Selbstgemachtes Flugzeugstabilisierungssystem basierend auf Arduino

Vor kurzem habe ich mich für das Thema Flugzeugmodelle interessiert. Und dann fing es an: Er baute ein Flugzeug, kaufte Ausrüstung. Er erwartete den schnellen Niedergang des ersten Modells, ohne von der Abendkasse abzuweichen, und begann, das zweite zu sammeln, während er gleichzeitig im Simulator arbeitete. Im Allgemeinen habe ich meinen ersten richtigen Flug so lange wie möglich verschoben, weil ich Angst hatte, unterwegs zu brechen das Modell. Und dann stieß ich ganz zufällig beim Pflügen der Freiflächen von aliexpress auf eine interessante Sache - ein Flugstabilisierungssystem. Dies ist ein kleines Gerät in Empfängergröße, das den Flug eines Flugzeugs anpasst, es flüssiger macht und Pilotenfehler ausgleicht. Begann zu suchen, zu lesen, sagen sie und wirklich eine gute Sache für Anfänger. Nun, hier habe ich geschossen - ich will und zumindest knackst du. Es ist nur so, dass das Budget bereits knapp wurde ... Es scheint, als würde das Flugzeug eine Frage von 10 Dollar in die Decke bauen und Ausrüstung kaufen, eine Batterie kaufen, ein Ladegerät dafür kaufen, einen Motor, einen Regler, Servos, Propeller ... Kurz gesagt, es passieren viele Dinge. Ein wenig deprimiert, aber nicht aufgebend, begann ich meinen Hinterkopf zu verdorren. Also weiß ich irgendwie, wie man lötet. Er begann zu suchen und fand fast sofort einen kleinen Artikel mit dem Titel "Das Flugzeugstabilisierungssystem für 200 Rubel". Ein sehr bescheidener kleiner Artikel mit einer sehr bescheidenen Implementierung. Das ist aber schon was. Er ist in fremde Foren geklettert - und siehe da, dies ist ein riesiges Projekt mit ständiger Entwicklung! Es ist entschieden, wir werden es tun!

Das Projekt heißt MultiWii. Ursprünglich war es als Flugsteuerung für Multikopter konzipiert Arduino, aber im Laufe der Zeit begann zu wachsen und sich zu verbessern. Jetzt gibt es einen Code, mit dem Sie dieses Stabilisierungssystem an Flugzeugen und V-Tragflächen anbringen können. Für die einfachste Ausführung, wie im obigen Artikel, benötigen Sie nur zwei Dinge: Arduino und Beschleunigungsmesser. All dies kann mit Drähten verlötet, mit heißem Rotz gefüllt werden und funktioniert. Aber es kann und wird sein, nur ich arbeite nicht so.

Wie gesagt, das Projekt wächst und entwickelt sich. Hier können Sie also ein anderes Bluetooth-Modul anschrauben, um den Controller vom Telefon aus zu konfigurieren, ein Barometer, um die Höhe zu steuern, GPS, um das Modell im Falle eines Signalverlusts "nach Hause" zurückzugeben. Darüber hinaus wächst das Thema der improvisierten Empfänger, die auf demselben Arduino und einem billigen Kommunikationsmodul A7105 basieren, was meine FlySky i6-Ausrüstung ohne Operation stört. Theoretisch können Sie diese beiden Projekte verbinden und sich ein Flugzeug, ein Segelflugzeug, zulegen oder Flügel. Und in einem Fach mit der oben genannten Budget-Ausstattung, das leise von 6 auf 14 Kanäle geflasht wird, ist es für einen Anfänger eine perfekte Option für sein Geld.

Aus diesem Grund habe ich versucht, die Leiterplatte für dieses Gerät so einfach wie möglich zu gestalten, dh einseitig und mit einem Bügeleisen. Natürlich sind Kenntnisse in der Funkelektronik erforderlich, zumindest die Fähigkeit, mehr oder weniger qualitativ zu löten. Sie können eine Platine bestellen und in extremen Fällen, aber im Wesentlichen ist es ein Designer: Ich habe ein Arduino genäht, es verlötet, das Modul und den Kamm auf die Platine, es ist fertig. Minimaler Aufwand.

