Главная задача, которую поставил перед собой автор самоделки — сделать недорогой квадрокоптер, полет которого будет стабилизироваться за счет Arduino. Еще квадрокоптер имеет автономное питание. Итоговая стоимость такой самоделки порядка 60$.
Если есть более солидная сумма, то перспективнее оснастить самоделку моторами без щеток с соответствующими контроллерами.
Для стабилизации полета используется гироскоп и акселерометр. Гироскоп нужен для того, чтобы определить угол наклона квадрокоптера относительно земной гравитации. Акселерометр нужен для того, чтобы вычислять ускорение.
Материалы и инструменты:
— литиевые аккумуляторы (на 3.7 В);
— провода;
— транзистор ULN2003A Darlington Transistor (можно использовать и более мощные транзисторы);
— двигатели типа 0820 Coreless Motors;
— микроконтроллер Arduino Uno;
— плата MPU-6050 (это одновременно и гироскоп и акселерометр);
— наличие 3D-принтера или доступ к нему;
— необходимые инструменты.
Процесс изготовления:
Шаг первый. Создаем корпус квадрокоптера
Корпус делается очень быстро и просто. Он распечатывается с помощью 3D-принтера. Создание каркаса, таким образом, хорошо тем, что он выходит легким, все это благодаря печати «сотами». Проектирование деталей происходило в программе Solidworks. С помощью этой программы можно отредактировать параметры корпуса, внести в него свои изменения, если это нужно.
После того как каркас квадрокоптера будет распечатан, можно устанавливать двигатели и припаивать к ним провода.
Шаг второй. Подключаем Arduino
Как подключать плату MPU6050 можно увидеть на схеме ниже. Важно понимать, что библиотека Arduino подразумевает подключение именно через эти контакты. Если используется схема другого производителя, то важно проследить, чтобы контакты располагались в такой же последовательности.
Для питания платы используется напряжение только 3.3 В, если запитать ее от напряжения 5 В, она испортится. На некоторых платах MPU6050 имеется предохранитель, который защищает систему от высокого напряжения, но лучше не рисковать. Если на плате имеется контакт AD0, его нужно подключить к земле (GND). В данном случае VIO подключен к выходу AD0 непосредственно на плате, поэтому подключать контакт AD0 не нужно.
Чтобы Arduino могла управлять двигателями, понадобятся транзисторы, благодаря ним можно будет подавать большое напряжение на двигатели. Более подробно увидеть, как подключаются все элементы, можно на схеме.
Шаг третий. Скетч для Arduino
После того как MPU-6050 будет подключен к Arduino, его нужно включить и загрузить скетч I2C scanner code. Далее нужно скопировать код программы и вставить его в пустой скетч. После этого нужно открыть серийный монитор Arduino IDE (Tools->Serial Monitor) и убедится в том, что подключен 9600.
Если все сделано верно, будет обнаружено устройство I2C, ему будет присвоен адрес 0x68 или же 0x69, его нужно записать.
Далее загружается скетч, который обрабатывает информацию с гироскопа и акселерометра. Их в интернете есть много, но лучше всего использовать вот этот.
На заключительном этапе нужно будет откалибровать значения гироскопа и акселерометра. Для этого нужно найти плоскую поверхность и поставить на нее MPU6050. Далее запускается скетч для калибровки, полученные данные отклонения записываются и используются затем в скетче MPU6050_DMP6 .
Шаг четвертый. Программа для Arduino
благодаря программе, которая выложена здесь, квадрокоптер стабилизируется и зависает в стабильном состоянии. Далее с помощью этой программы происходит управление квадрокоптером.
Для стабилизации квадрокоптера используется два ПИД-контроллера. Один нужен для тангажа, а второй для крена. Контроллер измеряет скорости вращения винтов и на основе этого происходит управление квадрокоптером.
Шаг пятый. Модификация квадрокоптера
Главная проблема маленького и дешевого квадрокоптера — это его вес. Чтобы решить эту проблему, нужно установить более мощные и легкие двигатели, лучше всего подойдут безщеточные, их еще называют вентильными. Они на много лучше щеточных, но к ним нужно покупать еще и контроллеры скорости, поэтому стоимость самоделки резко возрастает.
Чтобы конструкция была легче, лучше всего использовать контроллер Arduino Uno, с нее можно снять уже прошитый чип микропроцессора и затем поставить его непосредственно на ProtoBoard. В итоге получится выиграть около 30-ти грамм веса, что довольно неплохо. В качестве альтернативного варианта можно использовать Arduino Pro Mini.
Программа, которая была создана для управления самоделкой, может быть легко расширена. Но самая главная задача — стабилизация квадрокоптера в полете, на этом этапе была полностью решена. Чтобы управлять самоделкой удаленно, можно использовать модуль bluetooth или же присмотреться к трансмиттерам/ресиверам.
kvadrokopter.rar
[112.06 Kb] (скачиваний: 1145)
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Источник: