Faça e voe avião controlado por telefone inteligente barato: 8 etapas

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

Alguma vez você já sonhou em construir um avião com controle remoto de <15 $ DIY que controle pelo seu telefone móvel (Android App via WiFi) e lhe dê uma dose diária de adrenalina de 15 minutos (tempo de vôo de cerca de 15 minutos)? do que este instrutível é para vocês.. Este avião é muito estável e lento para voar, então é muito fácil até para crianças pilotá-lo.

Falando em alcance do avião… Eu tenho cerca de 70 metros de alcance LOS usando meu celular Moto G5S atuando como WiFi Hotspot e controle remoto. Mais RSSI em tempo real exibido no aplicativo Android e se o avião estiver prestes a sair do alcance (RSSI cair abaixo de -85 dBm), o telefone móvel começará a vibrar. Se o avião sair do alcance do ponto de acesso Wi-Fi, o motor para para fornecer uma aterrissagem à prova de falhas. Além disso, a tensão da bateria é exibida no aplicativo Android e se a tensão da bateria cair abaixo de 3,7 V, o celular começa a vibrar para fornecer feedback ao piloto para pousar o avião antes que a bateria fique totalmente descarregada. O avião é totalmente controlado por gestos, significa que se você inclinar o telefone celular para a esquerda, então o avião vira para a esquerda e oposta para virar à direita. Então, aqui, estou compartilhando instruções passo a passo de construção do meu pequeno avião controlado por WiFi baseado em ESP8266. O tempo de construção necessário para este avião é de cerca de 5 a 6 horas e requer habilidades básicas de soldagem, um pouco de conhecimento de programação do ESP8266 usando o IDE do Arduino e ter uma xícara de café quente ou cerveja gelada por perto será ótimo:).

Etapa 1: Etapa 1: Lista de componentes e ferramentas

Peças eletrônicas: Se você for um entusiasta da eletrônica, encontrará muitas das peças listadas abaixo em seu inventário

• 2 nos. Motor DC sem núcleo com hélice cw e ccw 5 $
• 1 nº ESP-12 ou ESP-07 módulo 2 $
• 1 nº Bateria LiPo 3,7 V 180mAH 20C -> 5 $
• 2 nos. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0,05 $
• 5 nos. 3,3kOhms 1/10 watt smd ou 1/4 watt através de resistores de orifício 0,05 $ (3,3K a 10K qualquer resistor funcionará)
• 1 nº 1N4007 smd ou diodo de orifício passante 0,02 $
• 1 nº Módulo carregador TP4056 1S 1A Lipo 0,06 $
• 2 conectores mini JST macho e 1 fêmea 0,05 $

Custo total ------ 13 $ Aprox

Outras Partes:

• 2-3 nos. Espeto de churrasco
• 1 nº Folha de depron de 50 cm x 50 cm de 3 mm ou qualquer folha de espuma rígida de 3 mm
• Fio jumper isolado de núcleo único
• Nodemcu ou cp2102 USB para conversor UART como programador para upload de firmware para esp8266
• Fita adesiva
• Super cola

Ferramentas necessárias:

• Ferramentas de solda de grau de passatempo
• Lâmina cirúrgica com porta-lâmina
• Pistola de cola quente
• Escala
• Computador com Arduino IDE com ESP8266 Arduino Core
• Telefone móvel Android

É tudo de que precisamos … Agora estamos prontos para construir nosso louco plano controlado por WiFi

Etapa 2: Etapa 2: Compreendendo o mecanismo de controle

Este avião usa empuxo diferencial para controle de guinada (direção) e empuxo coletivo para inclinação (subida / descida) e controle de velocidade do ar, portanto, nenhum servo motor é necessário e apenas dois motores DC sem núcleo fornecem empuxo e controle.

A forma poliédrica da asa fornece estabilidade de rolamento contra forças externas (rajadas de vento). Evitar intencionalmente o servo motor nas superfícies de controle (elevador, aileron e leme) torna o projeto do avião muito fácil de construir sem qualquer mecanismo de controle complexo e também reduz o custo da construção. Para controlar o avião, tudo o que precisamos é controlar o impulso de ambos os motores Coreless DC remotamente via WiFi usando o aplicativo Android rodando no celular. Caso alguém queira observar o design deste avião em 3D, anexei a captura de tela do Fusion 360 e o arquivo stl aqui.. você pode usar o visualizador de stl online para ver o design de qualquer ângulo de visão.. mais uma vez, é apenas um projeto CAD de avião para documentação, você não precisa de impressora 3D ou cortador a laser.. então não se preocupe:)

