مسجل بيانات الرحلة RC / الصندوق الأسود: 8 خطوات (بالصور)

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

في هذا الدليل ، سأقوم ببناء مسجل بيانات قتال قائم على اردوينو لمركبات RC ، وتحديداً طائرات RC. سأستخدم وحدة UBlox Neo 6m GPS متصلة بـ arduino pro mini ودرع بطاقة SD لتسجيل البيانات. سيقوم هذا المشروع بتسجيل خطوط الطول والعرض والسرعة والارتفاع والبطارية من بين أشياء أخرى. سيتم إثراء هذه البيانات للحصول على تجربة مشاهدة أفضل باستخدام Google Earth Pro.

الخطوة 1: الأدوات والأجزاء

القطع

• وحدة Ublox NEO 6m GPS: ebay / amazon
• وحدة بطاقة Micro SD: ebay / amazon
• بطاقة Micro SD (سرعة عالية أو سعة غير ضرورية): أمازون
• اردوينو برو ميني: ايباي / امازون
• مبرمج FTDI والكابل المقابل: ebay / amazon
• بيرفبورد: موقع ئي باي / أمازون
• سلك ربط: موقع ئي باي / أمازون
• دبابيس الرأس: ebay / amazon
• الصمام الثنائي المعدل: ebay / amazon
• 2x 1 كيلو أوم المقاوم: ebay / amazon
• 1500 ميكرون كرتون

أدوات

• لحام الحديد ولحام
• مسدس الغراء الساخن
• كمبيوتر محمول أو كمبيوتر
• المتر المتعدد (ليس ضروريًا تمامًا ولكنه مفيد بشكل لا يصدق)
• يد المساعدة (مرة أخرى ليست ضرورية ولكنها مفيدة)
• سكين حرفة

اختياري

• العناصر المستخدمة للنماذج الأولية ليست ضرورية ولكنها مفيدة للغاية
• اللوح
• اردوينو اونو
• أسلاك العبور

الخطوة الثانية: النظرية والتخطيط

عقل الجهاز هو Arduino pro mini ، يتم تشغيله من مركبات RC (في حالتي طائرة) منفذ توازن بطارية Li-Po. لدي هذا الإعداد لبطارية 2 ثانية ولكن يمكن تغييرها بسهولة لتلائم أحجام البطاريات الأخرى.

هذه القطعة غير مكتملة ، وسوف أقوم بتحديث هذه التعليمات عند اكتمال قراءة سطح التحكم

سيكون Servo1 هو محرك Elevon للطائرات الخاصة بي بينما ستكون المؤازرة 2 هي ناتج مضاعفات وحدة التحكم في الطيران

تستقبل وحدة GPS البيانات من أقمار GPS الصناعية في شكل سلاسل NMEA. تحتوي هذه السلسلة على معلومات الموقع ولكن أيضًا الوقت المحدد والسرعة والعنوان والارتفاع والكثير من البيانات المفيدة الأخرى. بمجرد تلقي سلسلة ، يتم استخراج المعلومات المفيدة لهذا المشروع باستخدام مكتبة أكواد TinyGPS.

ستتم كتابة هذه البيانات جنبًا إلى جنب مع جهد البطارية وموضع الارتفاع على بطاقة SD بمعدل 1 هرتز. تمت كتابة هذه البيانات بتنسيق CSV (قيمة مفصولة بفواصل) وسيتم تفسيرها باستخدام خرائط Google لرسم مسار رحلة.

الخطوة 3: النمذجة

ملاحظة: اتصالات وحدة GPS غير موضحة أعلاه. GPS سلكي على النحو التالي:

GND إلى أرض اردوينو

VCC إلى Arduino 5V

RX إلى Arduino digital pin 3

TX إلى Arduino digital pin 2

لاختبار أن جميع المكونات تعمل بشكل صحيح ، من الأفضل أن تبدأ بوضع كل شيء على لوح التجارب لأنك لا تريد أن تكتشف فقط بعد تجميع كل شيء أن لديك جزءًا معيبًا. مكتبة الأكواد الإضافية المطلوبة هي مكتبة TinyGPS التي يمكن العثور على الرابط أدناه.

