طائرة اردوينو بدون طيار مع نظام تحديد المواقع: 16 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

شرعنا في بناء طائرة بدون طيار رباعية المروحيات يتحكم فيها أردوينو ومستقرة ومزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع العودة إلى المنزل ، والانتقال للتنسيق ، ووظائف تثبيت نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). لقد افترضنا بسذاجة أن الجمع بين برامج Arduino الحالية والأسلاك لطائرة رباعية بدون GPS مع تلك الموجودة في نظام نقل GPS سيكون أمرًا سهلاً نسبيًا ويمكننا الانتقال بسرعة إلى مهام برمجة أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، كان لا بد من تغيير كمية مدهشة من أجل ربط هذين المشروعين ، وبالتالي انتهى بنا الأمر بصنع مروحية رباعية FPV مزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، دون أي وظائف إضافية.

لقد قمنا بتضمين إرشادات حول كيفية تكرار منتجنا إذا كنت سعيدًا بالطائرة الرباعية الأكثر محدودية.

لقد قمنا أيضًا بتضمين جميع الخطوات التي اتخذناها في طريقنا إلى طائرة كوادكوبتر أكثر استقلالية. إذا كنت تشعر بالراحة في الحفر بعمق في Arduino أو لديك بالفعل الكثير من الخبرة في Arduino وترغب في اتخاذ نقطة توقفنا كنقطة انطلاق لاستكشافك الخاص ، فإن Instructable هذا مناسب لك أيضًا.

هذا مشروع رائع لتتعلم شيئًا عن بناء وترميز Arduino بغض النظر عن مقدار خبرتك. أيضًا ، نأمل أن تبتعد بطائرة بدون طيار.

الإعداد على النحو التالي:

في قائمة المواد ، يلزم وجود أجزاء بدون علامة النجمة لكلا الهدفين.

الأجزاء التي تحمل علامة النجمة واحدة مطلوبة فقط للمشروع غير المكتمل لطائرة كوادكوبتر أكثر استقلالية.

الأجزاء التي تحتوي على علامتين نجميتين مطلوبة فقط للطائرة الرباعية الأكثر محدودية.

الخطوات المشتركة لكلا المشروعين ليس لها علامة بعد العنوان

الخطوات المطلوبة فقط للطائرة الرباعية غير المستقلة الأكثر محدودية تحتوي على "(Uno)" بعد العنوان.

الخطوات المطلوبة فقط للطائرة الرباعية المستقلة قيد التقدم لها "(ميجا)" بعد العنوان.

لبناء رباعي Uno-based ، اتبع الخطوات بالترتيب ، مع تخطي أي خطوات مع "(Mega)" بعد العنوان.

للعمل على رباعية المستندة إلى Mega ، اتبع الخطوات بالترتيب ، وتخطي أي خطوات مع "(Uno)" بعد العنوان.

الخطوة 1: اجمع المواد

عناصر:

1) إطار كوادكوبتر واحد (الإطار المحدد لا يهم على الأرجح) (15 دولارًا)

2) أربعة محركات بدون فرش بقدرة 2830 و 900 كيلوفولت (أو ما شابه ذلك) وأربع حزم ملحقات متصاعدة (4x $ 6 + 4x $ 4 = إجمالي 40 دولارًا)

3) أربعة 20A UBEC ESCs (4 × 10 دولارات = إجمالي 40 دولارًا)

4) لوحة توزيع طاقة واحدة (مع اتصال XT-60) (20 دولارًا)

5) بطارية LiPo واحدة 3 ثوانٍ ، 3000-5000 مللي أمبير في الساعة مع اتصال XT-60 (يتوافق 3000 مللي أمبير مع حوالي 20 دقيقة من وقت الرحلة) (25 دولارًا)

6) الكثير من المراوح (هذه تتكسر كثيرًا) (10 دولارات)

7) بطاقة أردوينو ميجا 2560 * واحدة (40 دولارًا)

8) واحد Arduino Uno R3 (20 دولارًا)

9) بطاقة Arduino Uno R3 ثانية ** (20 دولارًا)

10) One Arduino Ultimate GPS Shield (لست بحاجة إلى الدرع ، ولكن استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مختلف سيتطلب أسلاكًا مختلفة) (45 دولارًا)

11) جهازي إرسال واستقبال لاسلكيان HC-12 (2 × 5 دولارات = 10 دولارات)

12) واحد MPU- 6050 ، 6DOF (درجة الحرية) الدوران / مقياس التسارع (5 دولارات)

13) زوج واحد لجهاز الإرسال / الاستقبال من Turnigy 9x 2.4 جيجا هرتز ، 9 قنوات (70 دولارًا)

14) رؤوس أنثى Arduino (قابلة للتكديس) (20 دولارًا)

15) شاحن LiPo Battery Balance (ومحول 12V DC ، غير مضمن) (20 دولارًا)

17) USB A إلى B ذكر إلى سلك محول ذكر (5 دولارات)

17) شريط لاصق

18) أنابيب الانكماش

ادوات:

1) لحام الحديد

2) جندى

3) الايبوكسي البلاستيك

4) ولاعة

5) متجرد الأسلاك

6) مجموعة مفاتيح ألين

مكونات اختيارية لنقل فيديو FPV في الوقت الفعلي (مشاهدة الشخص الأول):

1) كاميرا FPV صغيرة (يرتبط هذا بالكاميرا الرخيصة جدًا وذات الجودة الرديئة التي استخدمناها ، يمكنك استبدال كاميرا أفضل) (20 دولارًا)

2) زوج جهاز إرسال / استقبال فيديو 5.6 جيجا هرتز (832 طرازًا مستخدمًا) (30 دولارًا)

3) بطارية LiPo بقوة 500 مللي أمبير في الساعة ، 3 ثوانٍ (11.1 فولت) (7 دولارات) (استخدمناها مع قابس الموز ، لكننا نوصي في وقت لاحق باستخدام البطارية المرتبطة ، حيث تحتوي على موصل متوافق مع جهاز الإرسال TS832 ، وبالتالي لا يوجد ' ر تتطلب لحام).

