Realizați și zburați un avion controlat ieftin cu telefon inteligent: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Ați visat vreodată să construiți un avion de parcare cu telecomandă <15 $ DIY care să controleze telefonul mobil (aplicație Android prin WiFi) și să vă ofere o doză zilnică de adrenalină de 15 minute (timp de zbor de aproximativ 15 minute)? decât acest instructiv este pentru voi. Acest avion este foarte stabil și zboară lent, deci este foarte ușor chiar și pentru copii să-l piloteze.

Vorbind despre raza de acțiune a avionului … Am o raza de acțiune LOS de aproximativ 70 de metri folosind dispozitivul meu mobil Moto G5S care acționează ca hotspot WiFi și telecomandă. Mai multe RSSI în timp real afișate în aplicația Android și dacă avionul urmează să meargă în afara razei (RSSI scade sub -85 dBm) decât telefonul mobil începe să vibreze. Dacă avionul iese din raza de acțiune a punctului de acces Wi-Fi, motorul se oprește pentru a asigura o aterizare sigură. De asemenea, tensiunea bateriei este afișată în aplicația Android și dacă tensiunea bateriei scade sub 3,7 V decât telefonul mobil începe să vibreze pentru a oferi feedback pilotului pentru aterizare, avionul înainte ca bateria să se descarce complet. Avionul este complet controlat prin gesturi înseamnă dacă înclinați telefonul mobil la stânga decât la planul întoarceți la stânga și opus pentru a face dreapta. Așadar, împărtășesc instrucțiuni de construcție pas cu pas ale avionului meu controlat prin WiFi bazat pe ESP8266. Timpul de construcție necesar pentru acest avion este de aproximativ 5-6 ore și necesită abilități de lipit de bază, cunoștințe de programare puțin despre ESP8266 folosind Arduino IDE și să ai o ceașcă de cafea fierbinte sau bere răcită în jur va fi grozav:).

Pasul 1: Pasul 1: Lista componentelor și instrumentelor

Piese electronice: Dacă sunteți pasionat de electronice, veți găsi multe dintre piesele enumerate mai jos în inventarul dvs

• 2 nr. Motor fără curent continuu cu propulsie cw și ccw 5 $
• 1 nr. ESP-12 sau ESP-07 modul 2 $
• 1 nr. 3.7V 180mAH 20C baterie LiPo -> 5 $
• 2 nr. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0,05 $
• 5 nr. 3,3kOhms 1/10 watt smd sau 1/4 watt prin rezistența orificiului 0,05 $ (3,3K până la 10K orice rezistor va funcționa)
• 1 nr. 1N4007 smd sau diodă prin orificiu 0,02 $
• 1 nr. Modul încărcător Lipo TP4056 1S 1A 0,06 $
• 2 conector mini JST masculin și 1 feminin 0,05 $

Cost total ------ 13 $ Aprox

Alte părți:

• 2-3 nr. Băț de grătar
• 1 nr. Foaie depron de 50cm x 50cm 3mm sau orice foaie rigidă de spumă de 3mm
• Sârmă jumper izolată cu un singur miez
• Nodemcu sau cp2102 convertor USB la UART ca programator pentru încărcare firmware pe esp8266
• Bandă adezivă
• Super-lipici

Instrumente necesare:

• Unelte de lipit de calitate hobby
• Lama chirurgicală cu suport pentru lamă
• Pistol de lipit fierbinte
• Scară
• Computer cu Arduino IDE cu ESP8266 Arduino Core
• Telefon mobil Android

Asta e tot ce avem nevoie … Acum suntem pregătiți să ne construim avionul nebun controlat prin WiFi

Pasul 2: Pasul 2: Înțelegerea mecanismului de control

Acest avion folosește tracțiune diferențială pentru controlul girației (direcție) și tracțiune colectivă pentru pas (urcare / coborâre) și controlul vitezei aerului, prin urmare nu este nevoie de servomotor și doar două motoare principale fără coroziune DC asigură tracțiune și control.

Forma poliedrică a aripii oferă stabilitate la rulare împotriva forței externe (rafală de vânt). Evitarea intenționată a servomotorului pe suprafețele de control (lift, eleron și cârmă) face ca proiectarea planului să fie foarte ușor de construit fără niciun mecanism de control complex și, de asemenea, reduce costul construcției. Pentru a controla avionul Tot ce ne trebuie este să controlăm de la distanță motorul DC Coreless de la distanță prin WiFi folosind aplicația Android care rulează pe telefonul mobil. Pentru orice eventualitate, cineva dorește să observe designul acestui avion în 3D, am atașat captura de ecran Fusion 360 și fișierul stl aici.. puteți folosi vizualizatorul stl online pentru a privi designul din orice unghi de vizualizare.. încă o dată este doar un design CAD al planului pentru documentare, nu aveți nevoie de imprimantă 3D sau tăietor cu laser.. așa că nu vă faceți griji:)

