Billiges Smartphone-gesteuertes Flugzeug herstellen und fliegen - Gunook

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

Haben Sie schon einmal davon geträumt, ein DIY-Park-Flyerflugzeug mit Fernbedienung für <15 $ zu bauen, das über Ihr Mobiltelefon (Android-App über WiFi) gesteuert wird und Ihnen eine tägliche Dosis Adrenalin von 15 Minuten (Flugzeit von etwa 15 Minuten) gibt? als dieses anweisbare ist für euch.. Dieses Flugzeug ist sehr stabil und langsam fliegend, so dass es sogar für Kinder sehr einfach ist, es zu fliegen.

Apropos Reichweite des Flugzeugs… Ich habe eine LOS-Reichweite von ungefähr 70 Metern, indem ich mein Moto G5S-Handy als WiFi-Hotspot und Fernbedienung verwende. Weitere Echtzeit-RSSI wird auf der Android-App angezeigt und wenn das Flugzeug die Reichweite verlässt (RSSI fällt unter -85 dBm), beginnt das Mobiltelefon zu vibrieren. Wenn sich das Flugzeug außerhalb der Reichweite des Wi-Fi-Zugangspunkts befindet, stoppt der Motor, um eine ausfallsichere Landung zu ermöglichen. Auch die Batteriespannung wird in der Android-App angezeigt und wenn die Batteriespannung unter 3,7 V fällt, beginnt das Mobiltelefon zu vibrieren, um dem Piloten Feedback zum Landen des Flugzeugs zu geben, bevor die Batterie vollständig entladen ist. Flugzeug ist vollständig gestengesteuert, dh wenn Sie das Mobiltelefon nach links neigen, biegen Sie nach links ab und biegen Sie gegenüber für eine Rechtskurve ab. Hier teile ich also Schritt für Schritt die Bauanleitung meines ESP8266-basierten WiFi-gesteuerten winzigen Flugzeugs. Die Bauzeit für dieses Flugzeug beträgt etwa 5-6 Stunden und erfordert grundlegende Lötkenntnisse, ein wenig Programmierkenntnisse von ESP8266 mit Arduino IDE und eine Tasse heißen Kaffee oder gekühltes Bier in der Nähe ist großartig:).

Schritt 1: Schritt 1: Komponenten- und Werkzeugliste

Elektronikteile: Wenn Sie Elektronik-Bastler sind, finden Sie viele der unten aufgeführten Teile in Ihrem Inventar

• 2 nr. Coreless DC-Motor mit cw und ccw Prop 5$
• 1 nr. ESP-12 oder ESP-07 Modul 2$
• 1 nr. 3.7V 180mAH 20C LiPo-Akku --> 5$
• 2 nr. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0.05$
• 5 nr. 3,3 kOhm 1/10 Watt smd oder 1/4 Watt Durchgangslochwiderstände 0,05 $ (3,3 K bis 10 K jeder Widerstand funktioniert)
• 1 nr. 1N4007 SMD- oder Durchgangslochdiode 0,02 $
• 1 nr. TP4056 1S 1A Lipo-Lademodul 0.06$
• 2 männliche und 1 weibliche Mini-JST-Stecker 0.05$

Gesamtkosten ------ 13$ Ca

Andere Teile:

• 2-3 nr. Grillstäbchen
• 1 nr. 50cm x 50cm 3mm Depronfolie oder jede beliebige 3mm Hartschaumplatte
• Einadrig isoliertes Überbrückungskabel
• Nodemcu oder cp2102 USB-zu-UART-Konverter als Programmierer zum Hochladen von Firmware auf esp8266
• Tesafilm
• Sekundenkleber

Werkzeuge benötigt:

• Lötwerkzeuge in Hobbyqualität
• Chirurgische Klinge mit Klingenhalter
• Heißklebepistole
• Skala
• Computer mit Arduino IDE mit ESP8266 Arduino Core
• Android-Handy

Das ist alles, was wir brauchen… Jetzt sind wir bereit, unser verrücktes WiFi-gesteuertes Flugzeug zu bauen

Schritt 2: Schritt 2: Kontrollmechanismus verstehen

Dieses Flugzeug verwendet Differentialschub für die Giersteuerung (Lenkung) und kollektiven Schub für Steigung (Steigen/Sinken) und Luftgeschwindigkeitssteuerung, daher ist kein Servomotor erforderlich und nur zwei kernlose Gleichstrommotoren sorgen für Schub und Steuerung.