4) بطاريتان LiPo سعة 1000 مللي أمبير 2 ثانية (7.4 فولت) أو ما شابه (5 دولارات). عدد mAh ليس حرجًا طالما أنه أكثر من 1000mAh أو نحو ذلك. نفس العبارة المذكورة أعلاه تنطبق على نوع قابس إحدى البطاريتين. سيتم استخدام الآخر لتشغيل الشاشة ، لذلك سيتعين عليك اللحام بغض النظر عن السبب. ربما يكون من الأفضل الحصول على واحد مع قابس XT-60 لهذا (هذا ما فعلناه). رابط لهذا النوع موجود هنا: 1000mAh 2s (7.4V) LiPo مع قابس XT-60

5) شاشة LCD (اختياري) (15 دولارًا). يمكنك أيضًا استخدام محول AV-USB وبرنامج نسخ DVD لعرضه مباشرة على جهاز كمبيوتر محمول. يوفر هذا أيضًا خيار تسجيل الفيديو والصور ، بدلاً من مجرد مشاهدتها في الوقت الفعلي.

6) إذا اشتريت بطاريات بمقابس مختلفة عن تلك المرتبطة ، فقد تحتاج إلى محولات مناسبة. بغض النظر ، احصل على محول يتوافق مع قابس البطارية الذي يمد الشاشة بالطاقة. هنا مكان الحصول على محولات XT-60

* = فقط للمشروع الأكثر تقدمًا

** = للمشروع الأساسي فقط

التكاليف:

في حالة البدء من نقطة الصفر (ولكن باستخدام مكواة لحام ، إلخ …) ، لا يوجد نظام FPV: ~ 370 دولارًا

إذا كان لديك بالفعل جهاز إرسال / مستقبل RC وشاحن بطارية LiPo وبطارية LiPo: ~ 260 دولارًا

تكلفة نظام FPV: 80 دولار

الخطوة 2: تجميع الإطار

هذه الخطوة مباشرة إلى حد ما ، خاصة إذا كنت تستخدم نفس الإطار المعد مسبقًا الذي استخدمناه. ما عليك سوى استخدام البراغي المرفقة ووضع الإطار معًا كما هو موضح ، باستخدام مفتاح ألين أو مفك براغي مناسب لإطارك. تأكد من أن الذراعين من نفس اللون متجاورتين (كما في هذه الصورة) ، بحيث يكون للطائرة بدون طيار واجهة وخلفية واضحة. علاوة على ذلك ، تأكد من أن الجزء الطويل من اللوحة السفلية يبرز بين الأذرع ذات اللونين المعاكسين. يصبح هذا مهمًا لاحقًا.

الخطوة 3: Mount Motors و Connect Escs

الآن بعد أن تم تجميع الإطار ، أخرج المحركات الأربعة وملحقات التركيب الأربعة. يمكنك استخدام إما البراغي المضمنة في مجموعات التثبيت ، أو البراغي المتبقية من إطار كوادكوبتر لفك المحركات والتركيبات في مكانها. إذا قمت بشراء الحوامل التي ربطناها ، فستتلقى مكونين إضافيين ، في الصورة أعلاه. لقد كان لدينا أداء محرك جيد بدون هذه الأجزاء ، لذلك تركناها لتقليل الوزن.

بمجرد تثبيت المحركات في مكانها ، ضع لوحة توزيع الطاقة (PDB) فوق اللوحة العلوية لإطار كوادكوبتر. تأكد من توجيهه بحيث يشير موصل البطارية بين أذرع مختلفة الألوان (بالتوازي مع أحد الأجزاء الطويلة من اللوحة السفلية) ، كما في الصورة أعلاه.

يجب أن يكون لديك أيضًا أربعة مخاريط دافعة بخيوط أنثوية. ضع هذه جانبا الآن.

الآن اخرج ESCs الخاص بك. جانب واحد يخرج منه سلكان ، أحدهما أحمر والآخر أسود. لكل من ESCs الأربعة ، أدخل السلك الأحمر في الموصل الموجب على PDB والأسود في السالب. لاحظ أنه إذا كنت تستخدم PDB مختلفة ، فقد تتطلب هذه الخطوة لحام. قم الآن بتوصيل كل من الأسلاك الثلاثة الخارجة من كل محرك. في هذه المرحلة ، لا يهم أي سلك ESC تقوم بتوصيله بأي سلك محرك (طالما أنك تقوم بتوصيل جميع أسلاك ESC واحد مع نفس المحرك!) سوف تقوم بتصحيح أي قطبية عكسية لاحقًا. ليس خطيرًا إذا تم عكس الأسلاك ؛ ينتج عنه فقط دوران المحرك للخلف.

الخطوة 4: تحضير Arduino و Shield

ملاحظة قبل أن تبدأ

أولاً ، يمكنك اختيار لحام جميع الأسلاك معًا مباشرةً. ومع ذلك ، وجدنا أنه لا يقدر بثمن استخدام رؤوس الدبوس لأنها توفر قدرًا كبيرًا من المرونة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتكييف المشروع. ما يلي هو وصف لما فعلناه (ونوصي الآخرين بالقيام به).