Für die Arduinka-Firmware benötigen Sie einen speziellen USB-UART (TTL) -Konverter, weil Arduino PRO Mini hat keine USB-Schnittstelle. Sie sollten keine Angst davor haben, in der Regel können Sie sie an derselben Stelle kaufen, an der Arduino und Module verkauft werden. Der einzige Unterschied in der Firmware durch diesen Konverter besteht darin, dass Sie die Reset-Taste auf dem Arduino selbst zum Zeitpunkt des Herunterladens der Skizze geschickt drücken müssen, obwohl es Konverter gibt, die den Reset-Fuß selbst ziehen. Ich werde das Verfahren zum Hochladen einer Skizze nicht beschreiben. Es gibt bereits eine Million Artikel und Videos zu diesem Thema, die geschrieben und gedreht wurden.

Der nächste Schritt ist das Board zu machen. Das Board wird mit jeder verfügbaren Technologie hergestellt oder bestellt. Ich empfehle dringend, die Schienen aufzureißen. Es ist besser, eine ROSE- oder WOODA-Legierung zu verwenden, damit die Schicht so klein wie möglich ist, große Ströme hier nicht herumlaufen und es besser ist, Kupfer vor übermäßiger Korrosion, Regen und Schnee zu schützen. Man weiß nie, es ist immer noch kein Heimgerät. Ich habe eine Schurken-LUT gemacht, nicht das beste Ergebnis, man kann viele schlechte Drucker machen, aber wen interessiert das?

Hinter ihnen ist Arduino. Die Beine zum Blinken der Arduinki müssen seitlich verlötet oder eckig sein. Sie können die Skizze sofort ausfüllen, Sie können sie nicht ausfüllen, es spielt keine Rolle, weil Das zusammengebaute Gerät muss noch an den Computer angeschlossen werden, damit die Programmierkontakte leicht zugänglich sind. Der einzige Rat ist, das Arduino vor dem Löten zu überprüfen, eine Testskizze auszufüllen und sicherzustellen, dass die Platine blinkt. Löten Sie einfach, dann werden es Hämorrhoiden sein.

Nun und alles andere. Der Beschleunigungsmesser ist auf hohe Beine gelötet und befindet sich über dem Arduino. Ich werde eine Sünde nicht verbergen, ich habe ein solches Layout in einem ausländischen Forum bei einem verkauften ausspioniert, aber ich habe meinen eigenen einseitigen Schal gezeichnet. Was mich betrifft, ist das Fehlen von drei Jumpern die Aufregung mit einem doppelseitigen Board nicht wert, egal wie schlecht die Anwesenheit dieser Jumper ist, wird nicht berücksichtigt.

Eine Einschränkung. Auf der Platine befinden sich ein Widerstand und eine LED. Das Widerstands-SMD-Format kann aus einigen defekten Geräten herausfallen, der Nennwert von 500 Ohm - 1,5 kOhm. Sie können eine gewöhnliche 3mm LED nehmen, ich hatte eine rechteckige, ich habe sie gelötet.

Zu diesem Zeitpunkt kann das Gerät im Prinzip bereits angeschlossen und konfiguriert werden, scheint mir aber unvollständig. Elektronik für ferngesteuerte Modelle hat seit langem einen modularen Charakter erhalten. Daher denke ich, dass dieses Gerät zum fertigen Modul gebracht werden sollte, das einfach im Modell zu montieren und anzuschließen ist. Dazu braucht er einen Fall. Eine gute Option wäre, es auf einem 3D-Drucker zu drucken. Der zum Drucken verwendete Kunststoff ist leicht und langlebig. Aber nicht jeder hat es. Sie können den Fall durch Tiefziehen herstellen. Im Internet finden Sie viele Informationen darüber, wie Sie eine einfache Maschine dafür aus einem Staubsauger, Holz und einem Stück Sperrholz herstellen können. Aber dafür muss man einen Dummkopf machen, und das ist Faulheit. Dabei bin ich den Weg des geringsten Widerstands gegangen. Ja, und eine solche Methode ähnelt diesem Artikel - um sie mit einem Minimum an Werkzeugen so einfach wie möglich zu gestalten.