Die polyedrische Form des Flügels bietet Rollstabilität gegen äußere Kräfte (Windböe). Das absichtliche Vermeiden von Servomotoren an den Rudern (Höhenruder, Querruder und Seitenruder) macht das Design des Flugzeugs sehr einfach, ohne komplexe Steuermechanismen zu bauen und reduziert auch die Baukosten. Um das Flugzeug zu steuern Alles, was wir brauchen, ist die Steuerung des Schubs beider Coreless DC-Motoren aus der Ferne über WiFi mit der Android-App, die auf dem Mobiltelefon ausgeführt wird. Für den Fall, dass jemand das Design dieses Flugzeugs in 3D beobachten möchte, habe ich hier einen Fusion 360-Screenshot und eine STL-Datei angehängt. Sie können den Online-STL-Viewer verwenden, um das Design aus jedem Blickwinkel zu betrachten ein CAD-Design des Flugzeugs zur Dokumentation, Sie benötigen keinen 3D-Drucker oder Laserschneider.. also keine Sorge:)

Schritt 3: Schritt 3: Controller-Schema basierend auf ESP8266

Beginnen wir mit dem Verständnis der Funktion jeder Komponente im Schaltplan,

• ESP12e: Dieser ESP8266 WiFi-SoC empfängt UDP-Steuerpakete von der Android-App und steuert die Drehzahl des linken und rechten Motors. Er misst die Batteriespannung und den RSSI des WiFi-Signals und sendet sie an die Android-App.
• D1: Das ESP8266-Modul arbeitet gemäß Datenblatt sicher zwischen 1,8 V ~ 3,6 V, daher kann der einzellige LiPo-Akku nicht direkt für die ESP8266-Stromversorgung verwendet werden, sodass ein Abwärtswandler erforderlich ist. Reduzieren Sie das Schaltungsgewicht und die Komplexität Ich habe die 1N4007-Diode verwendet, um die Batteriespannung (4,2 V ~ 3,7 V) um 0,7 V (Einschaltspannung von 1N4007) zu senken, um eine Spannung im Bereich von 3,5 V ~ 3,0 V zu erhalten, die als Versorgungsspannung von ESP8266 verwendet wird. Ich kenne seine hässliche Art, dies zu tun, aber es funktioniert gut für dieses Flugzeug.
• R1, R2 und R3: Diese drei Widerstände sind für die minimale Einrichtung des ESP8266 mindestens erforderlich. R1-Pull-up-CH_PD(EN)-Pin des ESP8266, um ihn zu aktivieren. Der RST-Pin des ESP8266 ist aktiv niedrig, also zieht R2 den RST-Pin des ESP8266 hoch und bringt ihn aus dem Reset-Modus. Laut Datenblatt beim Einschalten muss der GPIO15-Pin von ESP8266 niedrig sein, damit R3 zum Herunterziehen von GPIO15 von ESP8266 verwendet wird.
• R4 und R5: R4 und R5 werden verwendet, um das Gate von T1 und T2 herunterzuziehen, um ein falsches Auslösen von Mosfets (Motorlauf) beim Einschalten des ESP8266 zu vermeiden. (Hinweis: Die in diesem Projekt verwendeten Werte von R1 bis R5 betragen 3,3Kohm, jedoch funktioniert jeder Widerstand zwischen 1K und 10K nahtlos.)
• T1 und T2: Dies sind zwei Si2302DS N-Kanal-Power-Mosfets (2,5 Ampere Nennleistung), die die Drehzahl des linken und rechten Motors durch PWM von GPIO4 und GPIO5 von ESP8266 steuern.
• L_MOTOR und R_MOTOR: Dies sind 7 mm x 20 mm kernlose DC-Motoren mit 35000 U / min, die einen unterschiedlichen Schub für das Flug- und Steuerflugzeug bieten. Jeder Motor bietet 30 Gramm Schub bei 3,7 V und zieht 700 mA Strom bei Geschwindigkeit.
• J1 und J2: Dies sind Mini-JST-Anschlüsse, die für das ESP12e-Modul und den Batterieanschluss verwendet werden. Sie können jeden Stecker verwenden, der mindestens 2 Ampere Strom verarbeiten kann.

