Como construir um drone Rc e o transmissor usando o Arduino: 11 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Fazer um drone é uma tarefa simples hoje em dia, mas vai custar muito caro. Então, vou lhe dizer como construir um drone usando o arduino com baixo custo. Também vou lhe dizer como construir o transmissor do drone também.então este drone é totalmente caseiro. Você não precisa comprar placas de controle de vôo ou transmissores.

Suprimentos

Precisamos desses itens para fazer o drone,

• Para o drone-

  1. Quadro– A “espinha dorsal” do quadricóptero. A estrutura é o que mantém todas as partes do helicóptero juntas. Tem que ser robusto, mas por outro lado, também tem que ser leve para que os motores e as baterias não lutem para mantê-lo no ar.
  2. Motores - o impulso que permite ao Quadcopter voar é fornecido por motores DC sem escova e cada um deles é controlado separadamente por um controlador eletrônico de velocidade ou ESC.
  3. ESCs - Controlador Eletrônico de Velocidade é como um nervo que entrega as informações de movimento do cérebro (controlador de vôo) para os músculos do braço ou perna (motores). Ele regula quanta potência os motores obtêm, o que determina as mudanças de velocidade e direção do quad.
  4. Hélices - dependendo do tipo de quad, você pode usar adereços de 9 a 10 ou 11 polegadas (para voos de fotografia aérea estáveis) ou adereços de corrida de 5 polegadas para menos impulso, mas mais velocidade.
  5. Bateria - Dependendo da configuração do nível de tensão máxima, você pode escolher entre baterias 2S, 3S, 4S ou até 5S. Mas, o padrão para um quad que está planejado para ser usado para filmagens aéreas (apenas um exemplo), você precisará de uma bateria 3S de 11,4 V. Você poderia ir com o 22,8 V 4S se estiver construindo um quadriciclo de corrida e quiser que os motores girem muito mais rápido.
  6. Placa Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - Uma placa que é basicamente (dependendo da sua escolha) uma soma de vários sensores que ajudam seu quadrante a saber onde ele está e como se nivelar.

• Para o transmissor-

  1. Módulo Transceptor NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potenciômetro
  4. Servo motor
  5. Interruptor
  6. Controle de video game
  7. Arduino Pro Mini

Etapa 1: ESQUEMAS

Este é o projeto principal de sua operação.

Como conectar os ESCs:

• Pino de sinal ESC 1 - D3
• Pino de sinal ESC 3 - D9
• Pino de sinal ESC 2 - D10
• Pino de sinal ESC 4 - D11

Como conectar o módulo Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Como conectar o MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Como conectar o indicador LED:

Perna do ânodo LED - D8

Como conectar o receptor:

• Acelerador - 2Elerons - D4
• Ailerons - D5
• Leme - D6
• AUX 1 - D7 Você precisa que o MPU-6050, o módulo Bluetooth, o receptor e os ESCs sejam aterrados. E, para fazer isso, você precisa conectar todos os pinos GND ao pino GND do Arduino.

Etapa 2: SOLDAR TUDO JUNTO

• A primeira coisa que você precisa fazer é pegar os cabeçotes fêmeas e soldá-los na placa de protótipo. Isso abrigará sua placa Arduino.
• Solde-os bem no centro para que haja espaço para o resto dos cabeçalhos para o MPU, módulo Bluetooth, receptor e os ESCs, e deixe algum espaço para alguns sensores adicionais que você pode decidir adicionar no futuro.

• A próxima etapa é soldar os cabeçalhos masculinos do Receptor e ESCs diretamente dos cabeçalhos femininos do Arduino. Quantas fileiras de cabeçalhos ESC masculinos você terá, depende de quantos motores seu drone terá. Em nosso caso, estamos construindo um quadricóptero, o que significa que haverá 4 rotores e um ESC para cada um. Isso significa ainda 4 linhas com cada uma tendo 3 cabeçalhos machos. O primeiro cabeçalho da primeira linha será usado para o PID de sinal, o segundo para o 5V (embora isso dependa de seus ESCs terem um pino de 5V ou não, caso contrário, você deixará esses cabeçalhos vazios), e o terceiro o cabeçalho será para o GND.

  Quando a parte de soldagem dos ESCs terminar, você pode passar para a parte de soldagem dos cabeçalhos do receptor. Na maioria dos casos, um quad possui 4 canais. São eles: Throttle, Pitch, Yaw e Roll. O canal livre restante (o quinto), é usado para mudanças no modo de vôo (o canal auxiliar). Isso significa que você precisará soldar cabeçalhos machos em 5 linhas. E, cada menos um terá um cabeçalho, enquanto apenas uma dessas linhas precisa de 3 cabeçalhos em uma linha.