تحضير اردوينو والدرع

أخرج Arduino Mega (أو Uno إذا كنت تقوم بعمل رباعي غير مستقل) ، ودرع GPS ، ورؤوس قابلة للتكديس. قم بلحام الطرف الذكري للرؤوس القابلة للتكديس في مكانها على درع GPS ، في صفوف المسامير الموازية للدبابيس الملحومة مسبقًا ، كما هو موضح في الصورة أعلاه. لحام أيضًا في رؤوس قابلة للتكديس على صف الدبوس المسمى 3V ، CD ،… RX. استخدم قاطع الأسلاك لقص الطول الزائد على المسامير البارزة من الأسفل. ضع رؤوس ذكور ذات قمم منحنية في كل هذه الرؤوس القابلة للتكديس. هذه هي الأشياء التي ستلحم بها الأسلاك لبقية المكونات.

قم بتوصيل درع GPS بالأعلى ، وتأكد من تطابق المسامير مع تلك الموجودة على Arduino (Mega أو Uno). لاحظ أنه في حالة استخدام Mega ، فسيظل الكثير من Arduino مكشوفًا بعد وضع الدرع في مكانه.

ضع شريطًا كهربائيًا في الجزء السفلي من Arduino ، بحيث يغطي جميع حاملي الدبوس المكشوفين ، لمنع أي دائرة كهربائية قصيرة حيث أن Arduino يستقر على PDB.

الخطوة 5: توصيل المكونات معًا ووضع البطارية (Uno)

المخطط أعلاه مطابق تقريبًا لذلك الذي صنعه Joop Brooking لأننا اعتمدنا بشكل كبير على تصميمنا.

* لاحظ أن هذا التخطيطي يفترض وجود درع GPS مركب بشكل صحيح ، وبالتالي لا يظهر GPS في هذا التخطيطي.

تم إعداد المخطط أعلاه باستخدام برنامج Fritzing ، والذي يوصى به بشدة خاصة للمخططات التي تتضمن Arduino. لقد استخدمنا في الغالب الأجزاء العامة التي يمكن تحريرها بمرونة ، حيث لم تكن أجزائنا بشكل عام في مكتبة الأجزاء المضمنة في Fritzing.

-تأكد من تبديل المفتاح الموجود على درع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى "الكتابة المباشرة".

- الآن قم بتوصيل جميع المكونات وفقًا للتخطيط أعلاه (باستثناء البطارية!) (ملاحظة مهمة حول أسلاك بيانات GPS أدناه).

- لاحظ أنك قمت بالفعل بتوصيل وحدات ESC بالمحركات و PDB ، لذلك تم الانتهاء من هذا الجزء من التخطيطي.

- علاوة على ذلك ، لاحظ أن بيانات GPS (الأسلاك الصفراء) تخرج من الدبابيس 0 و 1 على Arduino (وليس دبابيس Tx و Rx المنفصلة على GPS). هذا بسبب تكوينه على "الكتابة المباشرة" (انظر أدناه) ، فإن مخرجات GPS مباشرة إلى المنافذ التسلسلية للأجهزة على uno (الطرفان 0 و 1). يظهر هذا بشكل أوضح في الصورة الثانية أعلاه من الأسلاك الكاملة.

- عند توصيل جهاز استقبال RC ، ارجع إلى الصورة أعلاه. لاحظ أن أسلاك البيانات تنتقل إلى الصف العلوي ، بينما توجد Vin و Gnd في الصفين الثاني والثالث ، على التوالي (وفي العمود الثاني إلى الأبعد من المسامير).

- للقيام بتوصيل الأسلاك لجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 ، ومستقبل RC ، و 5 Vout من PDB إلى Vin في Arduino ، استخدمنا رؤوس قابلة للتكديس ، بينما بالنسبة للجيروسكوب ، قمنا بلحام الأسلاك مباشرة على اللوحة واستخدام أنابيب الانكماش الحراري حول جندى. يمكنك اختيار القيام بأي من المكونات ، ولكن يوصى باللحام مباشرة في الجيروسكوب لأنه يوفر مساحة مما يجعل الجزء الصغير أسهل في التركيب. يعد استخدام الرؤوس مقدارًا صغيرًا من العمل الإضافي مقدمًا ، ولكنه يوفر مزيدًا من المرونة. يعد لحام الأسلاك مباشرة اتصالًا أكثر أمانًا على المدى الطويل ، ومع ذلك يعني أن استخدام هذا المكون في مشروع آخر أكثر صعوبة. لاحظ أنه إذا استخدمت الرؤوس على درع GPS ، فلا يزال لديك قدر مناسب من المرونة بغض النظر عما تفعله. بشكل حاسم ، تأكد من أن أسلاك بيانات GPS في الدبابيس 0 و 1 على GPS سهلة الإزالة والاستبدال.

في نهاية مشروعنا ، لم نتمكن من تصميم طريقة جيدة لربط جميع مكوناتنا بالإطار. نظرًا للضغط الزمني لفئتنا ، فإن حلولنا تدور عمومًا حول شريط رغوي مزدوج الجوانب ، وشريط لاصق ، وشريط كهربائي ، وأربطة مضغوطة. نوصي بشدة بقضاء المزيد من الوقت في تصميم هياكل تثبيت مستقرة إذا كنت تخطط لهذا المشروع على المدى الطويل. مع كل ما قيل ، إذا كنت ترغب فقط في عمل نموذج أولي سريع ، فلا تتردد في اتباع عمليتنا. ومع ذلك ، تأكد من تركيب الجيروسكوب بإحكام. هذه هي الطريقة الوحيدة التي يعرف بها Arduino ما تفعله الطائرة الرباعية ، لذلك إذا تحركت في الرحلة ، فستواجه مشكلات.