GPS صغير

يختبر رمز اختبار الجهد أدناه دائرة قياس الجهد فقط. يجب تغيير قيمة الضبط لجعل اردوينو يقرأ الجهد الصحيح.

يتم استخدام رمز الملفات لاختبار وحدة بطاقة SD وبطاقة micro SD للتأكد من أن كليهما يقرأان ويكتبان بشكل صحيح.

يتم استخدام رمز GPSTest للتأكد من أن GPS يتلقى البيانات الصحيحة وأنه تم تكوينه بشكل صحيح. سيؤدي هذا الرمز إلى إخراج بيانات خط العرض وخط الطول والبيانات الحية الأخرى.

إذا كانت كل هذه الأجزاء تعمل معًا بشكل صحيح ، فيمكنك الانتقال إلى الخطوة التالية.

الخطوة 4: اللحام والأسلاك

قبل القيام بأي من عمليات اللحام أو الأسلاك ، ضع جميع مكوناتك على قطعة من الورق المقوى وقم بقصها للأبعاد الخارجية للمكونات. ستكون هذه لوحة التثبيت الخاصة بك لجميع القطع الخاصة بك.

اجعل لوحة الدوائر عن طريق قطع لوحة الأداء إلى أصغر حجم ممكن لأن الوزن والحجم من الأولويات. قم بلحام دبابيس الرأس في مكانها على طول حافة اللوحة المثالية المقطوعة ، وهذا هو المكان الذي سيتم فيه توصيل منفذ توازن البطارية وفي المستقبل سيتم توصيل أجهزة التحكم ووحدة التحكم في الرحلة. قم بتلحيم المقاومات 2 1 كيلو أوم والصمام الثنائي المعدل في مكانه وفقًا لمخطط الدائرة.

قم بتلحيم وحدة بطاقة SD الصغيرة بمسامير اردوينو وفقًا لمخطط الدائرة ، قم بإجراء الاتصالات باستخدام سلك AWG 24.

قم بإجراء الاتصالات بين لوحة التحكم واردوينو مرة أخرى وفقًا لمخطط الدائرة وباستخدام المزيد من نفس النوع من الأسلاك.

ملاحظة: GPS هو جهاز حساس للكهرباء الساكنة كن حذرًا أثناء اللحام ولا يوجد أي تيار يمر عبر أي من الأسلاك أثناء إجراء التوصيلات

قم بتلحيم دبابيس وحدات GPS في المسامير المقابلة على اردوينو باستخدام أطوال حوالي 3-4 سم (1-1.5 بوصة) من السلك ، مما يمنح وحدة GPS ما يكفي من الركود للثني على الجانب الآخر من البطاقة الخلفية.

تحقق من استمرارية جميع التوصيلات وتحقق منها مرتين للتأكد من توصيل كل شيء بشكل صحيح.

باستخدام الغراء الساخن ، قم بتركيب وحدة بطاقة SD ، و Arduino Pro Mini ولوحة التحكم المخصصة على جانب واحد من الورق المقوى ووحدة GPS والهوائي على الجانب الآخر.

بمجرد الانتهاء من توصيل كل القطعة بشكل صحيح وتثبيتها على الورق المقوى ، حان الوقت للانتقال إلى الكود.

الخطوة 5: الكود

هذا هو الكود الذي يتم تشغيله على الجهاز النهائي. أثناء تشغيل هذا الرمز ، سيبدأ مؤشر LED في وحدة GPS في الوميض بمجرد إصلاح نظام تحديد المواقع مع أكثر من 3 أقمار صناعية. سيومض مؤشر LED الموجود على لوحة اردوينو بمجرد أن يبدأ اردوينو في إظهار أن ملف CSV قد تم إنشاؤه بنجاح ، ثم يومض في الوقت المناسب مع مؤشر LED لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عند الكتابة إلى بطاقة micro SD بنجاح. إذا كان مصباح LED الخاص ببطاقة micro SD غير قادر على التهيئة وهناك على الأرجح مشكلة في الأسلاك أو بطاقة micro SD.

سيقوم هذا الرمز بإنشاء ملف CSV جديد في كل مرة يتم فيها تشغيل البرنامج ، وسيتم تسميته "flightxx" حيث xx هو رقم بين 00 و 99 ويزيد في كل مرة يتم فيها تشغيل البرنامج.

