اصنع وتطير طائرة ذكية رخيصة الثمن يتم التحكم فيها بالهواتف الذكية: 8 خطوات

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

هل حلمت يومًا ببناء طائرة فلاير بارك بجهاز تحكم عن بعد <15 دولارًا يمكنك التحكم بها عن طريق هاتفك المحمول (تطبيق Android عبر شبكة WiFi) وتمنحك جرعة يومية من اندفاع الأدرينالين لمدة 15 دقيقة (مدة الطيران حوالي 15 دقيقة)؟ من هذه التعليمات لكم يا رفاق.. هذه الطائرة مستقرة جدًا وبطيئة الطيران لذا من السهل جدًا حتى على الأطفال الطيران بها.

بالحديث عن نطاق الطائرة … لقد حصلت على مدى 70 مترًا من LOS باستخدام هاتفي المحمول Moto G5S الذي يعمل كنقطة اتصال WiFi ووحدة تحكم عن بُعد. يتم عرض RSSI في الوقت الفعلي على تطبيق Android وإذا كانت الطائرة على وشك الخروج من النطاق (انخفض RSSI إلى أقل من -85 ديسيبل ميلي واط) فإن الهاتف المحمول يبدأ في الاهتزاز. إذا خرجت الطائرة عن نطاق نقطة وصول Wi-Fi من توقف المحرك لتوفير هبوط آمن. يتم أيضًا عرض جهد البطارية على تطبيق Android وإذا انخفض جهد البطارية إلى أقل من 3.7 فولت من بدء تشغيل الهاتف المحمول في الاهتزاز لتوفير ملاحظات للطيار للهبوط بالطائرة قبل استنزاف البطارية بالكامل. يتم التحكم في الطائرة بالكامل عن طريق الإيماءات ، مما يعني أنك إذا قمت بإمالة الهاتف المحمول إلى اليسار من انعطاف الطائرة يسارًا وعكس الاتجاه الأيمن. لذلك هنا ، أشارك تعليمات البناء خطوة بخطوة للطائرة الصغيرة التي يتم التحكم فيها بواسطة شبكة WiFi المستندة إلى ESP8266. يستغرق وقت البناء المطلوب لهذه الطائرة حوالي 5-6 ساعات ويتطلب مهارة لحام أساسية ، ومعرفة برمجية قليلة لـ ESP8266 باستخدام Arduino IDE وسيكون تناول فنجان من القهوة الساخنة أو البيرة المثلجة أمرًا رائعًا:).

الخطوة 1: الخطوة 1: قائمة المكونات والأدوات

قطع غيار الإلكترونيات: إذا كنت من هواة الإلكترونيات فستجد العديد من الأجزاء المدرجة أدناه في مخزونك

• عدد 2 محرك DC بدون قلب مع دعامة cw و ccw 5 دولار
• عدد 1 وحدة ESP-12 أو ESP-07 2 دولار
• عدد 1 3.7V 180mAH 20C بطارية ليبو -> 5 دولارات
• عدد 2 SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0.05 دولار
• 5 عدد 3.3 كيلو أوم 1/10 واط smd أو 1/4 واط من خلال مقاومات الثقب 0.05 دولار (3.3 كيلو إلى 10 كيلو أي مقاوم سيعمل)
• عدد 1 1N4007 smd أو من خلال الثقب الثنائي 0.02 دولار
• عدد 1 وحدة شاحن TP4056 1S 1A ليبو 0.06 دولار
• 2 ذكر و 1 أنثى موصل JST صغير 0.05 دولار

التكلفة الإجمالية ------ 13 دولارًا تقريبًا

الأجزاء الأخرى:

• 2-3 عدد. عصا الشواء
• عدد 1 50 سم × 50 سم 3 مم ورقة ديبرون أو أي ورقة رغوة جامدة 3 مم
• سلك العبور المعزول أحادي النواة
• محول Nodemcu أو CP2102 USB إلى UART كمبرمج لتحميل البرامج الثابتة إلى ESP8266
• شريط لاصق من نوع سكوتش
• صمغ ممتاز

الادوات المطلوبة:

• أدوات لحام الصف هواية
• شفرة جراحية مع حامل الشفرة
• مسدس الغراء الساخن
• مقياس
• كمبيوتر به Arduino IDE مع ESP8266 Arduino Core
• هاتف أندرويد

هذا كل ما نحتاجه … الآن نحن جميعًا على استعداد لبناء طائرة مجنونة يتم التحكم فيها عبر شبكة WiFi

الخطوة الثانية: الخطوة الثانية: فهم آلية التحكم

تستخدم هذه الطائرة الدفع التفاضلي للتحكم في الانعراج (التوجيه) والدفع الجماعي للميل (الصعود / الهبوط) والتحكم في سرعة الهواء وبالتالي لا حاجة إلى محرك سيرفو وهناك محركان رئيسيان فقط يعملان بالتيار المستمر يوفران الدفع والتحكم.