Pasul 3: Pasul 3: Schema controlerului Bazat pe ESP8266

Să începem cu înțelegerea funcției fiecărei componente în schematică,

• ESP12e: Acest SoC WiFi ESP8266 primește pachete de control UDP din aplicația Android și controlează RPM ale motorului stânga și dreapta. Măsoară tensiunea bateriei și RSSI a semnalului WiFi și îl trimite la aplicația Android.
• D1: Modulul ESP8266 funcționează în siguranță între 1,8V ~ 3,6V conform fișei sale tehnice, prin urmare bateria LiPo cu o singură celulă nu poate fi utilizată direct pentru alimentarea cu energie ESP8266, deci este necesar un convertor redus. Reduceți greutatea și complexitatea circuitului Am folosit dioda 1N4007 pentru a scădea tensiunea bateriei (4,2V ~ 3,7V) cu 0,7V (tăiată tensiunea de 1N4007) pentru a obține o tensiune cuprinsă între 3,5V ~ 3,0V care este utilizată ca tensiune de alimentare a ESP8266. Știu modul său urât de a face acest lucru, dar funcționează foarte bine pentru acest avion.
• R1, R2 și R3: aceste trei rezistențe sunt minime necesare pentru configurarea minimă ESP8266. R1 trageți pinul CH_PD (EN) al ESP8266 pentru al activa. Pinul RST al ESP8266 este activ scăzut, astfel încât pinul RST ridicat R2 al ESP8266 și scoateți-l din modul de resetare. conform fișei tehnice la pornire, pinul GPIO15 al ESP8266 trebuie să fie scăzut, astfel încât R3 să fie folosit pentru a derula GPIO15 al ESP8266.
• R4 și R5: R4 și R5 folosite pentru a trage poarta T1 și T2 pentru a evita orice declanșare falsă de mosfete (funcționarea motorului) atunci când ESP8266 se aprinde. (Notă: valorile R1 până la R5 utilizate în acest proiect sunt de 3,3 Kohms, totuși orice rezistență între 1K și 10K va funcționa perfect)
• T1 și T2: Acestea sunt două mosfete de putere Si2302DS N-channel (2,5 Amp rating) controlează RPM ale motorului stâng și drept de la PWM provenind de la GPIO4 și GPIO5 de la ESP8266.
• L_MOTOR și R_MOTOR: Acestea sunt motoare coreless DC de 7mmx20mm 35000 RPM, care oferă o tracțiune diferențială pentru zbor și planul de control. Fiecare motor oferă o împingere de 30 de grame la 3,7 V și atrage un curent de 700 mA la viteză.
• J1 și J2: Acestea sunt mini conector JST utilizat pentru modulul ESP12e și conexiunea bateriei. Puteți utiliza orice conector care poate gestiona cel puțin 2Amp curent.

(Notă: Înțeleg complet importanța decuplării condensatorului în proiectarea circuitului de semnal mixt, dar am evitat decuplarea condensatoarelor în acest proiect pentru a evita complexitatea circuitului și numărul de piese, deoarece doar o parte WiFi a ESP8266 este RF / analog și modulul ESP12e în sine are condensatori de decuplare necesari la bord. BTW fără circuit de condensator extern de decuplare funcționează foarte bine.)

Schema receptorului bazat pe ESP12e cu conexiune de programare în format pdf este atașată la acest pas..

Pasul 4: Pasul 4: ansamblul controlerului

Videoclipul de mai sus cu subtitrare arată jurnalul de construcție pas cu pas al controlerului ESP12e Based Receiver bazat pe acest proiect. Am încercat să plasez componente conform abilităților mele. puteți plasa componente conform abilității dvs. luând în considerare schema dată în pasul anterior.

Doar mosfetele SMD (Si2302DS) sunt prea mici și trebuie îngrijite în timpul lipirii. Am aceste mosfete în inventar, așa că le-am folosit. Puteți utiliza orice mosfet de putere TO92 mai mare cu Rdson <0.2ohms și Vgson 1.5Amps. (Sugerează-mi dacă găsești un astfel de mosfet ușor disponibil pe piață..) Odată ce acest hardware este gata, suntem pregătiți să încărcăm firmware-ul WiFi Plane pentru a nodemcu acest proces discutat în pasul următor.

Pasul 5: Pasul 5: Configurarea și încărcarea firmware-ului ESP8266

Firmware-ul ESP8266 pentru acest proiect este dezvoltat folosind Arduino IDE.

Nodemcu sau USBtoUART Converter pot fi folosite pentru a încărca firmware-ul pe ESP12e. În acest proiect, folosesc Nodemcu ca programator pentru a încărca firmware pe ESP12e.

Video de mai sus arată proces pas cu pas al aceluiași..

