So bauen Sie eine Rc-Drohne und den Sender mit Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Eine Drohne zu bauen ist heutzutage eine einfache Aufgabe, aber es wird Sie viel kosten. Also werde ich Ihnen sagen, wie Sie mit Arduino eine Drohne mit geringen Kosten bauen Also diese Drohne ist komplett hausgemacht. Sie müssen keine Flugsteuerungsplatinen oder Sender kaufen.

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Wir brauchen diese Gegenstände, um die Drohne zu bauen,

• Für die Drohnen-

  1. Rahmen– Das „Rückgrat“des Quadcopters. Der Rahmen hält alle Teile des Helikopters zusammen. Er muss robust, aber auch leicht sein, damit die Motoren und die Akkus nicht Mühe haben, ihn in der Luft zu halten.
  2. Motoren – Der Schub, der es dem Quadcopter ermöglicht, in die Luft zu kommen, wird von bürstenlosen DC-Motoren bereitgestellt und jeder von ihnen wird separat von einem elektronischen Geschwindigkeitsregler oder ESC gesteuert.
  3. ESCs – Electronic Speed Controller ist wie ein Nerv, der die Bewegungsinformationen vom Gehirn (Flugsteuerung) an die Arm- oder Beinmuskulatur (Motoren) weiterleitet. Es regelt, wie viel Leistung die Motoren bekommen, was die Geschwindigkeit und Richtungsänderungen des Quads bestimmt.
  4. Propeller – Je nach Quad-Typ können Sie 9 bis 10 oder 11-Zoll-Propeller (für stabile Luftbildflüge) oder 5-Zoll-Rennpropeller für weniger Schub, aber mehr Geschwindigkeit verwenden.
  5. Batterie – Abhängig von Ihrem maximalen Spannungsniveau können Sie zwischen 2S-, 3S-, 4S- oder sogar 5S-Batterien wählen. Aber der Standard für ein Quad, das für Luftaufnahmen verwendet werden soll (nur ein Beispiel), benötigen Sie eine 11,4 V 3S-Batterie. Sie können den 22.8 V 4S verwenden, wenn Sie ein Renn-Quad bauen und möchten, dass die Motoren viel schneller drehen.
  6. Arduino-Board (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) – Ein Board, das im Grunde (je nach Wahl) eine Summe verschiedener Sensoren ist, die Ihrem Quad helfen, zu wissen, wo es sich befindet und wie es sich selbst nivelliert.

• Für den Sender-

  1. NRF24L01 Transceiver-Modul
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potentiometer
  4. Servomotor
  5. Kippschalter
  6. Joystick
  7. Arduino Pro Mini

Schritt 1: SCHEMATIK

Dies ist die wichtigste Blaupause Ihrer Operation.

So schließen Sie die ESCs an:

• Signalstift ESC 1 – D3
• Signalstift ESC 3 – D9
• Signalstift ESC 2 – D10
• Signalstift ESC 4 – D11

So verbinden Sie das Bluetooth-Modul:

• Tx – Rx
• Rx – Tx

So schließen Sie die MPU-6050 an:

• SDA – A4
• SCL – A5

So schließen Sie die LED-Anzeige an:

LED-Anodenbein – D8

So schließen Sie den Empfänger an:

• Gas – 2Elerons – D4
• Querruder – D5
• Ruder – D6
• AUX 1 – D7 Die MPU-6050, das Bluetooth-Modul, der Empfänger und die Regler müssen geerdet werden. Und dazu müssen Sie alle GND-Pins mit dem Arduino GND-Pin verbinden.

Schritt 2: ALLES ZUSAMMEN LÖTEN

• Das erste, was Sie tun müssen, ist, die Buchsenleisten zu nehmen und sie an die Prototypenplatine zu löten. Dies wird Ihr Arduino-Board beherbergen.
• Löten Sie sie direkt in der Mitte, so dass Platz für den Rest der Header für die MPU, das Bluetooth-Modul, den Empfänger und die ESCs ist, und lassen Sie etwas Platz für einige zusätzliche Sensoren, die Sie möglicherweise in Zukunft hinzufügen möchten.