Ich schneide zwei Plastikstücke entsprechend der Größe der Platte, in meinem Fall dünnes transparentes PVC, aber Sie können alles verwenden, zum Beispiel eine Schachtel von einer Scheibe. Ich habe keine Zwischenfotos gemacht, aber ich denke, es wird trotzdem klar sein.Mit einem Lineal habe ich den Abstand zu den Kontakten auf der Platine gemessen und Fenster für sie oben auf dem "Gehäuse" geschnitten. Ich bohrte Löcher koaxial zu den Löchern auf dem Brett und verband alles mit improvisierten Nieten aus den Rohren der Ohrstöpsel. Um eine solche Niete herzustellen, reicht es aus, die Rohrspitze vorsichtig in der Flamme des Feuerzeugs zu halten und sie, wenn sich ein Zustrom bildet, gegen den Körper dieses Feuerzeugs zu drücken. Auf der Rückseite schneiden wir die Rohre ein paar Millimeter und machen dasselbe. Als Abstandshalter wurden Rohrsegmente aus der Pipette verwendet. Als Ergebnis kam ein solches Sandwich heraus:

Einfach zu machen, leicht, einfach und zuverlässig. Es ist bereits zweckmäßig, es im Rumpf des Flugzeugs zu montieren, indem ein Paar doppelseitiger Streifen "Automobil" auf den Boden geklebt wird. Für das Gesamtbild benötigen Sie jedoch noch ein Typenschild, auf dem Sie in einem halben Jahr, wenn bereits elf weitere Systeme zusammengestellt sind, erfahren, mit was Sie sich verbinden können.

Das Typenschild ist auf selbstklebendem Hochglanzpapier gedruckt. Kürzlich speziell für solche Zwecke gekauft. Zuvor habe ich Folgendes getan: Ich habe auf das gedruckt, was ich hatte, mit Klebeband laminiert und es auf doppelseitiges Klebeband geklebt. Am aufmerksamsten konnte ich mein Englischniveau beurteilen.

Jetzt kann das Gerät wirklich als fertiges Modul bezeichnet werden. Das Gesamtgewicht von 15,5 Gramm. Zu viel im Vergleich zu den gekauften, aber im Allgemeinen sehr viel nichts. Zumindest mein Modell mit einer Reichweite von 950mm zieht problemlos. Aber wenn Sie dem Gewicht nachjagen, können Sie das Arduino aus dem losen Pulver direkt auf dem Brett ablöten, 2 Gramm sparen, einen dünnen Millimeter-Textolithen verwenden (ich habe verwendet, den eine, eineinhalb oder zwei Millimeter nicht gemessen haben), machen Sie den Fall nicht. Aber ist es diese 5 Gramm wert? Zum Beispiel beträgt das Gewicht des nativen Empfängers aus meiner App 16 Gramm.
Das Gerät sollte sich in einer horizontalen Ebene befinden. Der Pfeil zeigt die Bewegungsrichtung an. Außerdem kann das Gerät nicht verkehrt herum installiert werden. Der Klarheit halber füge ich ein Bild bei.

Gehen Sie nun zu den Einstellungen. Zuerst müssen Sie das Gerät an den Computer anschließen und dann die angehängte grafische Benutzeroberfläche öffnen. Wenn es keine Probleme mit den Treibern gibt, sollte der Port im Programm angezeigt werden:

Wir wählen es aus. Jetzt müssen Sie den Beschleunigungsmesser kalibrieren. Wir drücken die READ-Taste und wenn alles korrekt ist, können wir die Messwerte vom Sensor in Echtzeit beobachten. Wir legen das Gerät auf eine ebene Fläche und drücken CALIB_ACC. Normalerweise ist eine „flache Oberfläche“ ein Tisch in der Nähe des Computers. Wenn Sie also auf die Kalibrierung drücken, halten Sie Ihre Hände vom Tisch fern. Wer sich nicht erinnert, der Beschleunigungsmesser ist ein Beschleunigungssensor. Vibrationen oder Vibrationen in der Kalibrierung wirken sich also nicht positiv aus. Wenn möglich, ist es jedoch besser, es auf einer Oberfläche zu kalibrieren, die dem Füllstand ausgesetzt ist. Das Gyroskop wird bei jedem Einschalten selbst kalibriert, sodass es nicht kalibriert werden muss. Das einzige ist, dass das Modell beim Einschalten stationär sein sollte. Das heißt, wir legen das Modell auf den Boden, schalten es ein und berühren es nicht. Das Gyroskop wird sofort kalibriert. Die Kalibrierung wird durch eine als STATUS signierte LED angezeigt.

Konfigurieren Sie AUX1 sofort. Es ist für ihn praktisch, einen Dreistellungsschalter zu verwenden, falls sich einer am Sender befindet. Bei einem niedrigen Pegel (der Schalter befindet sich in der ersten Position) ist die Stabilisierung deaktiviert, bei einem durchschnittlichen Pegel (bzw. einer durchschnittlichen Position) ist ein Beschleunigungsmesser eingeschaltet und bei einem hohen Pegel ein Gyroskop und ein Beschleunigungsmesser. Für einen normalen Flug reicht im Prinzip ein Beschleunigungsmesser aus, für FPV-Flüge wird üblicherweise ein Gyroskop verwendet. Was wäre wie beschrieben - stellen Sie die Werte wie hier gezeigt ein:

Ich rate Ihnen, diese Einstellungen vor dem ersten Flug nicht zu berühren. Die Stabilisierung funktioniert gut bei Grundwerten, und dort können Sie bereits festziehen, wenn etwas nicht zu Ihnen passt.