Etapa 3: Etapa 3: esquema do controlador baseado em ESP8266

Vamos começar entendendo a função de cada componente no esquema,

• ESP12e: Este ESP8266 WiFi SoC recebe pacotes de controle UDP do Android App e controla o RPM do motor esquerdo e direito. Ele mede a tensão da bateria e RSSI do sinal WiFi e envia para o Android App.
• D1: O módulo ESP8266 opera com segurança entre 1,8 V ~ 3,6 V de acordo com sua folha de dados, portanto, a bateria LiPo de célula única não pode ser usada diretamente para a fonte de alimentação do ESP8266, portanto, é necessário um conversor redutor. Reduza o peso e a complexidade do circuito Eu usei o diodo 1N4007 para diminuir a tensão da bateria (4,2 V ~ 3,7 V) em 0,7 V (corte na tensão de 1N4007) para obter a tensão na faixa de 3,5 V ~ 3,0 V, que é usada como tensão de alimentação do ESP8266. Eu sei que é uma maneira feia de fazer isso, mas está funcionando muito bem para este avião.
• R1, R2 e R3: esses três resistores são necessários no mínimo para a configuração mínima do ESP8266. R1 pull-up CH_PD (EN) pino de ESP8266 para habilitá-lo. O pino RST de ESP8266 está ativo baixo, então R2 puxe o pino RST de ESP8266 e tire-o do modo de reinicialização. de acordo com a folha de dados ao ligar, o pino GPIO15 de ESP8266 deve ser baixo, então R3 usado para puxar para baixo GPIO15 de ESP8266.
• R4 e R5: R4 e R5 usados para pull-down gate de T1 e T2 para evitar qualquer falso disparo de mosfets (motor funcionando) quando o ESP8266 é ligado. (Nota: os valores de R1 a R5 usados neste projeto são 3,3 Kohms, no entanto, qualquer resistência entre 1 K a 10 K funcionará perfeitamente)
• T1 e T2: Estes são dois mosfets de potência do canal N Si2302DS (classificação de 2,5 Amp) controla a RPM do motor esquerdo e direito por PWM vindo de GPIO4 e GPIO5 de ESP8266.
• L_MOTOR e R_MOTOR: São motores DC Coreless de 7mmx20mm 35000 RPM que fornecem empuxo diferencial para voo e avião de controle. Cada motor fornece 30 gramas de empuxo a 3,7 V e consome 700 mA de corrente em velocidade.
• J1 e J2: são os conectores mini JST usados para o módulo ESP12e e a conexão da bateria. Você pode usar qualquer conector que suporte pelo menos 2Amp de corrente.

(Nota: Eu entendo completamente a importância do capacitor de desacoplamento no projeto de circuito de sinal misto, mas evitei capacitores de desacoplamento neste projeto para evitar a complexidade do circuito e a contagem de partes, pois apenas a parte WiFi do ESP8266 é RF / Analógico e o próprio módulo ESP12e tem os capacitores de desacoplamento necessários on-board. BTW, sem qualquer circuito de capacitor de desacoplamento externo funciona muito bem.)

O esquema do receptor baseado em ESP12e com conexão de programação em formato pdf está anexado a esta etapa.

Etapa 4: Etapa 4: Montagem do controlador

O vídeo acima com legenda mostra o registro de compilação passo a passo do controlador cum receptor baseado em ESP12e projetado para este projeto. Tentei colocar componentes de acordo com minhas habilidades. você pode colocar componentes de acordo com sua habilidade, considerando o esquema fornecido na etapa anterior.

Apenas mosfets SMD (Si2302DS) são muito pequenos e precisam de cuidados durante a soldagem. Eu tenho esses mosfets em meu inventário, então eu os usei. Você pode usar qualquer mosfet de potência de pacote TO92 maior com Rdson <0.2ohms e Vgson 1.5Amps. (Sugira-me se você encontrar tal mosfet facilmente disponível no mercado..) Uma vez que este hardware está pronto, estamos todos prontos para fazer o upload do firmware do WiFi Plane para nodemcu este processo discutido na próxima etapa.

Etapa 5: Etapa 5: Configuração e upload do firmware ESP8266

O firmware ESP8266 para este projeto foi desenvolvido usando o Arduino IDE.

O conversor Nodemcu ou USBtoUART pode ser usado para fazer o upload do firmware para o ESP12e. Neste projeto, estou usando o Nodemcu como programador para fazer o upload do firmware para o ESP12e.

O vídeo acima mostra o processo passo a passo do mesmo.