يوفر الشكل متعدد السطوح للجناح ثباتًا للفة ضد القوة الخارجية (عاصفة الرياح). إن تجنب المحرك المؤازر عن قصد على أسطح التحكم (المصعد ، الجنيح والدفة) يجعل تصميم الطائرة سهل البناء للغاية دون أي آلية تحكم معقدة ويقلل أيضًا من تكلفة البناء. للتحكم في الطائرة ، كل ما نحتاجه هو التحكم في الدفع لكل من محرك Coreless DC عن بُعد عبر شبكة WiFi باستخدام تطبيق Android الذي يعمل على الهاتف المحمول. فقط في حالة رغبة أي شخص في مراقبة تصميم هذه الطائرة في صورة ثلاثية الأبعاد ، فقد أرفقت لقطة شاشة Fusion 360 وملف stl هنا.. يمكنك استخدام عارض stl عبر الإنترنت للنظر إلى التصميم من أي زاوية عرض.. مرة أخرى إنه مجرد تصميم CAD للطائرة للتوثيق ، لا تحتاج إلى طابعة ثلاثية الأبعاد أو قاطع ليزر.. لذلك لا تقلق:)

الخطوة 3: الخطوة 3: رسم تخطيطي للتحكم بناءً على ESP8266

لنبدأ بفهم وظيفة كل مكون في التخطيطي ،

• ESP12e: يستقبل ESP8266 WiFi SoC حزم تحكم UDP من تطبيق Android ويتحكم في RPM للمحرك الأيسر والأيمن ، ويقيس جهد البطارية و RSSI لإشارة WiFi وإرسالها إلى تطبيق Android.
• تعمل الوحدة D1: ESP8266 بأمان بين 1.8V ~ 3.6V وفقًا لورقة البيانات الخاصة بها ، وبالتالي لا يمكن استخدام بطارية LiPo أحادية الخلية مباشرة لإمداد الطاقة ESP8266 ، لذا يلزم محول التنحي. تقليل وزن الدائرة وتعقيدها لقد استخدمت 1N4007 Diode لإسقاط جهد البطارية (4.2V ~ 3.7V) بمقدار 0.7V (قطع الجهد 1N4007) للحصول على الجهد في نطاق 3.5V ~ 3.0V والذي يستخدم كجهد إمداد ESP8266. أعرف طريقتها القبيحة للقيام بذلك ، لكنها تعمل بشكل جيد لهذه الطائرة.
• R1 و R2 و R3: هذه المقاومات الثلاثة هي الحد الأدنى المطلوب لإعداد ESP8266 كحد أدنى. R1 سحب دبوس CH_PD (EN) من ESP8266 لتمكينه. يكون دبوس RST الخاص بـ ESP8266 نشطًا منخفضًا ، لذا يقوم R2 بسحب دبوس RST الخاص بـ ESP8266 وإخراجه من وضع إعادة التعيين. وفقًا لورقة البيانات عند زيادة الطاقة ، يجب أن يكون دبوس GPIO15 الخاص بـ ESP8266 منخفضًا ، لذا يستخدم R3 لسحب GPIO15 من ESP8266.
• يستخدم R4 و R5: R4 و R5 لبوابة السحب لأسفل لـ T1 و T2 لتجنب أي مشغل خاطئ من mosfets (تشغيل المحرك) عند تشغيل ESP8266. (ملاحظة: قيم R1 إلى R5 المستخدمة في هذا المشروع هي 3.3Kohms ، ولكن أي مقاومة بين 1K إلى 10K ستعمل بسلاسة)
• T1 و T2: هذان نوعان من مجموعات الطاقة من قناة Si2302DS N (تصنيف 2.5 أمبير) يتحكمان في RPM للمحرك الأيسر والأيمن بواسطة PWM القادمة من GPIO4 و GPIO5 من ESP8266.
• L_MOTOR و R_MOTOR: هذه محركات 7mmx20mm 35000 RPM Coreless DC توفر الدفع التفاضلي لطائرة التحكم والتحكم. يوفر كل محرك دفع 30 جرامًا عند 3.7 فولت ويسحب تيار 700 مللي أمبير بسرعة.
• J1 و J2: هما موصل JST صغير يستخدم لوحدة ESP12e واتصال البطارية. يمكنك استخدام أي موصل يمكنه التعامل مع تيار 2Amp على الأقل.

