه هي Throttle و Pitch و Yaw و Roll. تُستخدم القناة المجانية المتبقية (القناة الخامسة) لتغييرات وضع الطيران (القناة المساعدة). هذا يعني أنك ستحتاج إلى لحام رؤوس الذكور في 5 صفوف. وسيكون لكل صف سوى رأس واحد ، بينما يحتاج صف واحد فقط من هذه الصفوف إلى ثلاثة رؤوس على التوالي.

• تم ربط جميع الأسباب بأرضية Arduino. يتضمن ذلك جميع أسباب ESC وأرض جهاز الاستقبال (رأس إشارة الخانق تمامًا على اليمين) ووحدة Bluetooth وأسس MPU.
• بعد ذلك ، تحتاج إلى اتباع الخطط والوصلات التي شرحناها أعلاه. على سبيل المثال ، MPU (SDA - A4 و SCL - A5) ولبلوتوث (TX - TX و RX - RX) من Arduino. بعد ذلك ، ما عليك سوى اتباع التوصيلات كما كتبناها: دبابيس إشارة ESC1 ، ESC2 … إلى D3 ، D10 … من Arduino. ثم دبابيس إشارة جهاز الاستقبال Pitch - D2 ، Roll - D4… وهكذا. علاوة على ذلك ، تحتاج إلى توصيل Long Lead of the LED (الطرف الموجب) بـ Arduino D8 Pin ، بالإضافة إلى إضافة المقاوم 330 أوم بين أرضي Arduino والرصاص القصير LED (الطرف السالب). آخر شيء يجب فعله هو توفير اتصال بمصدر طاقة 5 فولت. ولهذا ، تحتاج إلى توصيل السلك الأسود (الأرضي للبطارية) بشكل متوازٍ بأرض جميع مكوناتك ، والسلك الأحمر إلى Arduino و MPU و Bluetooth Module ودبابيس 5V. الآن ، يجب لحام MPU 6050 برؤوس الذكور لتلك التي تخطط لاستخدامها. بعد ذلك ، اقلب اللوحة 180 درجة وقم بتوصيل جميع المكونات الخاصة بك بالرؤوس الخاصة بها على لوحة النموذج الأولي.
• قم بتشغيله وسيكون Arduino جاهزًا لإضافة الرموز من خلال جهاز كمبيوتر!