• Der nächste Schritt ist das Löten der Steckerleisten des Empfängers und des Reglers direkt von den Arduino-Buchsenleisten. Wie viele männliche ESC-Header-Reihen Sie haben werden, hängt davon ab, wie viele Motoren Ihre Drohne haben wird. In unserem Fall bauen wir einen Quadcopter, das heißt, es gibt 4 Rotoren und einen ESC für jeden. Das bedeutet weiterhin 4 Reihen mit jeweils 3 Stiftleisten. Der erste Header in der ersten Reihe wird für die Signal-PID verwendet, der zweite für die 5V (obwohl dies davon abhängt, ob Ihre ESCs einen 5V-Pin haben oder nicht, wenn nicht, lassen Sie diese Header leer) und der dritte Header wird für die GND sein.

  Wenn das Löten des Reglers beendet ist, können Sie mit dem Löten der Empfänger-Header fortfahren. In den meisten Fällen hat ein Quad 4 Kanäle. Dies sind Throttle, Pitch, Yaw und Roll. Der verbleibende freie Kanal (der fünfte) wird für Flugmoduswechsel verwendet (der Auxillary-Kanal). Dies bedeutet, dass Sie männliche Header in 5 Reihen löten müssen. Und jede bis auf eine hat einen Header, während nur eine dieser Zeilen 3 Header hintereinander benötigt.

• alle Böden waren mit den Arduino-Gründen verbunden. Dazu gehören alle ESC-Masse, Receiver-Masse (Throttle-Signal-Header ganz rechts) und das Bluetooth-Modul und die MPU-Masse.
• Dann müssen Sie den Schaltplänen und den Verbindungen folgen, die wir oben erklärt haben. Zum Beispiel die MPU (SDA – A4 und SCL – A5) und für Bluetooth (TX – TX und RX – RX) von Arduino. Folgen Sie danach einfach den Anschlüssen, wie wir sie geschrieben haben: Signalpins von ESC1, ESC2… zu D3, D10… von Arduino. Dann die Empfängersignalpins Pitch – D2, Roll – D4… und so weiter. Darüber hinaus müssen Sie das lange Kabel der LED (positiver Anschluss) mit dem Arduino D8-Pin verbinden sowie den 330-Ohm-Widerstand zwischen der Masse des Arduino und dem kurzen LED-Kabel (negativer Anschluss) hinzufügen. Als letztes müssen Sie einen 5-V-Stromquellenanschluss bereitstellen. Und dafür müssen Sie das schwarze Kabel (Masse der Batterie) parallel mit der Masse aller Ihrer Komponenten und das rote Kabel mit Arduino, MPU und Bluetooth-Modul, 5V-Pins, verbinden. Jetzt muss die MPU 6050 an die Stiftleisten gelötet werden, die Sie verwenden möchten. Danach drehen Sie die Platine um 180 Grad und verbinden alle Ihre Komponenten mit den jeweiligen Headern auf der Prototypenplatine.
• Schalten Sie es ein und Ihr Arduino ist bereit, Codes über einen Computer hinzuzufügen!