مع توصيل كل شيء بالأسلاك ووضعه في مكانه ، اصطحب بطارية LiPo وحركها بين اللوحين العلوي والسفلي للإطار. تأكد من أن الموصل الخاص به يشير إلى نفس اتجاه موصل PDB ، وأنه في الواقع يمكنه الاتصال. استخدمنا الشريط اللاصق لتثبيت البطارية في مكانها (يعمل شريط الفيلكرو أيضًا ، ولكنه أكثر إزعاجًا من الشريط اللاصق). يعمل الشريط اللاصق جيدًا لأنه يمكن بسهولة استبدال البطارية أو إزالتها للشحن. ومع ذلك ، يجب أن تتأكد من أنك تقوم بربط البطارية بإحكام ، كما لو كانت البطارية تتحرك أثناء الطيران ، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث خلل خطير في توازن الطائرة بدون طيار. لا تقم بتوصيل البطارية بـ PDB حتى الآن.

الخطوة 6: توصيل المكونات معًا ووضع البطارية (ميجا)

تم إعداد المخطط أعلاه باستخدام برنامج Fritzing ، والذي يوصى به بشدة خاصة للمخططات التي تتضمن اردوينو. لقد استخدمنا في الغالب الأجزاء العامة ، حيث لم تكن أجزائنا بشكل عام في مكتبة الأجزاء المضمنة في Fritzing.

- لاحظ أن هذا التخطيطي يفترض وجود درع GPS مركب بشكل صحيح ، وبالتالي لا يظهر GPS في هذا التخطيطي.

- اقلب المفتاح الموجود على جهاز Mega 2560 إلى "Soft Serial".

- الآن قم بتوصيل جميع المكونات وفقًا للتخطيطي أعلاه (باستثناء البطارية!)

- لاحظ أنك قمت بالفعل بتوصيل وحدات ESC بالمحركات و PDB ، لذلك تم الانتهاء من هذا الجزء من التخطيطي.

- توجد كبلات العبور من Pin 8 إلى Rx و Pin 7 إلى Tx لأنه (على عكس Uno ، الذي تم صنع هذا الدرع من أجله) ، يفتقر الضخم إلى جهاز استقبال وإرسال غير متزامن عالمي (UART) على المسامير 7 و 8 ، وبالتالي علينا استخدام دبابيس تسلسلية للأجهزة. هناك المزيد من الأسباب التي تجعلنا نحتاج إلى دبابيس تسلسلية للأجهزة ، والتي تمت مناقشتها لاحقًا.

- عند توصيل جهاز استقبال RC ، ارجع إلى الصورة أعلاه. لاحظ أن أسلاك البيانات تنتقل إلى الصف العلوي ، بينما يوجد Vin و Gnd في الصفين الثاني والثالث ، على التوالي (وفي العمود الثاني إلى الأبعد من المسامير).

- لعمل الأسلاك لجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 ، ومستقبل RC ، و 5 Vout من PDB إلى Vin في Arduino ، استخدمنا رؤوس قابلة للتكديس ، بينما بالنسبة للجيروسكوب ، قمنا بلحام الأسلاك مباشرة وباستخدام أنابيب الانكماش الحراري حول اللحام. يمكنك اختيار القيام بأي من المكونات. يعد استخدام الرؤوس مقدارًا صغيرًا من العمل الإضافي مقدمًا ، ولكنه يوفر مزيدًا من المرونة. يعد لحام الأسلاك مباشرة اتصالًا أكثر أمانًا على المدى الطويل ، ومع ذلك يعني أن استخدام هذا المكون في مشروع آخر أكثر صعوبة. لاحظ أنه إذا استخدمت الرؤوس على درع GPS ، فلا يزال لديك قدر مناسب من المرونة بغض النظر عما تفعله.

في نهاية مشروعنا ، لم نتمكن من تصميم طريقة جيدة لربط جميع مكوناتنا بالإطار. نظرًا للضغط الزمني لفئتنا ، فإن حلولنا تدور عمومًا حول شريط رغوي مزدوج الجوانب ، وشريط لاصق ، وشريط كهربائي ، وأربطة مضغوطة. نوصي بشدة بقضاء المزيد من الوقت في تصميم هياكل تثبيت مستقرة إذا كنت تخطط لهذا المشروع على المدى الطويل. مع كل ما قيل ، إذا كنت ترغب فقط في عمل نموذج أولي سريع ، فلا تتردد في اتباع عمليتنا. ومع ذلك ، تأكد من تركيب الجيروسكوب بإحكام. هذه هي الطريقة الوحيدة التي يعرف بها Arduino ما تفعله الطائرة الرباعية ، لذلك إذا تحركت في الرحلة ، فستواجه مشكلات.

مع توصيل كل شيء بالأسلاك ووضعه في مكانه ، اصطحب بطارية LiPo وحركها بين اللوحين العلوي والسفلي للإطار. تأكد من أن الموصل الخاص به يشير إلى نفس اتجاه موصل PDB ، وأنه في الواقع يمكنه الاتصال. استخدمنا الشريط اللاصق لتثبيت البطارية في مكانها (يعمل شريط الفيلكرو أيضًا ، ولكنه أكثر إزعاجًا من الشريط اللاصق). يعمل الشريط اللاصق جيدًا لأنه يمكن بسهولة استبدال البطارية أو إزالتها للشحن. ومع ذلك ، يجب أن تتأكد من أنك تقوم بربط البطارية بإحكام ، كما لو كانت البطارية تتحرك أثناء الطيران ، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث خلل خطير في توازن الطائرة بدون طيار. لا تقم بتوصيل البطارية بـ PDB حتى الآن.

