Główne zadanie, które sam sobie wyznaczył domowej roboty - wykonać niedrogi kwadrokopter, którego lot ustabilizuje się z powodu Arduino. Kolejny kwadrokopter ma autonomiczną moc. Całkowity koszt takiego produktu domowego wynosi około 60 USD.
Jeśli jest to bardziej znacząca ilość, bardziej obiecujące jest wyposażenie domowych silników bez szczotek w odpowiednie sterowniki.
Aby ustabilizować lot, stosuje się żyroskop i akcelerometr. Żyroskop jest potrzebny do ustalenia kąta nachylenia kwadrokoptera względem grawitacji Ziemi. Akcelerometr jest potrzebny do obliczenia przyspieszenia.
Materiały i narzędzia:
- baterie litowe (3,7 V);
- przewody;
- tranzystor ULN2003A Darlington Tranzystor (można użyć mocniejszych tranzystorów);
- silniki takie jak 0820 Coreless Motors;
- mikrokontroler Arduino Uno;
- płytka MPU-6050 (jest to zarówno żyroskop, jak i akcelerometr);
- obecność drukarki 3D lub dostęp do niej;
- niezbędne narzędzia.
Proces produkcyjny:
Pierwszy krok Utwórz obudowę kwadrokoptera
Sprawa odbywa się bardzo szybko i prosto. Jest drukowany za pomocą drukarki 3D. Stworzenie ramy jest zatem dobre, ponieważ wychodzi na światło, a wszystko to dzięki drukowaniu „plastrów miodu”. Projektowanie części odbyło się w programie Solidworks. Za pomocą tego programu możesz edytować parametry skrzynki, w razie potrzeby dokonywać własnych zmian.
Po wydrukowaniu ramki kwadrokoptera można zainstalować silniki i przylutować do nich przewody.
Krok drugi Łączymy Arduino
Sposób podłączenia karty MPU6050 można zobaczyć na poniższym schemacie. Ważne jest, aby zrozumieć, że biblioteka Arduino oznacza łączenie się za pośrednictwem tych kontaktów. Jeśli używasz obwodu innego producenta, ważne jest, aby upewnić się, że styki są w tej samej kolejności.
Do zasilania płyty wykorzystuje się jedynie napięcie 3,3 V. Jeśli zostanie zasilone z 5 V, ulegnie pogorszeniu. Niektóre płyty MPU6050 mają bezpiecznik, który chroni system przed wysokim napięciem, ale lepiej go nie ryzykować. Jeśli płytka ma styk AD0, musi być podłączona do uziemienia (GND). W takim przypadku VIO jest podłączone do wyjścia AD0 bezpośrednio na płycie, więc nie trzeba podłączać styku AD0.
Aby Arduino mogło sterować silnikami, potrzebne będą tranzystory, dzięki którym możliwe będzie dostarczenie dużej mocy do silników. Możesz zobaczyć bardziej szczegółowo, jak wszystkie elementy są połączone na schemacie.
Krok trzeci Szkic dla Arduino
Po podłączeniu MPU-6050 do Arduino należy go włączyć i pobrać szkic kodu skanera I2C.Następnie musisz skopiować kod programu i wkleić go do pustego szkicu. Następnie należy otworzyć monitor szeregowy Arduino IDE (Narzędzia-> Monitor szeregowy) i upewnić się, że 9600 jest podłączony.
Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, urządzenie I2C zostanie wykryte, zostanie mu przypisany adres 0x68 lub 0x69, należy go zapisać.
Następnie ładowany jest szkic, który przetwarza informacje z żyroskopu i akcelerometru. Jest ich wiele w Internecie, ale najlepiej jest z nich korzystać.
Na ostatnim etapie musisz skalibrować wartości żyroskopu i akcelerometru. Aby to zrobić, znajdź płaską powierzchnię i umieść na niej MPU6050. Następnie rozpoczyna się szkic do kalibracji, uzyskane dane odchylenia są rejestrowane, a następnie wykorzystywane w szkicu MPU6050_DMP6.
Krok czwarty Program dla Arduino
Dzięki rozmieszczonemu programowi kwadrokopter stabilizuje się i zamraża w stabilnym stanie. Następnie za pomocą tego programu wykonywane jest sterowanie kwadrokopterem.
Aby ustabilizować kwadrokopter, stosuje się dwa kontrolery PID. Jeden jest potrzebny do skoku, a drugi do rzutu. Sterownik mierzy prędkość obrotową śrub i na tej podstawie kontrolowany jest kwadrokopter.
Krok piąty Modyfikacja kwadrokoptera
Głównym problemem małego i taniego kwadrokoptera jest jego waga. Aby rozwiązać ten problem, musisz zainstalować mocniejsze i lżejsze silniki, najlepiej nadają się silniki bezszczotkowe, zwane są również silnikami zaworów. Są znacznie lepsze niż pędzle, ale musisz też kupić dla nich kontrolery prędkości, więc koszt produktów domowych gwałtownie wzrasta.
Aby ułatwić projektowanie, najlepiej użyć kontrolera Arduino Uno, możesz usunąć z niego już zszyty mikroprocesor, a następnie umieścić go bezpośrednio na ProtoBoard. W rezultacie okaże się, że wygrał około 30 gramów wagi, co jest całkiem niezłe. Alternatywą jest użycie Arduino Pro Mini.
Program, który został stworzony do kontroli domowej roboty, można łatwo rozszerzyć. Ale najważniejszym zadaniem jest ustabilizowanie kwadrokoptera w locie, na tym etapie zostało całkowicie rozwiązane. Aby zdalnie sterować pracą w domu, możesz użyć modułu Bluetooth lub przyjrzeć się nadajnikom / odbiornikom.