• todas as áreas estavam conectadas com as áreas do Arduino. Isso inclui todos os aterramentos ESC, aterramento do receptor (cabeçalho do sinal do acelerador completamente à direita) e o módulo Bluetooth e aterramentos MPU.
• Então, você precisa seguir os esquemas e as conexões que explicamos acima. Por exemplo, o MPU (SDA - A4 e SCL - A5) e para Bluetooth (TX - TX e RX - RX) do Arduino. Depois disso, basta seguir as conexões conforme as escrevemos: Pinos de sinal de ESC1, ESC2 … para D3, D10 … do Arduino. Em seguida, os pinos de sinal do receptor Pitch - D2, Roll - D4 … e assim por diante. Além disso, você precisa conectar o cabo longo do LED (terminal positivo) ao pino D8 do Arduino, bem como adicionar o resistor de 330 ohms entre o aterramento do Arduino e o cabo curto do LED (terminal negativo). A última coisa a fazer é fornecer uma conexão de fonte de alimentação de 5V. E, para isso, você precisa conectar em paralelo o fio Preto (aterramento da bateria) ao aterramento de todos os seus componentes, e o fio Vermelho ao Arduino, MPU e Módulo Bluetooth, pinos 5V. Agora, o MPU 6050 precisa ser soldado aos conectores machos que você planeja usar. Depois disso, gire a placa 180 graus e conecte todos os seus componentes aos respectivos conectores na placa de protótipo.
• Ligue-o e seu Arduino estará pronto para adicionar códigos por meio de um computador!

Etapa 3: COMO PROGRAMAR SEU CONTROLADOR DE VÔO ARDUINO

1. Primeiro, você precisa baixar o MultiWii 2.4. Em seguida, extraia-o.
2. Entre na pasta MultiWii, procure o ícone MultiWii e execute-o
3. Use o IDE do Arduino para encontrar o “Arquivo Arduino” ou o arquivo Multiwii com “.ino”. Qualquer “arquivo CPP” ou “arquivo H” são os arquivos de suporte para nosso Código Multiwii, portanto, não os abra. Basta usar o arquivo Multiwii.ino.
4. Ao abrir o arquivo, você encontrará várias guias Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.he muitas mais. Encontre o “config.h”
5. Role para baixo até encontrar ‘O tipo de multi-helicóptero” e, em seguida, excluindo o “//” que você marcou, está conforme definido e em execução. Quad X porque estamos assumindo que você está usando a configuração de rotor “X” em seu quad.
6. Agora role para baixo e procure por “Combined IMU Boards” e ative o tipo de Gyro + Acc Board que você está usando. No nosso caso, usamos a GY-521, então ativamos essa opção.
7. Se você decidir adicionar outros sensores, como um barômetro ou um sensor ultrassônico, tudo o que você precisa fazer é “ativá-los” aqui e eles estarão funcionando.
8. Em seguida está o “Buzzer pin”. Lá, você precisa ativar as opções do indicador de vôo (os 3 primeiros)
9. Desconecte a placa Arduino do controlador de voo e conecte-a ao computador usando USB. Uma vez fora do FC e conectado ao seu computador, você encontrará FERRAMENTAS e selecione o tipo de sua placa Arduino (no nosso caso, Arduino Nano).
10. Agora encontre “Serial Port” e ative a porta COM à qual o Arduino Nano está conectado (nosso caso, COM3). Por fim, clique na seta e carregue o código, e aguarde a transferência do código.
11. Quando o upload estiver concluído, desconecte o Arduino do USB, insira-o de volta em seu lugar na placa FC e conecte uma bateria de 5 V para que todo o FC seja ligado, e então espere até que o LED no Arduino fique vermelho. Isso significa que a inicialização terminou e que você pode conectá-lo ao seu computador novamente. Agora, encontre a pasta Multiwii 2.4, depois o MultiwiiConfig e localize a pasta que é compatível com o seu sistema operacional. No nosso caso, é o “application.windows64”.
12. Agora inicie o aplicativo MultiwiiConfE é isso! Você notará imediatamente como move o FC, os valores dos dados do acelerômetro e do giroscópio na tela. A orientação do seu FC é mostrada na parte inferior. Nesta interface, você pode alterar os valores PID e ajustar o quadrante para corresponder às suas preferências pessoais. E, você também pode atribuir os modos de voo a certas posições do interruptor auxiliar nesta interface. Tudo o que você precisa fazer agora é encontrar um lugar para o seu Arduino FC no quadro e ele está pronto para subir aos céus.