الخطوة 7: ربط جهاز الاستقبال

خذ مستقبل RC وقم بتوصيله مؤقتًا بمصدر طاقة 5 فولت (إما عن طريق تشغيل Arduino باستخدام USB أو 9V أو بمصدر طاقة منفصل. لا تقم بتوصيل LiPo بـ Arduino حتى الآن). خذ دبوس الربط الذي يأتي مع مستقبل RC وضعه على دبابيس BIND على جهاز الاستقبال. بالتناوب ، قم باختصار الدبابيس العلوية والسفلية في عمود BIND كما هو موضح في الصورة أعلاه. يجب أن يومض ضوء أحمر بسرعة على جهاز الاستقبال. الآن خذ وحدة التحكم واضغط على الزر الموجود في الخلف أثناء إيقاف تشغيله ، كما هو موضح أعلاه. مع الضغط على الزر ، قم بتشغيل وحدة التحكم. الآن يجب أن يتحول الضوء الوامض على جهاز الاستقبال إلى ثابت. المتلقي ملزم. قم بإزالة كابل الربط. إذا كنت تستخدم مصدر طاقة مختلفًا ، فأعد توصيل جهاز الاستقبال بجهد 5 فولت من Arduino.

الخطوة 8: (اختياري) قم بتوصيل الأسلاك معًا وقم بتركيب نظام كاميرا FPV

أولاً ، قم بتوصيل محول XT-60 معًا بأسلاك الطاقة والأرض على الشاشة. قد تختلف هذه من شاشة إلى أخرى ، لكن الطاقة ستكون دائمًا حمراء ، والأرض دائمًا سوداء. الآن أدخل المحول بأسلاك ملحومة في LiPo سعة 1000 مللي أمبير مع قابس XT-60. يجب أن يتم تشغيل الشاشة بخلفية زرقاء (عادة). هذه أصعب خطوة!

الآن ثبت الهوائيات على جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال.

قم بتوصيل جهاز ليبو 500mAh الصغير بجهاز الإرسال. الدبوس الموجود في أقصى اليمين (أسفل الهوائي مباشرة) هو أرضي (V_) للبطارية ، والدبوس التالي على اليسار هو V +. يأتون من الأسلاك الثلاثة التي تذهب إلى الكاميرا. يجب أن تأتي الكاميرا الخاصة بك مع ثلاثة قابس واحد يلائم جهاز الإرسال. تأكد من وجود سلك البيانات الأصفر في المنتصف. إذا استخدمت البطاريات التي ربطناها بمقابس مخصصة لهذا الغرض ، فلن تتطلب هذه الخطوة أي لحام.

أخيرًا ، قم بتوصيل بطاريتك الأخرى بقوة 1000 مللي أمبير في الساعة بسلك مخرج التيار المباشر الذي يأتي مع جهاز الاستقبال الخاص بك ، وقم بتوصيله بمنفذ DC في جهاز الاستقبال الخاص بك. أخيرًا ، قم بتوصيل الطرف الأسود من كبل AVin الذي يأتي مع جهاز الاستقبال الخاص بك بمنفذ AVin على جهاز الاستقبال الخاص بك ، والطرف الآخر (الأصفر ، الأنثوي) بطرف الذكر الأصفر لكابل AVin في شاشتك.

في هذه المرحلة ، يجب أن تكون قادرًا على رؤية عرض الكاميرا على الشاشة. إذا لم تتمكن من ذلك ، فتأكد من تشغيل كل من جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال (يجب أن ترى أرقامًا على شاشاتهم الصغيرة) وأنهما على نفس القناة (استخدمنا القناة 11 لكليهما وحققنا نجاحًا جيدًا). علاوة على ذلك ، قد تحتاج إلى تغيير القناة على الشاشة.

قم بتركيب المكونات على الإطار.

بمجرد الانتهاء من الإعداد ، افصل البطاريات حتى تصبح جاهزًا للطيران.

الخطوة 9: إعداد استقبال بيانات GPS

قم بتوصيل Arduino الثاني بجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 الثاني كما هو موضح في المخطط أعلاه ، مع الأخذ في الاعتبار أن الإعداد سيتم تشغيله فقط كما هو معروض إذا تم توصيله بجهاز كمبيوتر. قم بتنزيل رمز جهاز الإرسال والاستقبال المقدم ، وافتح الشاشة التسلسلية على 9600 باود.

في حالة استخدام الإعداد الأساسي ، يجب أن تبدأ في تلقي جمل GPS إذا تم تشغيل درع GPS الخاص بك وتوصيله بشكل صحيح بجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 الآخر (وإذا كان المفتاح الموجود على الدرع في وضع "الكتابة المباشرة").

مع Mega ، تأكد من تشغيل المفتاح "Soft Serial".

الخطوة 10: تنفيذ كود الإعداد (Uno)

هذا الرمز مطابق لذلك الذي استخدمه Joop Brokking في برنامج Arduino quadcopter التعليمي ، وهو يستحق كل التقدير لكتابته.

مع فصل البطارية ، استخدم سلك USB لتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بـ Arduino ، وتحميل رمز الإعداد المرفق. قم بتشغيل جهاز الإرسال RC الخاص بك. افتح الشاشة التسلسلية على 57600 باود واتبع التعليمات.