Weiter. TPA verantwortlich für den Wert dieser PID-Einstellungen in Abhängigkeit von der Gasposition. Bei einem Wert von 0,00 sind die PID-Werte an jeder Gasposition, dh wie erwartet, bei jeder Geschwindigkeit gleich. Bei einem Wert von 1,00 mit einem Gas ist 100% PID Null, dh die Stabilisierung wird deaktiviert. Bei einem Wert von 0,5 pro 100% Gas entsprechen die Pids jeweils 50%. Hier ist es bereits auf das Flugzeug und Ihren Kunstflugstil abgestimmt, bisher habe ich 50% übrig gelassen.

Auch auf dem Kanal Aux2 Sie müssen die Bewehrung konfigurieren. Bewaffnung ist ein Copter-Begriff. Menschlich wird dies als Entriegeln des Motors bezeichnet. In Flugzeugen wird dies normalerweise durch Steuergeräte implementiert, aber seitdem Dieser Controller war ursprünglich ein Copter - hier wurde es ziemlich hart gemacht. Im Allgemeinen hängen wir eine Art freien Kippschalter an AUX2, in dem Programm stellen wir ARM auf einen hohen Pegel. Hier möchte vielleicht jemand betrügen und die Freischaltung auf allen Ebenen von AUX2 einstellen, aber scheitern Sie einfach nicht. In diesem Fall weigert sich die Multiviy, den Motor überhaupt zu starten. Es kann angenommen werden, dass dies ein Fehler ist, aber ich denke, dass der Schutz bald ist. Das Flugzeug fliegt immer noch nur vorwärts und nur Götter wissen, wo der unkontrollierte Hubschrauber explodieren wird.

Das ist übrigens eigentlich praktisch. Insbesondere in meiner App wird die Engine durch Bewegen des Kippschalters nach oben entsperrt. In diesem Fall muss das Gerät nur mit allen Kippschaltern in der oberen Position eingeschaltet werden. Das heißt, es stellt sich heraus, dass Sie das Gerät einschalten, den Kippschalter nach unten bewegen müssen, um den Motor zu blockieren, und ihn dann zum Entsperren wieder nach oben übertragen müssen. Und Sie können die Hauptsache nicht umkehren. Sofort stellt sich menschlich heraus, in der oberen Position ist der Motor blockiert, in der unteren entriegelt.

In der Registerkarte SERVO Bei Bedarf können Sie die Servos umkehren. Hier haben sie es irgendwie kompliziert gemacht. Zuerst müssen Sie SERVO drücken. Eine Liste der Servos und Levels wird angezeigt. Wenn Sie jetzt die Rückwärtstaste drücken und versuchen zu speichern, wird nichts gespeichert. Zuerst müssen Sie GO LIVE drücken. Wenn die Sticks abgelehnt werden, können Sie die Pegelabweichung im Fenster beobachten. Jetzt drücken wir die Reverse-Taste des gewünschten Kanals und danach SAVE. Jetzt wurde alles aufgezeichnet.

Ein wichtiger Punkt zum Trennen des Geräts vom Computer. Wenn Sie die Programmierkabel aus dem Gerät herausziehen oder den Konverter aus dem USB-Anschluss herausziehen, ohne den COM-Anschluss oder das MultiWiiConf-Programm zu schließen, stürzt das System ab und der blaue Bildschirm ist ungefähr 100% wahrscheinlich. Zumindest auf meinem Laptop ist es. Ich habe sogar speziell nachgesehen. Ich weiß nicht, ob dies ein Problem mit meiner Hardware ist oder ob es darauf reagiert, dass es für den virtuellen COM-Port sichtbar ist. Wenn es jedoch gewarnt wird, bedeutet dies, dass es scharf geschaltet ist. Denken Sie daran.