لجعل حقل الوقت الحالي في جدول البيانات صحيحًا ، تحتاج إلى تحويل UTC (التوقيت العالمي المنسق) إلى المنطقة الزمنية الصحيحة لك. بالنسبة لي ، القيمة هي UTC +2.0 حيث أن هذه هي المنطقة الزمنية التي أقع فيها ولكن يمكن تغيير ذلك في الكود عن طريق تغيير عائم "المنطقة الزمنية".

الخطوة 6: الاختبار والاختبار والاختبار

الآن يجب أن يكون لديك نظام عمل ، حان الوقت لاختباره ، وتأكد من أن كل شيء يعمل كما هو متوقع.

بمجرد أن يعمل كل شيء وتحصل على ناتج على جدول البيانات يبدو أنه صحيح ، فقد حان الوقت لإجراء أي تعديلات دقيقة. على سبيل المثال ، كان الجهاز مثبتًا في الجزء السفلي من طائرتي باستخدام روابط كبلات ، ولكن بعد إجراء بعض التحقيقات ، اكتشفت أن ذلك يقلل من كمية الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التي يمكنها رؤيتها في أي وقت بنحو 40٪.

اختبر نظامك وتأكد من أن كل شيء يعمل وصقله عند الضرورة.

الخطوة السابعة: إثراء بياناتك

الآن بعد أن أصبح لديك نظام موثوق ، حان الوقت لمعرفة كيفية عرض تلك البيانات بطريقة أكثر قابلية للقراءة. يعد جدول البيانات جيدًا إذا كنت تريد السرعة الدقيقة في أي وقت أو إذا كنت تريد التحقق بالضبط من كيفية تصرف سيارتك عند تنفيذ إجراء معين ولكن ماذا لو كنت تريد رسم رحلة كاملة على خريطة أو رؤية كل نقطة بيانات بطريقة أكثر قابلية للقراءة ، هذا هو المكان الذي يكون فيه إثراء البيانات مفيدًا

لعرض بياناتنا بطريقة أكثر قابلية للقراءة ، سنستخدم برنامج Google Earth Pro ، يمكنك النقر هنا للذهاب وتنزيله.

الآن عليك تحويل ملف CSV إلى ملف GPX يمكن قراءته بسهولة أكبر بواسطة Google Earth باستخدام متخيل GPS. حدد الإخراج GPX ، وقم بتحميل ملف CSV الخاص بك وقم بتنزيل الملف المحول. ثم افتح ملف GPX في برنامج Google Earth ويجب أن يقوم تلقائيًا باستيراد جميع البيانات ورسمها في مسار طيران جميل. يحتوي هذا أيضًا على معلومات إضافية مثل العنوان في أي وقت.

ملاحظة: لقد قمت بإزالة البيانات الطويلة من الصور لأنني لا أريد الكشف عن موقعي بالضبط

الخطوة 8: الخاتمة والتحسينات الممكنة

لذلك أنا سعيد جدًا بكيفية تحول هذا المشروع. أنا أستمتع بالحصول على بيانات من جميع رحلاتي الجوية. لكن هناك القليل من الأشياء التي أريد العمل عليها.

من الواضح أنني أريد أن أكون قادرًا على قراءة الموضع الدقيق لأسطح التحكم. لدي معظم الأجهزة الموجودة لهذا الغرض ولكني أحتاج إلى تمكين استخدامها في الكود. لا تزال هناك بعض التحديات التقنية للتغلب عليها.

أود أيضًا إضافة مقياس لبيانات الارتفاع الأكثر دقة ، حيث لا تبدو بيانات ارتفاع نظام تحديد المواقع العالمي حاليًا أكثر من مجرد تخمين متعلم.

أعتقد أن إضافة مقياس تسارع ثلاثي المحاور سيكون أمرًا رائعًا حتى أتمكن من رؤية مقدار قوة الجاذبية التي تتحملها الطائرة في أي وقت.

ربما إنشاء حاوية من نوع ما. حاليًا مع المكونات المكشوفة والأسلاك ليست أنيقة جدًا أو قوية.

يرجى إعلامي إذا كنت قد توصلت إلى أي تحسينات أو تعديلات على التصميم الذي أرغب في رؤيتها.