الأخطاء الشائعة:

إذا فشل تحميل الرمز ، فتأكد من فصل الدبابيس 0 و 1 على درع UNO / GPS.هذا هو نفس منفذ الأجهزة الذي يستخدمه الجهاز للتواصل مع الكمبيوتر ، لذلك يجب أن يكون مجانيًا.

إذا تخطى الرمز من خلال مجموعة من الخطوات دفعة واحدة ، فتحقق من أن مفتاح GPS الخاص بك في وضع "الكتابة المباشرة".

إذا لم يتم اكتشاف جهاز استقبال ، فتأكد من وجود ضوء أحمر ثابت (لكن خافت) على جهاز الاستقبال عند تشغيل جهاز الإرسال. إذا كان الأمر كذلك ، تحقق من الأسلاك.

إذا لم يتم اكتشاف الجيروسكوب ، فقد يكون ذلك بسبب تلف الجيروسكوب أو إذا كان لديك نوع مختلف من الجيروسكوب عن ذلك الذي تم تصميم الكود للكتابة إليه.

الخطوة 11: تنفيذ كود الإعداد (ميجا)

هذا الرمز مطابق لذلك الذي استخدمه Joop Brokking في برنامج Arduino quadcopter التعليمي ، وهو يستحق كل التقدير لكتابته. لقد قمنا ببساطة بتكييف الأسلاك الخاصة بـ Mega بحيث تتوافق مدخلات جهاز الاستقبال مع دبابيس Pin Change Interrupt الصحيحة.

مع فصل البطارية ، استخدم سلك USB لتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بـ Arduino ، وتحميل رمز الإعداد المرفق. افتح الشاشة التسلسلية على 57600 باود واتبع التعليمات.

الخطوة 12: معايرة ESCs (Uno)

مرة أخرى ، هذا الرمز مطابق لرمز Joop Brokking. تم إجراء جميع التعديلات في محاولة لدمج GPS و Arduino ويمكن العثور عليها لاحقًا ، في وصف بناء كوادكوبتر أكثر تقدمًا.

قم بتحميل رمز معايرة ESC المرفق. على الشاشة التسلسلية ، اكتب الحرف "r" واضغط على رجوع. يجب أن تبدأ في رؤية قيم وحدة تحكم RC في الوقت الحقيقي المدرجة. تحقق من أنها تختلف من 1000 إلى 2000 في أقصى درجات الخانق ، واللف ، والانعراج. ثم اكتب "أ" واضغط على رجوع. اترك معايرة الدوران ، ثم تحقق من أن الدوران يسجل حركة الرباعية. الآن قم بشحن اردوينو من الكمبيوتر ، وادفع الخانق على طول الطريق لأعلى على وحدة التحكم ، وقم بتوصيل البطارية. يجب أن تقوم وحدات ESC بتدوير أطنان طنين مختلفة (ولكن قد يختلف هذا اعتمادًا على ESC والبرامج الثابتة الخاصة به). ادفع الخانق لأسفل بالكامل. يجب أن تصدر ESCs أصوات تنبيه منخفضة ، ثم تصمت. افصل البطارية.

اختياريًا ، يمكنك في هذه المرحلة استخدام الأقماع المرفقة مع حزم ملحقات تركيب المحرك الخاص بك لربط المروحة بإحكام. ثم أدخل الأرقام من 1 إلى 4 على الشاشة التسلسلية لتشغيل المحركات من 1 إلى 4 على التوالي ، بأدنى طاقة. سيقوم البرنامج بتسجيل مقدار الاهتزاز بسبب عدم توازن الدعائم. يمكنك محاولة علاج ذلك عن طريق إضافة كميات صغيرة من الشريط اللاصق إلى جانب أو الجانب الآخر من الدعائم. وجدنا أنه يمكننا الحصول على طيران جيد بدون هذه الخطوة ، ولكن ربما أقل كفاءة قليلاً وبصوت أعلى مما لو قمنا بموازنة الدعائم.

الخطوة 13: معايرة ESCs (ميجا)

هذا الرمز مشابه جدًا لرمز Brokking ، ومع ذلك قمنا بتكييفه (والأسلاك المقابلة) للعمل مع Mega.

قم بتحميل رمز معايرة ESC المرفق. على الشاشة التسلسلية ، اكتب الحرف "r" واضغط على رجوع. يجب أن تبدأ في رؤية قيم وحدة تحكم RC في الوقت الحقيقي المدرجة. تحقق من أنها تختلف من 1000 إلى 2000 في أقصى درجات الخانق ، واللف ، والانعراج.

ثم اكتب "أ" واضغط على رجوع. اترك معايرة الدوران ، ثم تحقق من أن الدوران يسجل حركة الرباعية.

الآن قم بشحن اردوينو من الكمبيوتر ، وادفع الخانق على طول الطريق لأعلى على وحدة التحكم ، وقم بتوصيل البطارية. يجب أن تصدر وحدات التحكم الإلكترونية (ESC) ثلاثة أصوات تنبيه منخفضة متبوعة بصوت عالٍ (ولكن قد يختلف هذا اعتمادًا على ESC والبرامج الثابتة الخاصة به). ادفع الخانق لأسفل بالكامل. افصل البطارية.