Und noch ein paar Einstellungen, die nützlich sein können. Wenn Ihr Empfänger weiß, wie ein PPM-Signal ausgegeben wird, möchten Sie es möglicherweise an die Multiview senden. Öffnen Sie dazu die Firmware-Datei, wechseln Sie zur Registerkarte config.h und suchen Sie den Abschnitt PPM Summenempfänger (verherrlicht Strg + F). Hier müssen Sie 2 Zeilen auskommentieren. Wer nicht im Betreff ist, kommentiert nicht - dies bedeutet, zwei Schrägstriche am Zeilenanfang zu entfernen. Es war so:

// # definiere PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # definiere SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Für Graupner / Spektrum
// # definiere SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Für Robe / Hitec / Futaba
// # definiere SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Für Multiplex
// # definiere SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Für einige Hitec / Sanwa / Andere

In meinem Fall ist dies die zweite Zeile, in der sich Futaba befindet (wofür habe ich FlySky-Ausrüstung). Hier kann es notwendig sein, empirisch auszuwählen, es ist möglich, die gewünschte Sequenz selbst vorzuschreiben. Auf die eine oder andere Weise ist daran nichts Kompliziertes. Wir stellen die Skizze zusammen und füllen sie mit einer neuen. Um zum normalen Modus zurückzukehren, machen Sie das Gegenteil, kommentieren Sie Zeilen, kompilieren Sie, füllen Sie. Ich möchte darauf achten, dass nach dem erneuten Laden der Skizze alle Einstellungen und die Kalibrierung abgebrochen werden. Denken Sie daran.

Ein weiteres häufiges Problem, das meines Wissens häufig auftritt, und ich bin keine Ausnahme.Nachdem alle zusammengebaut und konfiguriert haben, alle Lenkräder angeschlossen - das Ruder schwebt weg. Die Griffe auf der Fernbedienung waren ruckartig - sie schien angebracht zu sein, aber wenn der Schirm ein wenig zitterte - schwebte er wieder zur Seite und in einem ziemlich ernsten Winkel. Es wird elementar behandelt: Legen Sie im GUI-Programm den Wert fest YAW - ich auf Null. Das Problem verschwindet sofort.

Wenn Sie Erfahrung in der Herstellung von Leiterplatten haben, wird das Gerät in der Regel an einem Abend zusammengebaut. Die Grundeinstellungen für das Flugzeug habe ich bereits selbst in der Skizze vorgenommen, den Rest habe ich im Artikel beschrieben. Informationen mussten in verschiedenen Foren gesammelt werden, hauptsächlich in ausländischen. Trotzdem gebe ich Links zu verschiedenen Quellen, die bei anderen Problemen helfen, obwohl dies nicht der Fall sein sollte.

, von dem ich den Formfaktor des Boards ausgeliehen habe. Ich biete keinen Kauf an, aber das Thema enthält eine detaillierte Anleitung zur Firmware-Konfiguration in englischer Sprache. Richtig für die alte Firmware-Version, aber in der neuen ist alles fast gleich. Es gibt auch einen Modus in der Verzweigung, mit dem Sie die PID-Einstellungen in Echtzeit über die Potentiometer-Steuergeräte anpassen können.

. Er hat seine eigene umgeschriebene Firmware, sie sagt, dass sie ideal für Flugzeuge optimiert ist. Aber wieder die alte Version. Sie können es versuchen, aber für das Auftreten von Störungen, die in diesem Artikel nicht beschrieben sind, bin ich nicht verantwortlich. Es gibt viele Beschreibungen der Einstellungen.

. Aber die grundlegenden nützlichen Informationen, die dort beschrieben werden, nämlich die Behandlung des Ruders, habe ich bereits skizziert. Trotzdem weiß man es nie.

Die Gesamtkosten liegen zwischen 4 und 8 Dollar, je nachdem, zu welchem ​​Preis das Arduino und das Modul gekauft wurden. Gibt es zu Hause einen Textolite, gibt es einen Programmierer? In jedem Fall ist dies ein Vielfaches weniger als der Marktwert von 20 USD pro Gerät mit denselben Eigenschaften. Persönlich hat es mich 2 Dollar gekostet, ein Vorrat an Arduino für solche Zwecke wurde vor einem Jahr gekauft, es gab nicht nur ein Modul.

Im unten angehängten Archiv finden Sie eine Skizze für Arduino, ein MultiWiiConf-Setup-Programm für verschiedene Betriebssysteme, eine Leiterplattendatei (zum Öffnen benötigen Sie SprintLayout mindestens Version 6) sowie eine Leiterplatte im PDF-Format für diejenigen, die zu Hause keinen Laserdrucker haben ( müssen zu 100% gedruckt werden).