Hlavní úkol, který si autor stanovil sám domácí - vyrobte levný kvadrokoptér, jehož let se díky ní stabilizuje Arduino. Další kvadrokoptéra má autonomní sílu. Celkové náklady na takový domácí produkt jsou asi 60 USD.
Pokud je větší množství, pak je perspektivnější vybavit domácí motory bez kartáčů odpovídajícími regulátory.
Ke stabilizaci letu se používá gyroskop a akcelerometr. K určení úhlu sklonu kvadrokoptéry vzhledem k zemské gravitaci je zapotřebí gyroskop. Akcelerometr je potřebný pro výpočet zrychlení.
Materiály a nářadí:
- lithiové baterie (3,7 V);
- dráty;
- tranzistor ULN2003A Darlington Transistor (můžete použít výkonnější tranzistory);
- motory jako 0820 Coreless Motors;
- mikrokontrolér Arduino Uno;
- deska MPU-6050 (je to jak gyroskop, tak akcelerometr);
- přítomnost 3D tiskárny nebo přístup k ní;
- potřebné nástroje.
Výrobní proces:
První krok. Vytvořte kryt kvadrokoptéry
Případ se děje velmi rychle a jednoduše. Tiskne se pomocí 3D tiskárny. Vytvoření rámu je tedy dobré, protože vychází světlo, a to vše díky tisku „voštin“. Návrh součástí se uskutečnil v programu Solidworks. Pomocí tohoto programu můžete editovat parametry případu, v případě potřeby provést vlastní změny.
Po vytištění rámu kvadrokoptéry můžete nainstalovat motory a připájet k nim dráty.
Krok dva Připojujeme Arduino
Jak připojit desku MPU6050, můžete vidět na obrázku níže. Je důležité pochopit, že knihovna Arduino znamená připojení prostřednictvím těchto kontaktů. Pokud používáte obvod od jiného výrobce, je důležité zajistit, aby kontakty byly ve stejném pořadí.
K napájení desky se používá pouze napětí 3,3 V. Pokud je napájeno z 5 V, bude se zhoršovat. Některé desky MPU6050 mají pojistku, která chrání systém před vysokým napětím, ale je lepší to neriskovat. Pokud deska obsahuje kontakt AD0, musí být připojen k zemi (GND). V tomto případě je VIO připojen k výstupu AD0 přímo na desce, takže není nutné připojovat pin AD0.
Aby mohl Arduino ovládat motory, budou zapotřebí tranzistory, díky nimž bude možné motorům dodávat velké napětí. Můžete vidět podrobněji, jak jsou všechny prvky v diagramu spojeny.
Krok tři Skica pro Arduino
Po připojení jednotky MPU-6050 k Arduino je třeba ji zapnout a stáhnout skicu kódu skeneru I2C.Dále je třeba zkopírovat programový kód a vložit jej do prázdné skici. Poté musíte otevřít sériový monitor Arduino IDE (Tools-> Serial Monitor) a ujistěte se, že je připojeno 9600.
Pokud je vše provedeno správně, bude detekováno zařízení I2C, bude mu přidělena adresa 0x68 nebo 0x69, musí být zapsáno.
Dále je načtena skica, která zpracovává informace z gyroskopu a akcelerometru. Existuje mnoho z nich na internetu, ale je nejlepší použít.
V konečné fázi budete muset kalibrovat hodnoty gyroskopu a akcelerometru. Chcete-li to provést, najděte rovnou plochu a položte na ni MPU6050. Dále je spuštěna skica pro kalibraci, získaná data odchylek jsou zaznamenána a poté použita v náčrtu MPU6050_DMP6.
Krok čtyři Program pro Arduino
Díky rozloženému programu se kvadrokoptéra stabilizuje a mrzne ve stabilním stavu. Dále se pomocí tohoto programu provede řízení kvadrokoptéry.
Ke stabilizaci kvadrokoptéry se používají dva regulátory PID. Jeden je potřebný pro hřiště a druhý pro roll. Regulátor měří rychlost otáčení šroubů a na základě toho je řízen kvadrokoptér.
Krok pět Úprava kvadrokoptéry
Hlavním problémem malého a levného kvadrokoptéra je jeho hmotnost. Chcete-li tento problém vyřešit, musíte nainstalovat výkonnější a lehčí motory, bezkomutátorové motory se nejlépe hodí, nazývají se také ventilové motory. Jsou mnohem lepší než kartáče, ale musíte jim také koupit regulátory rychlosti, takže náklady na domácí výrobky prudce rostou.
Aby byl design jednodušší, je nejlepší použít ovladač Arduino Uno, můžete z něj vyjmout již prošitý mikroprocesorový čip a poté jej umístit přímo na ProtoBoard. Výsledkem bude, že vyhraje asi 30 gramů hmotnosti, což je docela dobré. Alternativou je použití Arduino Pro Mini.
Program, který byl vytvořen pro ovládání domácí práce, lze snadno rozšířit. Nejdůležitějším úkolem je však stabilizace kvadrokoptéry za letu, v této fázi byl zcela vyřešen. Pro dálkové ovládání domácí práce můžete použít modul Bluetooth nebo se blíže podívat na vysílače / přijímače.