Schritt 3: SO PROGRAMMIEREN SIE IHREN ARDUINO FLIGHT CONTROLLER

1. Zuerst müssen Sie die MultiWii 2.4 herunterladen. Dann extrahieren Sie es.
2. Rufen Sie den MultiWii-Ordner auf, suchen Sie nach dem MultiWii-Symbol und führen Sie es aus
3. Verwenden Sie die Arduino IDE, um die „Arduino-Datei“oder die Multiwii-Datei mit „.ino“zu finden. Jede "CPP-Datei" oder "H-Datei" ist die Unterstützungsdatei für unseren Multiwii-Code, also öffnen Sie diese nicht. Verwenden Sie einfach die Datei Multiwii.ino.
4. Wenn Sie die Datei öffnen, finden Sie viele Registerkarten Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h und viele mehr. Suchen Sie die "config.h"
5. Scrollen Sie nach unten, bis Sie "Der Typ des Multikopters" finden, und löschen Sie dann das "//", das Sie als definiert markieren und ausführen. Quad X, weil wir davon ausgehen, dass Sie die Rotorkonfiguration „X“auf Ihrem Quad verwenden.
6. Scrollen Sie nun nach unten und suchen Sie nach „Combined IMU Boards“und aktivieren Sie den Typ des von Ihnen verwendeten Gyro+Acc-Boards. In unserem Fall haben wir den GY-521 verwendet, also haben wir diese Option aktiviert.
7. Wenn Sie sich entscheiden, weitere Sensoren wie ein Barometer oder einen Ultraschallsensor hinzuzufügen, müssen Sie diese nur hier „aktivieren“und sie werden ausgeführt.
8. Als nächstes kommt der "Buzzer-Pin", dort müssen Sie die Fluganzeige-Optionen aktivieren (die ersten 3)
9. Trennen Sie das Arduino-Board vom Flight Controller und verbinden Sie es dann über USB mit Ihrem Computer. Sobald Sie den FC verlassen und mit Ihrem Computer verbunden sind, finden Sie TOOLS und wählen den Typ Ihres Arduino-Boards (in unserem Fall Arduino Nano).
10. Suchen Sie nun „Serial Port“und aktivieren Sie den COM-Port, mit dem der Arduino Nano verbunden ist (unser Fall COM3). Klicken Sie abschließend auf den Pfeil und laden Sie den Code hoch und warten Sie, bis der Code übertragen wurde.
11. Wenn der Upload abgeschlossen ist, trennen Sie den Arduino vom USB, stecken Sie ihn wieder an seinen Platz in der FC-Platine und schließen Sie eine 5-V-Batterie an, damit der gesamte FC eingeschaltet ist, und warten Sie dann, bis die LED am Arduino rot ist. Das bedeutet, dass das Booten abgeschlossen ist und Sie es wieder mit Ihrem Computer verbinden können. Suchen Sie nun den Multiwii 2.4-Ordner, dann die MultiwiiConfig und suchen Sie den Ordner, der mit Ihrem Betriebssystem kompatibel ist. In unserem Fall ist es die „application.windows64“.
12. Starten Sie nun die MultiwiiConf-AnwendungUnd fertig! Sie werden sofort bemerken, wie Sie den FC bewegen, die Werte für die Beschleunigungsmesser- und Gyroskop-Daten auf dem Bildschirm. Die Ausrichtung Ihres FC wird unten angezeigt. In dieser Oberfläche können Sie die PID-Werte ändern und Ihr Quad feinabstimmen Ihren persönlichen Vorlieben entsprechen. Außerdem können Sie in dieser Schnittstelle die Flugmodi bestimmten Auxillary-Schalterpositionen zuweisen. Alles, was Sie jetzt tun müssen, ist einen Platz für Ihren Arduino FC auf dem Rahmen zu finden und er ist bereit, den Himmel zu erobern.

Schritt 4: Rahmen

Jetzt müssen Sie nur noch alle Teile auf den Rahmen setzen. Sie können einen Rahmen kaufen oder zu Hause herstellen

Schritt 5: Zusammenbau der Motoren und Drehzahlregler

• Zuerst müssen Sie die Löcher in den Rahmen für die Motoren bohren, entsprechend dem Abstand zwischen den Schraubenlöchern an den Motoren. Es wäre gut, ein weiteres Loch zu machen, damit sich der Clip und die Welle des Motors frei bewegen können.
• Aus mehreren Gründen, die die Funktionalität der Drohne betreffen, wird empfohlen, die Geschwindigkeitsregler an der Unterseite des Rahmens anzuschließen. Zu diesen Gründen gehört unter anderem, dass die Oberseite der Drohne dort „entladen“wird, wo andere Komponenten hinzugefügt werden sollten.