Există două metode pentru a încărca acest firmware pe ESP12e,

1. Utilizarea intermitentului nodemcu: Dacă doriți doar să utilizați fișierul binar wifiplane_esp8266_esp12e.bin atașat la acest pas, fără nicio modificare în firmware, aceasta este cea mai bună metodă de urmat.

   • Descărcați wifiplane_esp8266_esp12e.bin din atașamentul acestui pas.
   • Descărcați nodemcu flasher repo din depozitul său oficial github și dezarhivați-l.
   • În folderul dezarhivat, navigați la nodemcu-flasher-master / Win64 / Release și rulați ESP8266Flasher.exe
   • Deschideți fila de configurare a ESP8266Flasher și schimbați calea fișierului binar din INTERN: // NODEMCU în calea wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Decât urmați pașii conform videoclipului de mai sus….

2. Utilizarea Arduino IDE: Dacă doriți să editați firmware-ul (adică SSID și parola rețelei WiFi - Hotspot Android în acest caz), aceasta este cea mai bună metodă de urmat.

   • Configurați Arduino IDE pentru ESP8266 urmând acest excelent instructabil.
   • Descărcați wifiplane_esp8266.ino din atașamentul acestui pas.
   • Deschideți Arduino IDE și copiați codul de pe wifiplane_esp8266.ino și lipiți-l în Arduino IDE.
   • Editați SSID și parola rețelei dvs. în cod, modificând următoarele două linii. și urmați pașii conform videoclipului de mai sus.
   • char ssid = "wifiplane"; // SSID-ul rețelei (numele) char pass = "wifiplane1234"; // parola de rețea (utilizați pentru WPA sau utilizați ca cheie pentru WEP)

Pasul 6: Pasul 6: Asamblarea aeronavei

Jurnalul de construire a cadrelor de aer este afișat pas cu pas în videoclipul de mai sus.

Am folosit 18cmx40cm bucată de spumă depron pentru cadru. Băț de grătar folosit pentru a oferi o rezistență suplimentară fuselajului și aripii. În imaginea de mai sus este furnizat Plan of of Airframe, însă puteți modifica planul în funcție de nevoile dvs., ținând cont doar de aerodinamica de bază și de greutatea avionului. Având în vedere configurarea electronică a acestui plan, este capabil să piloteze un avion cu greutatea maximă de aproximativ 50 de grame. BTW cu acest cadru de aer și toate componentele electronice, inclusiv greutatea de zbor a bateriei acestui avion este de 36 de grame.

Locație CG: am folosit regula generală a degetului mare pentru o alunecare lină … cu 20% -25% din lungimea coardei departe de marginea anterioară a aripii … Cu această configurație CG cu lift ușor în sus, alunecă cu accelerație zero, zbura de nivel cu 20-25% accelerație și cu accelerație adăugată începe să urce din cauza ascensorului ușor în sus …

Iată un videoclip pe YouTube al proiectului meu de avion cu aripă zburătoare cu aceeași electronică pentru a vă inspira doar să experimentați diverse designuri și, de asemenea, pentru a dovedi că pentru această configurație poate fi utilizat cu multe tipuri de proiectare a aeronavelor.

Pasul 7: Pasul 7: Configurarea și testarea aplicației Android

Instalarea aplicației Android:

Trebuie doar să descărcați fișierul wifiplane.apk atașat cu acest pas pe telefonul dvs. smartphone și trebuie să urmați instrucțiunile conform videoclipului de mai sus.

Despre aplicație, această aplicație Android este dezvoltată folosind Procesarea pentru Android.

Aplicația nu este pachet semnat, așa că trebuie să activați opțiunea sursă necunoscută în setarea telefonului dvs. Aplicația are nevoie doar de dreptul de a accesa vibratorul și rețeaua WiFi.

Testarea avionului înainte de zbor folosind aplicația Android: Odată ce aplicația Android este funcțională pe telefonul dvs. inteligent, consultați videoclipul de mai sus pentru a afla cum funcționează aplicația și diverse funcții interesante ale aplicației.. Dacă avionul dvs. răspunde la aplicație în același mod ca și videoclipul de mai sus, decât este MARE … L-AȚI FĂCUT …

Pasul 8: Pasul 8: Este timpul să zbori

Sunteți gata să zburați? …

• INTRAȚI ÎN CÂMP
• FĂ UNEI TEST DE ALUNE
• SCHIMBAȚI UNghiul ELEVATORULUI sau ADAUGAȚI / ÎNLĂTURAȚI GREUTATEA PE NASUL PLANULUI PÂNĂ LA ALUNECAREA FĂRĂ …
• O dată când alunecă ușor, alimentați cu avionul și aplicația ANDROID DESCHISĂ
• LANSAȚI MÂNUL AVIONUL ÎN FIERMETEȚI CU 60% ACCELENȚĂ împotriva Vântului
• O dată ce este în aer, ar trebui să zboare ușor la nivel cu aproximativ 20% până la 25% accelerație