(ملاحظة: أنا أفهم تمامًا أهمية فصل مكثف في تصميم دائرة الإشارة المختلطة ، لكنني تجنبت مكثفات الفصل في هذا المشروع لتجنب تعقيد الدائرة وعدد الأجزاء لأن جزء WiFi فقط من ESP8266 هو RF / التناظرية ووحدة ESP12e نفسها التي تحتوي على مكثفات الفصل اللازمة على اللوح. BTW بدون أي دائرة مكثف فصل خارجي تعمل بشكل جيد.)

يتم إرفاق تخطيطي المستقبل المستند إلى ESP12e مع اتصال البرمجة بتنسيق pdf بهذه الخطوة..

الخطوة 4: الخطوة 4: تجميع وحدة التحكم

يظهر الفيديو أعلاه مع التسمية التوضيحية خطوة بخطوة سجل الإنشاء لوحدة التحكم في جهاز الاستقبال المعتمد على ESP12e المصممة لهذا المشروع. لقد حاولت وضع المكونات حسب مهاراتي. يمكنك وضع المكونات حسب مهارتك من خلال التفكير في التخطيطي المعطى في الخطوة السابقة.

فقط موصلات SMD (Si2302DS) صغيرة جدًا وتحتاج إلى العناية أثناء اللحام. لدي هذه mosfets في مخزني لذلك استخدمتها. يمكنك استخدام أي موسفيت أكبر من حزمة TO92 مع Rdson <0.2ohms و Vgson 1.5Amps. (اقترح لي إذا وجدت هذا mosfet متاحًا بسهولة في السوق..) بمجرد أن يصبح هذا الجهاز جاهزًا ، فنحن جميعًا على استعداد لتحميل البرامج الثابتة لـ WiFi Plane إلى nodemcu هذه العملية التي تمت مناقشتها في الخطوة التالية.

الخطوة 5: الخطوة 5: إعداد البرنامج الثابت وتحميله ESP8266

تم تطوير البرنامج الثابت ESP8266 لهذا المشروع باستخدام Arduino IDE.

يمكن استخدام Nodemcu أو محول USBtoUART لتحميل البرامج الثابتة إلى ESP12e. في هذا المشروع ، أستخدم Nodemcu كمبرمج لتحميل البرامج الثابتة إلى ESP12e.

يظهر الفيديو أعلاه عملية خطوة بخطوة من نفسه..

هناك طريقتان لتحميل هذا البرنامج الثابت إلى ESP12e ،

1. استخدام المتعري nodemcu: إذا كنت تريد فقط استخدام ملف wifiplane_esp8266_esp12e.bin الثنائي المرفق بهذه الخطوة دون أي تعديل في البرامج الثابتة ، فهذه أفضل طريقة يجب اتباعها.

   • قم بتنزيل wifiplane_esp8266_esp12e.bin من مرفق هذه الخطوة.
   • قم بتنزيل nodemcu flasher repo من مستودع github الرسمي وفك ضغطه.
   • في المجلد الذي تم فك ضغطه ، انتقل إلى nodemcu-flasher-master / Win64 / Release وقم بتشغيل ESP8266Flasher.exe
   • افتح علامة تبويب التكوين لـ ESP8266Flasher وقم بتغيير مسار الملف الثنائي من INTERNAL: // NODEMCU إلى مسار wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • من اتباع الخطوات حسب الفيديو أعلاه….

2. استخدام Arduino IDE: إذا كنت ترغب في تعديل البرامج الثابتة (مثل SSID وكلمة المرور لشبكة WiFi - نقطة اتصال Android في هذه الحالة) فهذه هي أفضل طريقة يجب اتباعها.