Schritt 6: Hinzufügen des Flugcontrollers und des Akkus

• Montieren Sie nun unseren hausgemachten Flugregler (Arduino-Empfänger) in der Mitte des Drohnenrahmens.
• Es wird empfohlen, ein kleines Stück Schwamm auf die Unterseite des Flugreglers zu legen, da es die Vibrationen der Motoren absorbiert und reduziert. Daher ist Ihre Drohne beim Fliegen stabiler, und Stabilität ist der Schlüssel zum Fliegen einer Drohne.
• Fügen Sie nun den Lipo-Akku unten am Rahmen hinzu und stellen Sie sicher, dass die Drohne zur Mitte ausbalanciert ist.
• Jetzt ist deine Drohne startklar

Schritt 7: Den Sender herstellen

• Die Funkkommunikation dieses Controllers basiert auf dem Transceiver-Modul NRF24L01, das bei Verwendung mit einer verstärkten Antenne eine stabile Reichweite von bis zu 700 Metern im freien Raum erreichen kann. Es verfügt über 14 Kanäle, davon 6 analoge Eingänge und 8 digitale Eingänge.
• Es verfügt über zwei Joysticks, zwei Potentiometer, zwei Kippschalter, sechs Tasten und zusätzlich eine interne Messeinheit bestehend aus einem Beschleunigungsmesser und einem Gyroskop, die auch zur Steuerung durch einfaches Bewegen oder Neigen des Controllers verwendet werden können.

Schritt 8: Schaltplan

• Das Gehirn dieses RC-Controllers ist ein Arduino Pro Mini, der mit 2 LiPo-Batterien betrieben wird, die etwa 7,4 Volt produzieren. Wir können sie direkt an den RAW-Pin des Pro Mini anschließen, der über einen Spannungsregler verfügt, der die Spannung auf 5 V reduziert. Beachten Sie, dass es zwei Versionen des Arduino Pro Mini gibt, wie die, die ich habe, die mit 5 V arbeitet, und die andere mit 3,3 V.
• Andererseits benötigt das NRF24L01-Modul unbedingt 3,3 V und es wird empfohlen, von einer dedizierten Quelle zu kommen. Daher müssen wir einen 3,3 V Spannungsregler verwenden, der an die Batterien angeschlossen ist und die 7,4 V in 3,3 V umwandelt. Außerdem müssen wir direkt neben dem Modul einen Entkopplungskondensator verwenden, um die Spannung stabiler zu halten, damit auch die Funkkommunikation stabiler wird. Das NRF24L01-Modul kommuniziert mit dem Arduino über das SPI-Protokoll, während das MPU6050-Beschleunigungsmesser- und Gyro-Modul das I2C-Protokoll verwendet.
• Sie müssen alle Teile gemäß dem Diagramm zusammenlöten. Sie können eine Schaltung entwerfen und drucken, die es einfacher macht.

Schritt 9: Codieren des Senders

• Für die Programmierung eines Pro Mini Boards benötigen wir eine USB-zu-Seriell-UART-Schnittstelle, die an den Programmierkopf auf der Oberseite unseres Controllers angeschlossen werden kann.
• Dann müssen wir im Arduino IDE-Tools-Menü das Arduino Pro- oder Pro Mini-Board auswählen, die richtige Version des Prozessors auswählen, den Port auswählen und die Programmiermethode "USBasp" auswählen.
• Hier ist der komplette Arduino-Code für diesen DIY Arduino RC-Sender
• Laden Sie es auf den Arduino Pro Mini hoch.

Schritt 10: Codieren des Empfängers

• Hier ist ein einfacher Empfängercode, bei dem wir die Daten empfangen und einfach auf dem seriellen Monitor ausdrucken, damit wir wissen, dass die Kommunikation ordnungsgemäß funktioniert. Auch hier müssen wir die RF24-Bibliothek einbinden und die Objekte und die Struktur wie im Sendercode definieren. Im Setup-Abschnitt müssen wir beim Definieren der Funkkommunikation die gleichen Einstellungen wie beim Sender verwenden und das Modul mit der Funktion radio.startListening() als Empfänger einstellen.
• Laden Sie es auf den Empfänger hoch

Schritt 11: Abnehmen der Drohne

• Positionieren Sie Ihre Drohne zunächst auf dem Boden und bereiten Sie sie für den Betrieb vor. Schnappen Sie sich Ihren Flugregler und starten Sie dann vorsichtig und sicher Ihren ersten Flug.
• Es wird jedoch dringend empfohlen, die Drohne langsam zu drosseln. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie es zum ersten Mal in einer niedrigeren Höhe fliegen.
• Ich hoffe, dass dieser Artikel Ihnen hilft, Ihre selbstgebaute Drohne zu bauen.
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