(Hinweis: Ich verstehe die Bedeutung des Entkopplungskondensators im Mixed-Signal-Schaltungsdesign vollständig, aber ich habe Entkopplungskondensatoren in diesem Projekt vermieden, um die Komplexität der Schaltung und die Anzahl der Teile zu vermeiden, da nur der WiFi-Teil von ESP8266 ein HF / analoges und das ESP12e-Modul selbst mit den erforderlichen Entkopplungskondensatoren ist BTW ohne externe Entkopplungskondensatorschaltung funktioniert einwandfrei.)

ESP12e-basierter Empfängerschaltplan mit Programmierverbindung im PDF-Format ist diesem Schritt beigefügt.

Schritt 4: Schritt 4: Controller-Montage

Das obige Video mit Bildunterschrift zeigt Schritt für Schritt das Build-Protokoll des ESP12e-basierten Receiver-Cum-Controllers, der für dieses Projekt entwickelt wurde. Ich habe versucht, Komponenten nach meinen Fähigkeiten zu platzieren. Sie können Komponenten nach Ihren Fähigkeiten platzieren, indem Sie den im vorherigen Schritt angegebenen Schema berücksichtigen.

Lediglich SMD-Mosfets (Si2302DS) sind zu klein und müssen beim Löten aufgepasst werden. Ich habe diese Mosfets in meinem Inventar, also habe ich sie verwendet. Sie können jedes größere TO92-Package-Power-Mosfet mit Rdson < 0,2 Ohm und Vgson 1,5 Ampere verwenden. (Schlagen Sie mich vor, wenn Sie einen solchen Mosfet leicht auf dem Markt finden.) Sobald diese Hardware bereit ist, sind wir bereit, die Firmware von WiFi Plane auf Nodemcu hochzuladen. Dieser Vorgang wird im nächsten Schritt besprochen.

Schritt 5: Schritt 5: ESP8266 Firmware-Setup und Upload

Die ESP8266-Firmware für dieses Projekt wird mit Arduino IDE entwickelt.

Nodemcu oder USBtoUART Converter können verwendet werden, um Firmware auf ESP12e hochzuladen. In diesem Projekt verwende ich Nodemcu als Programmierer, um Firmware auf ESP12e hochzuladen.

Das obige Video zeigt Schritt für Schritt den gleichen Vorgang..

Es gibt zwei Methoden, um diese Firmware auf ESP12e hochzuladen:

1. Verwenden von nodemcu flasher: Wenn Sie nur die mit diesem Schritt angehängte wifiplane_esp8266_esp12e.bin-Binärdatei ohne Änderung der Firmware verwenden möchten, ist dies die beste Methode.

   • Laden Sie wifiplane_esp8266_esp12e.bin aus dem Anhang dieses Schrittes herunter.
   • Laden Sie nodemcu flasher repo aus dem offiziellen Github-Repository herunter und entpacken Sie es.
   • Navigieren Sie im entpackten Ordner zu nodemcu-flasher-master\Win64\Release und führen Sie ESP8266Flasher.exe aus
   • Öffnen Sie die Registerkarte config von ESP8266Flasher und ändern Sie den Pfad der Binärdatei von INTERNAL://NODEMCU in den Pfad von wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Dann befolgen Sie die Schritte wie im obigen Video….

2. Verwenden der Arduino IDE: Wenn Sie die Firmware bearbeiten möchten (d. h. SSID und Passwort des WLAN-Netzwerks - in diesem Fall Android Hotspot), ist dies die beste Methode.