   • قم بإعداد Arduino IDE لـ ESP8266 باتباع هذا Instructable الممتاز.
   • قم بتنزيل wifiplane_esp8266.ino من مرفق هذه الخطوة.
   • افتح Arduino IDE وانسخ الكود من wifiplane_esp8266.ino والصقه في Arduino IDE.
   • قم بتحرير SSID وكلمة المرور لشبكتك في الكود عن طريق تحرير السطرين التاليين. واتبع الخطوات حسب الفيديو أعلاه.
   • char ssid = "wifiplane" ؛ // شبكتك SSID (الاسم) char pass = "wifiplane1234" ؛ // كلمة مرور شبكتك (استخدمها لـ WPA ، أو استخدمها كمفتاح لـ WEP)

الخطوة 6: الخطوة 6: تجميع هيكل الطائرة

يظهر سجل إنشاء هيكل الطائرة خطوة بخطوة في الفيديو أعلاه.

لقد استخدمت قطعة من الرغوة مقاس 18 سم × 40 سم لهيكل الطائرة. تستخدم عصا الشواء لتوفير قوة إضافية لجسم الطائرة والجناح. في الصورة أعلاه ، يتم توفير خطة هيكل الطائرة ، ومع ذلك يمكنك تعديل الخطة حسب حاجتك من خلال مراعاة الديناميكا الهوائية الأساسية ووزن الطائرة فقط. من خلال النظر في إعداد الأجهزة الإلكترونية لهذه الطائرة ، فهي قادرة على الطيران بالطائرة التي يبلغ وزنها الأقصى حوالي 50 جرامًا. راجع للشغل مع هيكل الطائرة هذا وجميع الأجهزة الإلكترونية بما في ذلك وزن تحليق البطارية لهذه الطائرة هو 36 جرامًا.

موقع CG: لقد استخدمت قاعدة الإبهام العامة لـ CG من أجل انزلاق سلس … 20٪ -25٪ من طول الوتر بعيدًا عن الحافة الأمامية للجناح … مع إعداد CG هذا بمصعد مرتفع قليلاً ، ينزلق بدون دواسة الوقود ، وذبابة المستوى مع دواسة الوقود بنسبة 20-25٪ ومع الخانق الإضافي ، تبدأ في التسلق بسبب ارتفاع المصعد قليلاً …

إليك مقطع فيديو على موقع youtube لتصميمي للطائرة ذات الأجنحة الطائرة مع نفس الإلكترونيات لإلهامك لتجربة تصميمات مختلفة وأيضًا لإثبات أنه يمكن استخدام هذا الإعداد مع العديد من أنواع تصميم هيكل الطائرة.

الخطوة 7: الخطوة 7: إعداد واختبار تطبيق Android

تثبيت تطبيق Android:

تحتاج فقط إلى تنزيل ملف wifiplane.apk المرفق بهذه الخطوة على هاتفك الذكي وتحتاج إلى اتباع التعليمات وفقًا للفيديو أعلاه.

حول التطبيق ، تم تطوير تطبيق Android هذا باستخدام المعالجة لنظام Android.

التطبيق ليس حزمة موقعة ، لذا فأنت بحاجة إلى تمكين خيار مصدر غير معروف في إعداد هاتفك. يحتاج التطبيق فقط إلى حق الوصول إلى الهزاز وشبكة WiFi.

اختبار الطائرة قبل الرحلة باستخدام تطبيق Android: بمجرد تشغيل تطبيق Android وتشغيله على هاتفك الذكي ، راجع الفيديو أعلاه لمعرفة كيفية عمل التطبيق ومختلف الميزات الرائعة للتطبيق.. إذا كانت طائرتك تستجيب للتطبيق بنفس الطريقة كما في الفيديو أعلاه ، من رائعة … لقد صنعته …

الخطوة 8: الخطوة 8: حان وقت الطيران

جاهز للطيران؟ …

• ادخل إلى الميدان
• قم ببعض اختبار الانزلاق
• تغيير زاوية المصعد أو إضافة / إزالة الوزن على مقدمة الطائرة حتى الانزلاق بسلاسة …
• بمجرد انزلاقه بسلاسة ، يمكنك تشغيله على الطائرة وتطبيق ANDROID المفتوح
• إطلاق الطائرة يدويًا بثبات مع خنق 60٪ ضد الرياح
• بمجرد أن تصبح في الهواء ، يجب أن تطير بسهولة على مستوى ما بين 20٪ إلى 25٪ خنق