كانت التغييرات التي أجريناها على هذا الرمز هي التبديل من استخدام PORTD لدبابيس ESC إلى استخدام PORTA ثم تغيير البايتات المكتوبة على هذه المنافذ بحيث نقوم بتنشيط المسامير المناسبة كما هو موضح في مخطط الأسلاك. هذا التغيير لأن دبابيس تسجيل PORTD ليست في نفس الموقع على Mega كما هو الحال في Uno. لم نتمكن من اختبار هذا الرمز بشكل كامل لأننا كنا نعمل مع Mega قديمة خارج العلامة التجارية التي كان متجر مدرستنا بها. هذا يعني أنه لسبب ما لم تكن جميع دبابيس تسجيل PORTA قادرة على تنشيط ESCs بشكل صحيح. واجهنا أيضًا مشكلة في استخدام عامل التشغيل أو يساوي (| =) في بعض كود الاختبار الخاص بنا. نحن غير متأكدين من سبب تسبب ذلك في حدوث مشكلات عند كتابة وحدات البايت لضبط جهد طرف ESC ، لذلك قمنا بتعديل كود Brooking بأقل قدر ممكن. نعتقد أن هذا الرمز قريب جدًا من الوظيفة ، ولكن قد تختلف المسافة المقطوعة.

الخطوة 14: احصل على Airborne !! (أونو)

ومرة أخرى ، هذا الجزء الثالث من الشفرة العبقرية هو عمل Joop Brokking. التعديلات على كل هذه الأجزاء الثلاثة من التعليمات البرمجية موجودة فقط في محاولتنا دمج بيانات GPS في Arduino.

مع تثبيت المراوح الخاصة بك بإحكام على الإطار وجميع المكونات مربوطة أو مسجلة أو مثبتة بطريقة أخرى ، قم بتحميل رمز وحدة التحكم في الرحلة إلى Arduino الخاص بك ، ثم افصل Arduino من جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

اصطحب المروحية الرباعية إلى الخارج ، وقم بتوصيل البطارية وتشغيل جهاز الإرسال. اختياريًا ، قم بإحضار جهاز كمبيوتر محمول متصل بإعداد استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص بك بالإضافة إلى إعداد ومراقبة استقبال الفيديو. قم بتحميل رمز جهاز الإرسال والاستقبال على Arduino الأرضي الخاص بك ، وافتح الشاشة التسلسلية على 9600 باود وشاهد بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

أنت الآن جاهز للطيران. اضغط على دواسة الوقود لأسفل والانعراج إلى اليسار لتسليح المروحية الرباعية ، ثم ارفع الخانق برفق لتحوم. ابدأ بالطيران على ارتفاع منخفض على الأرض وفوق الأسطح الناعمة مثل العشب حتى تشعر بالراحة.

شاهد الفيديو المضمن لنا ونحن نطير بحماس في المرة الأولى التي تمكنا فيها من تشغيل الطائرة بدون طيار ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في وقت واحد.

الخطوة 15: احصل على Airborne !! (ميجا)

نظرًا لانتهاكنا مع رمز معايرة ESC الخاص بـ Mega ، لم نتمكن أبدًا من إنشاء رمز وحدة التحكم في الطيران لهذه اللوحة. إذا وصلت إلى هذه النقطة ، فأنا أتخيل أنك قد عبثت على الأقل برمز معايرة ESC لجعله يعمل مع Mega. لذلك ، من المحتمل أن تضطر إلى إجراء تعديلات مماثلة على رمز وحدة التحكم في الرحلة كما فعلت في الخطوة الأخيرة. إذا كان رمز معايرة ESC الخاص بـ Mega يعمل بطريقة سحرية دون أي تعديلات أخرى ، فلا يوجد سوى عدد قليل من الأشياء التي سيتعين عليك القيام بها في كود المخزون لجعله يعمل في هذه الخطوة. ستحتاج أولاً إلى المرور واستبدال جميع مثيلات PORTD بـ PORTA. أيضًا ، لا تنس تغيير DDRD إلى DDRA. بعد ذلك ، ستحتاج إلى تغيير جميع البايتات التي تتم كتابتها في سجل PORTA بحيث يتم تنشيط المسامير المناسبة. للقيام بذلك ، استخدم البايت B11000011 لضبط الدبابيس على ارتفاع و B00111100 لضبط الدبابيس على منخفضة. حظًا سعيدًا ، ويرجى إخبارنا إذا نجحت في الطيران باستخدام ميجا!

الخطوة 16: كيف وصلنا إلى ما نحن عليه حاليًا من خلال التصميم الضخم

كان هذا المشروع تجربة تعليمية هائلة بالنسبة لنا كمبتدئين في هواية Arduino والإلكترونيات. لذلك ، على الرغم من أننا سنقوم بتضمين ملحمة كل ما واجهناه أثناء محاولة GPS لتمكين كود Joop Brokking. نظرًا لأن كود Brokking شامل للغاية وأكثر تعقيدًا من أي شيء نكتبه ، فقد قررنا تعديله بأقل قدر ممكن. حاولنا الحصول على درع GPS لإرسال البيانات إلى Arduino ثم جعل Arduino يرسل هذه المعلومات إلينا عبر جهاز الإرسال والاستقبال HC12 دون تعديل رمز الرحلة أو الأسلاك بأي شكل من الأشكال. بعد النظر في المخططات والأسلاك الخاصة بـ Arduino Uno لمعرفة المسامير المتاحة ، قمنا بتغيير رمز جهاز الإرسال والاستقبال GPS الذي كنا نستخدمه للتغلب على التصميم الحالي. ثم اختبرناها للتأكد من أن كل شيء يعمل. في هذه المرحلة ، بدت الأمور واعدة.