الخطوة 3: كيفية برمجة جهاز التحكم في الطيران في أردوينو

1. أولاً ، تحتاج إلى تنزيل MultiWii 2.4. ثم استخرجها.
2. أدخل مجلد MultiWii ، وابحث عن رمز MultiWii وقم بتشغيله
3. استخدم Arduino IDE للعثور على "ملف Arduino" أو ملف Multiwii مع ".ino". أي "ملف CPP" أو "ملف H" هي ملفات الدعم لرمز Multiwii الخاص بنا ، لذا لا تفتحها. فقط استخدم ملف Multiwii.ino.
4. عند فتح الملف ، ستجد العديد من علامات التبويب Alarms.cpp و Alarms.h و EEPROM.cpp و EEPROM.h وغيرها الكثير. ابحث عن ملف "config.h"
5. قم بالتمرير لأسفل حتى تجد "نوع المروحية المتعددة" ثم حذف "//" الذي قمت بتحديده وتشغيله. Quad X لأننا نفترض أنك تستخدم تكوين الدوار "X" على رباعيتك.
6. الآن قم بالتمرير لأسفل وابحث عن "لوحات IMU المدمجة" وقم بتنشيط نوع Gyro + Acc Board الذي تستخدمه. في حالتنا ، استخدمنا GY-521 لذلك قمنا بتنشيط هذا الخيار.
7. إذا قررت إضافة مستشعرات أخرى مثل مقياس الضغط الجوي أو مستشعر الموجات فوق الصوتية ، فكل ما عليك فعله هو "تنشيط" هذه المستشعرات هنا وسيتم تشغيلها.
8. التالي هو "دبوس الطنان" ، هناك ، تحتاج إلى تنشيط خيارات مؤشر الطيران (أول 3 منها)
9. افصل لوحة Arduino من وحدة التحكم في الطيران ثم قم بتوصيلها بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام USB. بمجرد الخروج من FC والاتصال بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، ستجد الأدوات وحدد نوع لوحة Arduino (في حالتنا Arduino Nano).
10. الآن ابحث عن "Serial Port" وقم بتنشيط منفذ COM الذي يتصل به Arduino Nano (حالتنا ، COM3) ، أخيرًا ، انقر فوق السهم وقم بتحميل الكود ، وانتظر حتى يتم نقل الرمز.
11. عند الانتهاء من التحميل ، قم بفك Arduino من USB ، وأدخله مرة أخرى في مكانه في لوحة FC ، وقم بتوصيل بطارية 5V بحيث يتم تشغيل FC بالكامل ، ثم انتظر حتى يصبح مؤشر LED الموجود على Arduino أحمر. هذا يعني أنه قد انتهى من التمهيد وأنه يمكنك توصيله بجهاز الكمبيوتر الخاص بك مرة أخرى. الآن ، ابحث عن مجلد Multiwii 2.4 ، ثم MultiwiiConfig ، وحدد موقع المجلد المتوافق مع نظام التشغيل الخاص بك. في حالتنا ، هو “application.windows64”.
12. ابدأ الآن تطبيق MultiwiiConf ، وهذا كل شيء! ستلاحظ على الفور كيفية تحريك FC ، وقيم بيانات مقياس التسارع والجيروسكوب على الشاشة ، ويظهر اتجاه FC الخاص بك في الجزء السفلي ، وفي هذه الواجهة ، يمكنك تغيير قيم PID وضبط رباعي الخاص بك إلى تطابق تفضيلاتك الشخصية. ويمكنك أيضًا تعيين أوضاع الطيران لبعض مواضع التبديل المساعدة في هذه الواجهة. كل ما عليك فعله الآن هو العثور على مكان لـ Arduino FC الخاص بك على الإطار وهو جاهز لضرب السماء.

الخطوة 4: الإطار

الآن ما عليك القيام به هو ضبط جميع الأجزاء على الإطار. يمكنك شراء إطار أو يمكنك صنعه في المنزل

الخطوة 5: تجميع المحركات وأجهزة التحكم في السرعة

• أول ما عليك القيام به هو حفر الثقوب في الإطار للمحركات ، وفقًا للمسافة بين فتحات المسامير في المحركات. سيكون من الجيد عمل ثقب آخر يسمح لمقطع المحرك وعموده بالتحرك بحرية.
• يوصى بتوصيل وحدات التحكم في السرعة في الجانب السفلي من الإطار لعدة أسباب تتعلق بوظيفة الطائرة بدون طيار. وتشمل هذه الأسباب ، من بين أمور أخرى ، أنها ستقوم "بتفريغ" الجانب العلوي من الطائرة بدون طيار حيث يجب إضافة مكونات أخرى.

الخطوة 6: إضافة وحدة التحكم في الرحلة والبطارية

• الآن قم بتجميع وحدة التحكم في الطيران المصنوعة منزليًا (مستقبل اردوينو) في وسط إطار الطائرة بدون طيار.
• يوصى بوضع قطعة إسفنجية صغيرة على الجانب السفلي من وحدة التحكم في الطيران لأنها تمتص الاهتزازات الصادرة عن المحركات وتقللها. وبالتالي ، ستكون طائرتك بدون طيار أكثر استقرارًا أثناء الطيران ، والاستقرار هو المفتاح لتحليق طائرة بدون طيار.
• أضف الآن بطارية ليبو إلى أسفل الإطار وتأكد من أن الطائرة بدون طيار متوازنة مع المركز.
• الآن طائرتك جاهزة للإقلاع

الخطوة 7: عمل جهاز الإرسال

• يعتمد الاتصال اللاسلكي لوحدة التحكم هذه على وحدة الإرسال والاستقبال NRF24L01 والتي إذا تم استخدامها مع هوائي مضخم يمكن أن يكون لها نطاق ثابت يصل إلى 700 متر في الفضاء المفتوح. يحتوي على 14 قناة ، 6 منها مدخلات تناظرية و 8 مدخلات رقمية.
• يحتوي على ذراعان للتحكم ، ومقياسان للجهد ، ومفتاحان للتبديل ، وستة أزرار بالإضافة إلى وحدة قياس داخلية تتكون من مقياس تسارع وجيروسكوب يمكن استخدامه أيضًا للتحكم في الأشياء بمجرد تحريك أو إمالة وحدة التحكم.