Existem dois métodos para fazer o upload deste firmware para ESP12e,

1. Usando o pisca-pisca nodemcu: Se você deseja apenas usar o arquivo binário wifiplane_esp8266_esp12e.bin anexado a esta etapa, sem qualquer modificação no firmware, este é o melhor método a seguir.

   • Baixe wifiplane_esp8266_esp12e.bin do anexo desta etapa.
   • Baixe o repositório de pisca-pisca nodemcu de seu repositório github oficial e descompacte-o.
   • Na pasta descompactada, navegue até nodemcu-flasher-master / Win64 / Release e execute ESP8266Flasher.exe
   • Abra a guia de configuração do ESP8266Flasher e altere o caminho do arquivo binário de INTERNO: // NODEMCU para o caminho de wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Em seguida, siga as etapas conforme o vídeo acima….

2. Usando o Arduino IDE: se você deseja editar o firmware (ou seja, SSID e senha da rede WiFi - Android Hotspot neste caso), este é o melhor método a seguir.

   • Configure o IDE do Arduino para ESP8266 seguindo este excelente Instructable.
   • Baixe wifiplane_esp8266.ino do anexo desta etapa.
   • Abra o IDE do Arduino, copie o código de wifiplane_esp8266.ino e cole-o no IDE do Arduino.
   • Edite o SSID e a senha de sua rede no código, editando as duas linhas seguintes. e siga as etapas conforme o vídeo acima.
   • char ssid = "wifiplano"; // SSID da sua rede (nome) char pass = "wifiplane1234"; // sua senha de rede (use para WPA, ou use como chave para WEP)

Etapa 6: Etapa 6: Montagem da fuselagem

O registro de construção de fuselagem é mostrado passo a passo no vídeo acima.

Eu usei um pedaço de espuma depron de 18 cm x 40 cm para a fuselagem. Vareta de churrasco usada para fornecer resistência extra à fuselagem e asa. Na imagem acima, é fornecido um plano de fuselagem, no entanto, você pode modificar o plano de acordo com sua necessidade, apenas mantendo a aerodinâmica básica e o peso do avião em mente. Ao considerar a configuração eletrônica deste avião, ele é capaz de voar em aviões com peso máximo de cerca de 50 gramas. BTW com esta fuselagem e todos os eletrônicos, incluindo bateria, peso de vôo deste avião é 36 gramas.

Localização do CG: Eu usei a regra geral do CG para um deslizamento suave … seus 20% -25% do comprimento da corda longe da borda da asa … Com este CG configurado com elevador ligeiramente para cima, ele desliza com aceleração zero, vôo nivelado com 20-25% de aceleração e com aceleração adicional ele começa a subir devido a um elevador ligeiramente para cima …

Aqui está o vídeo do youtube do meu projeto de avião com asas voadoras com a mesma eletrônica para inspirá-lo a experimentar vários projetos e também para provar que esta configuração pode ser usada com muitos tipos de projeto de fuselagem.

Etapa 7: Etapa 7: configuração e teste do aplicativo Android

Instalação do aplicativo Android:

Você só precisa baixar o arquivo wifiplane.apk anexado a esta etapa para o seu smartphone e precisa seguir as instruções conforme o vídeo acima.

Sobre o aplicativo, este aplicativo Android foi desenvolvido usando o Processing para Android.

O aplicativo não é um pacote assinado, então você precisa habilitar a opção de fonte desconhecida na configuração do seu telefone. O aplicativo precisa apenas do direito de acessar o vibrador e a rede sem fio.

Teste pré-voo do avião usando o aplicativo Android: assim que o aplicativo Android estiver instalado e funcionando em seu smartphone, consulte o vídeo acima para saber como o aplicativo funciona e vários recursos interessantes do aplicativo. Se o seu avião responde ao aplicativo da mesma forma que o vídeo acima, do que é ÓTIMO … VOCÊ FEZ …

Etapa 8: Etapa 8: É hora de voar

Pronto para voar?…

• ENTRE NO CAMPO
• FAÇA ALGUM TESTE DE GLIDE
• MUDE O ÂNGULO DO ELEVADOR ou ADICIONE / REMOVA O PESO NO NARIZ DO AVIÃO ATÉ QUE ESTEJA DESLIZANDO SUAVEMENTE …
• QUANDO ESTIVER DESLIZANDO SUAVEMENTE, LIGUE O AVIÃO e ABRA O APP ANDROID
• AVIÃO DE LANÇAMENTO MANUAL FIRMEMENTE COM 60% DE ACELERAÇÃO contra o vento
• UMA VEZ QUE ESTÁ NO AR, DEVE VOAR FACILMENTE A NÍVEL COM CERCA DE 20% A 25% DO ACELERADOR