Etapa 4: Quadro

Agora você precisa definir todas as peças para a moldura. Você pode comprar uma moldura ou fazer em casa

Etapa 5: montagem dos motores e controladores de velocidade

• Primeiramente é necessário fazer os furos na carcaça dos motores, de acordo com a distância entre os furos dos parafusos nos motores. Seria bom fazer outro orifício que permita que o clipe e o eixo do motor se movam livremente.
• Recomenda-se conectar os controladores de velocidade na parte inferior do quadro devido a vários motivos que envolvem a funcionalidade do drone. Essas razões, entre outras, incluem que ele irá “descarregar” a parte superior do drone onde outros componentes devem ser adicionados.

Etapa 6: Adicionando o Flight Controller e a bateria

• Agora monte nosso controlador de vôo caseiro (receptor arduino) no centro da estrutura do drone.
• Recomenda-se colocar um pequeno pedaço de esponja na parte inferior do controlador de vôo, pois absorve e reduz as vibrações dos motores. Assim, seu drone ficará mais estável durante o vôo, e estabilidade é a chave para voar um drone.
• Agora adicione a bateria lipo na parte inferior da estrutura e certifique-se de que o drone esteja equilibrado no centro.
• agora seu drone está pronto para decolar

Etapa 7: Fazendo o transmissor

• A comunicação de rádio deste controlador é baseada no módulo transceptor NRF24L01 que, se usado com uma antena amplificada, pode ter um alcance estável de até 700 metros em espaço aberto. Possui 14 canais, 6 dos quais são entradas analógicas e 8 entradas digitais.
• Possui dois joysticks, dois potenciômetros, dois interruptores, seis botões e, adicionalmente, uma unidade de medição interna composta por um acelerômetro e um giroscópio que também pode ser usado para controlar coisas apenas movendo ou inclinando o controlador.

Etapa 8: Diagrama de Circuito

• O cérebro deste controlador RC é um Arduino Pro Mini que é alimentado por 2 baterias LiPo produzindo cerca de 7,4 volts. Podemos conectá-los diretamente ao pino RAW do Pro Mini que possui um regulador de tensão que reduziu a tensão para 5V. Observe que existem duas versões do Arduino Pro Mini, como a que eu tenho que opera a 5V e a outra a 3,3V.
• Por outro lado, o módulo NRF24L01 precisa estritamente de 3,3 V e é recomendado que venha de uma fonte dedicada. Portanto, precisamos usar um regulador de tensão de 3,3 V que está conectado às baterias e converter 7,4 V em 3,3 V. Também precisamos usar um capacitor de desacoplamento ao lado do módulo para manter a tensão mais estável, assim a comunicação de rádio também será mais estável. O módulo NRF24L01 se comunica com o Arduino usando o protocolo SPI, enquanto o acelerômetro MPU6050 e o módulo giroscópio usam o protocolo I2C.
• Você deve soldar todas as peças de acordo com o diagrama. Você pode projetar e imprimir um circuito que o torna mais fácil.

Etapa 9: Codificando o Transmissor

• Para programar uma placa Pro Mini, precisamos de uma interface USB para serial UART que pode ser conectada ao cabeçalho de programação localizado na parte superior do nosso controlador.
• Em seguida, no menu de ferramentas do IDE do Arduino, precisamos selecionar a placa Arduino Pro ou Pro Mini, selecionar a versão adequada do processador, selecionar a porta e selecionar o método de programação para “USBasp”.
• Aqui está o código Arduino completo para este Transmissor Arduino RC DIY
• Faça o upload para o arduino pro mini.

Etapa 10: Codificando o Receptor

• Aqui está um código receptor simples onde receberemos os dados e simplesmente os imprimiremos no monitor serial para que possamos saber que a comunicação funciona corretamente. Novamente, precisamos incluir a biblioteca RF24 e definir os objetos e a estrutura da mesma forma que no código do transmissor. Na seção de configuração, ao definir a comunicação de rádio, precisamos usar as mesmas configurações do transmissor e definir o módulo como receptor usando a função radio.startListening ().
• Faça o upload para o receptor

Etapa 11: Retirando o Drone

• Em primeiro lugar, posicione seu drone no solo e prepare-o para operação. Pegue seu controlador de vôo e comece seu primeiro vôo com cuidado e segurança.
• No entanto, é altamente recomendável acelerar o drone lentamente. Além disso, pela primeira vez, certifique-se de voá-lo em uma altitude inferior.
• Espero que este artigo o ajude a construir seu drone caseiro.
• Não se esqueça de curtir e deixar um comentário.