كانت الخطوة التالية هي دمج الكود الذي قمنا بتعديله واختباره للتو باستخدام وحدة التحكم في الطيران في Brokking. لم يكن هذا صعبًا للغاية ، لكن سرعان ما واجهنا خطأ. تعتمد وحدة التحكم في الطيران في Brokking على مكتبات Arduino Wire و EEPROM بينما كان رمز GPS الخاص بنا يستخدم كلاً من مكتبة البرامج التسلسلية ومكتبة Arduino GPS. نظرًا لأن مكتبة Wire تشير إلى مكتبة Software Serial ، فقد واجهنا خطأ حيث لا يمكن ترجمة الشفرة نظرًا لوجود "تعريفات متعددة لـ _vector 3_" ، مهما كان ذلك يعني. بعد البحث في Google والبحث في المكتبات ، أدركنا في النهاية أن تعارض المكتبة هذا جعل من المستحيل استخدام هذه الأجزاء من التعليمات البرمجية معًا. لذلك ، ذهبنا للبحث عن بدائل.

ما توصلنا إليه هو أن المجموعة الوحيدة من المكتبات التي لم تلقي بالخطأ كانت تقوم بتحويل مكتبة GPS القياسية إلى neoGPS ثم استخدام AltSoftSerial بدلاً من Software Serial. نجح هذا المزيج ، ومع ذلك ، لا يمكن لـ AltSoftSerial العمل إلا مع دبابيس محددة ، والتي لم تكن متوفرة في تصميمنا. هذا ما يقودنا إلى استخدام ميجا. يحتوي Arduino Megas على العديد من المنافذ التسلسلية للأجهزة ، مما يعني أنه يمكننا تجاوز تعارض المكتبة هذا من خلال عدم الحاجة إلى فتح منافذ تسلسلية للبرامج على الإطلاق.

ومع ذلك ، عندما بدأنا في استخدام Mega ، أدركنا بسرعة أن تكوين الدبوس كان مختلفًا. الدبابيس الموجودة على Uno التي لها مقاطعات مختلفة في Mega. وبالمثل ، كانت دبابيس SDA و SCL في مواقع مختلفة. بعد دراسة المخططات الدبوسية لكل نوع من أنواع Arduino ، والتحقق من السجلات التي تم استدعاؤها في الكود ، تمكنا من تشغيل رمز إعداد الرحلة مع الحد الأدنى فقط من إعادة الأسلاك وعدم وجود تغييرات في البرامج.

رمز معايرة ESC هو المكان الذي بدأنا فيه مواجهة المشاكل. لقد تطرقنا إلى هذا لفترة وجيزة من قبل ، ولكن في الأساس يستخدم الكود سجلات الدبوس لتنظيم المسامير المستخدمة للتحكم في ESCs. هذا يجعل قراءة الكود أصعب من استخدام دالة pinMode () القياسية ؛ ومع ذلك ، فإنه يجعل الكود يعمل بشكل أسرع وينشط الدبابيس في وقت واحد. هذا مهم لأن رمز الرحلة يعمل في حلقة زمنية محددة بعناية. نظرًا لاختلافات رقم التعريف الشخصي بين Arduinos ، قررنا استخدام سجل المنفذ A على Mega. ومع ذلك ، في الاختبار الذي أجريناه ، لم تعطنا جميع المسامير نفس جهد الخرج عندما يُطلب منها تشغيل عالية. كان خرج بعض المسامير حوالي 4.90 فولت والبعض الآخر أعطانا ما يقرب من 4.95 فولت. من الواضح أن ESC لدينا صعب إلى حد ما ، وبالتالي لن يعملوا بشكل صحيح إلا عندما استخدمنا المسامير ذات الجهد العالي. أجبرنا هذا بعد ذلك على تغيير البايتات التي كتبناها لتسجيل A بحيث كنا نتحدث إلى الدبابيس الصحيحة. يوجد المزيد من المعلومات حول هذا الموضوع في قسم معايرة ESC.

هذا هو ما وصلنا إليه في هذا الجزء من المشروع. عندما ذهبنا لاختبار رمز معايرة ESC المعدل ، تم اختصار شيء وفقدنا التواصل مع Arduino. لقد كنا في حيرة شديدة من هذا لأننا لم نقم بتغيير أي من الأسلاك. أجبرنا هذا على التراجع وإدراك أنه لم يكن لدينا سوى يومين للحصول على طائرة بدون طيار بعد أسابيع من محاولة تركيب القطع غير المتوافقة معًا. هذا هو السبب في أننا تراجعنا وأنشأنا مشروعًا أبسط باستخدام Uno. ومع ذلك ، ما زلنا نعتقد أن نهجنا يقترب من العمل مع Mega مع مزيد من الوقت.

هدفنا هو أن يكون هذا الشرح للعقبات التي واجهناها مفيدًا لك إذا كنت تعمل على تعديل كود Brokking. لم تتح لنا الفرصة أبدًا لمحاولة ترميز أي ميزات تحكم مستقلة تعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). هذا شيء ستحتاج إلى اكتشافه بعد إنشاء طائرة بدون طيار عاملة باستخدام Mega. ومع ذلك ، من بعض الأبحاث الأولية في Google ، يبدو أن تنفيذ مرشح Kalman قد يكون الطريقة الأكثر استقرارًا ودقة لتحديد الموقع أثناء الطيران. نقترح أن تقوم بالبحث قليلاً حول كيفية قيام هذه الخوارزمية بتحسين تقديرات الحالة. بخلاف ذلك ، حظًا سعيدًا وأخبرنا إذا وصلت إلى أبعد مما كنا قادرين على ذلك!