الخطوة 8: مخطط الدائرة

• عقل وحدة التحكم RC هذه هو Arduino Pro Mini الذي يتم تشغيله باستخدام بطاريتين LiPo ينتجان حوالي 7.4 فولت. يمكننا توصيلها مباشرة بدبوس RAW الخاص بـ Pro Mini الذي يحتوي على منظم جهد يعمل على تقليل الجهد إلى 5 فولت. لاحظ أن هناك إصدارين من Arduino Pro Mini ، مثل الإصدار الذي يعمل عند 5 فولت والآخر يعمل عند 3.3 فولت.
• من ناحية أخرى ، تحتاج الوحدة النمطية NRF24L01 بشدة إلى 3.3 فولت ويوصى بالحصول عليها من مصدر مخصص. لذلك نحتاج إلى استخدام منظم جهد 3.3 فولت متصل بالبطاريات وتحويل 7.4 فولت إلى 3.3 فولت. نحتاج أيضًا إلى استخدام مكثف فصل بجوار الوحدة مباشرةً من أجل الحفاظ على استقرار الجهد ، وبالتالي سيكون الاتصال اللاسلكي أكثر استقرارًا أيضًا. تتواصل الوحدة النمطية NRF24L01 مع Arduino باستخدام بروتوكول SPI ، بينما يستخدم مقياس التسارع والوحدة الجيروسكوبية MPU6050 بروتوكول I2C.
• يجب عليك لحام جميع الأجزاء معًا وفقًا للرسم التخطيطي. يمكنك تصميم وطباعة دائرة مما يسهل.

الخطوة 9: تشفير جهاز الإرسال

• لبرمجة لوحة Pro Mini ، نحتاج إلى واجهة USB إلى واجهة UART التسلسلية والتي يمكن توصيلها برأس البرمجة الموجود في الجانب العلوي من وحدة التحكم الخاصة بنا.
• ثم في قائمة أدوات Arduino IDE ، نحتاج إلى تحديد لوحة Arduino Pro أو Pro Mini ، وتحديد الإصدار المناسب من المعالج ، وتحديد المنفذ وتحديد طريقة البرمجة إلى "USBasp".
• إليك رمز Arduino الكامل لجهاز إرسال Arduino RC هذا
• قم بتحميله على اردوينو برو ميني.

الخطوة 10: تشفير جهاز الاستقبال

• إليك رمز جهاز استقبال بسيط حيث سنتلقى البيانات ونطبعها ببساطة على الشاشة التسلسلية حتى نعرف أن الاتصال يعمل بشكل صحيح. مرة أخرى ، نحتاج إلى تضمين مكتبة RF24 وتحديد الكائنات والهيكل بنفس الطريقة كما في رمز جهاز الإرسال. في قسم الإعداد عند تعريف الاتصال اللاسلكي ، نحتاج إلى استخدام نفس إعدادات جهاز الإرسال وتعيين الوحدة كجهاز استقبال باستخدام وظيفة radio.startListening ().
• تحميله إلى المتلقي

الخطوة 11: خلع الطائرة بدون طيار

• أولاً ، ضع طائرتك بدون طيار على الأرض وقم بإعدادها للتشغيل. احصل على جهاز التحكم في الرحلة ثم ابدأ رحلتك الأولى بعناية وأمان.
• ومع ذلك ، يوصى بشدة بخنق الطائرة بدون طيار ببطء. علاوة على ذلك ، وللمرة الأولى ، تأكد من الطيران على ارتفاع منخفض.
• آمل أن تساعدك هذه المقالة في بناء طائرة بدون طيار محلية الصنع.
• لا تنسى أن تحب هذا وتترك تعليقًا.