   • Richten Sie Arduino IDE für ESP8266 ein, indem Sie diesem ausgezeichneten Instructable folgen.
   • Laden Sie wifiplane_esp8266.ino aus dem Anhang dieses Schrittes herunter.
   • Öffnen Sie die Arduino IDE und kopieren Sie den Code von wifiplane_esp8266.ino und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.
   • Bearbeiten Sie SSID und Passwort Ihres Netzwerks im Code, indem Sie die folgenden zwei Zeilen bearbeiten. und befolgen Sie die Schritte wie im obigen Video.
   • char ssid = "wifiplane"; // Ihre Netzwerk-SSID (Name)char pass = "wifiplane1234"; // Ihr Netzwerkpasswort (für WPA oder als Schlüssel für WEP verwenden)

Schritt 6: Schritt 6: Airframe-Montage

Das Bauprotokoll der Flugzeugzelle wird im obigen Video Schritt für Schritt gezeigt.

Ich habe ein 18cmx40cm Stück Depronschaum für die Flugzeugzelle verwendet. Barbecue-Stick verwendet, um Rumpf und Tragfläche zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Im obigen Bild ist der Plan der Flugzeugzelle angegeben, Sie können jedoch den Plan nach Ihren Bedürfnissen ändern, indem Sie nur die grundlegende Aerodynamik und das Gewicht des Flugzeugs berücksichtigen. Unter Berücksichtigung des elektronischen Setups dieses Flugzeugs ist es in der Lage, Flugzeuge mit einem maximalen Gewicht von etwa 50 Gramm zu fliegen. Übrigens mit dieser Zelle und der gesamten Elektronik einschließlich der Batterie beträgt das Fluggewicht dieses Flugzeugs 36 Gramm.

Schwerpunktlage: Ich habe die allgemeine Daumenregel des Schwerpunkts für sanftes Gleiten verwendet… seine 20%-25% der Sehnenlänge weg von der Vorderkante des Flügels… Mit diesem Schwerpunkt-Setup mit leicht nach oben gerichtetem Höhenruder gleitet es ohne Gas, ebener Flug mit 20-25% Gas und mit zusätzlichem Gas beginnt es zu steigen durch leicht ansteigendes Höhenruder…

Hier ist ein Youtube-Video meines Nurflügler-Flugzeugdesigns mit derselben Elektronik, um Sie zum Experimentieren mit verschiedenen Designs zu inspirieren und auch zu beweisen, dass dieses Setup mit vielen Flugzeugkonstruktionstypen verwendet werden kann.

Schritt 7: Schritt 7: Einrichtung und Testen der Android-App

Android-App-Installation:

Sie müssen nur die mit diesem Schritt angehängte wifiplane.apk-Datei auf Ihr Smartphone herunterladen und die Anweisungen wie im obigen Video befolgen.

Über App, Diese Android-App wurde mit Processing für Android entwickelt.

Die App ist kein signiertes Paket, daher müssen Sie die Option "Unbekannte Quelle" in den Einstellungen Ihres Telefons aktivieren. Die App benötigt nur das Recht, auf den Vibrator und das WLAN-Netzwerk zuzugreifen.

Vorflugtest des Flugzeugs mit der Android-App: Sobald die Android-App auf Ihrem Smartphone läuft, sehen Sie sich das obige Video an, um zu erfahren, wie die App funktioniert und verschiedene coole Funktionen der App.. Wenn Ihr Flugzeug auf die App genauso reagiert wie das obige Video, dann ist es GROSSARTIG … DU HAST ES GEMACHT …

Schritt 8: Schritt 8: Es ist Zeit zu fliegen

Bereit zu fliegen?…

• KOMMEN SIE IN DAS FELD
• MACHEN SIE EINEN GLEITTEST
• ÄNDERN SIE DEN HÖHENWINKEL oder HINZUFÜGEN/ENTFERNEN DES GEWICHTS AUF DER NEBENE DES FLUGZEUGS, BIS ES GLÄTTIG GLEITET…
• SOBALD ES GLÄTTIG GLEITET, POWER ON FLUGZEUG und OFFENE ANDROID APP
• HANDSTART FLUGZEUG FEST MIT 60 % GAS gegen Wind
• SOBALD ES IN DER LUFT STEHT, SOLLTE ES EINFACH AUF LEVEL MIT ETWA 20 % bis 25 % GAS FLIEGEN