Système de stabilisation d'avion fait maison basé sur Arduino

Récemment, je me suis intéressé au thème du modèle d'avion. Et puis ça a commencé: il a construit un avion, acheté du matériel. Anticipant la disparition rapide du premier modèle sans sortir du box-office, il a commencé à collecter le second, tout en travaillant simultanément sur le simulateur. En général, j'ai retardé mon premier vrai vol comme je le pouvais, ayant peur de casser en cours de route le modèle. Et puis, tout à fait par accident, en labourant les espaces ouverts d'aliexpress, je suis tombé sur une chose intéressante - le système de stabilisation du vol. Il s'agit d'un petit appareil de la taille d'un récepteur qui ajuste le vol d'un avion, le rend plus fluide et atténue les défauts du pilote. Commencé à chercher, lire, disent-ils et vraiment une bonne chose pour les débutants. Eh bien, ici j'ai tiré - je veux et au moins tu craques. C'est juste que le budget était déjà épuisé ... Il semblerait que l'avion construirait une question de 10 dollars au plafond, et achèterait du matériel, achèterait une batterie, achèterait un chargeur pour cela, un moteur, un régulateur, des servos, des hélices ... Bref, beaucoup de choses se passent. Un peu déprimé, mais sans abandonner, j'ai commencé à me dessécher l'arrière de la tête: alors, je sais en quelque sorte souder. Il a commencé à chercher et a trouvé presque immédiatement un petit article intitulé "Le système de stabilisation de l'avion pour 200 roubles". Un petit article très modeste avec une mise en œuvre très modeste. Mais c'est déjà quelque chose. Il est monté sur des forums étrangers - et voilà, c'est un énorme projet en constante évolution! C'est décidé, on va le faire!

Le projet s'appelle MultiWii. Initialement, il a été conçu comme un contrôleur de vol pour Arduino, mais au fil du temps, a commencé à croître et à s'améliorer. Maintenant, il y a un code qui vous permet de mettre ce système de stabilisation sur les avions et les ailes V. Pour l'exécution la plus simple, comme dans l'article ci-dessus, vous n'aurez besoin que de 2 choses: Arduino et accéléromètre. Tout cela peut être soudé avec des fils, rempli de morve chaude et fonctionnera. Mais cela peut et sera, seulement je ne travaille pas comme ça.

Comme je l'ai dit, le projet grandit et se développe. Alors là, vous pouvez visser un autre module Bluetooth pour configurer le contrôleur depuis le téléphone, un baromètre, pour contrôler l'altitude, le GPS pour rendre le modèle "à la maison" lorsque le signal est perdu. En plus de cela, le sujet des récepteurs improvisés basés sur le même arduino et un module de communication bon marché A7105 est également en croissance, ce qui sans intervention chirurgicale est interfacé avec mon équipement FlySky i6, donc en théorie, vous pouvez connecter ces deux projets et obtenir le cerveau complet pour un avion, un planeur ou des ailes. Et dans un compartiment avec l'équipement budgétaire susmentionné, qui est discrètement flashé de 6 canaux à 14, il sort juste une option parfaite pour un débutant pour son argent.

Pour cette raison, j'ai essayé de rendre la carte de circuit imprimé de cet appareil aussi simple que possible, c'est-à-dire unilatérale et avec un fer à repasser. Bien sûr, des connaissances en électronique radio seront nécessaires, au moins la capacité de souder plus ou moins qualitativement, vous pouvez commander une carte et dans des cas extrêmes, mais en substance c'est un concepteur: j'ai cousu un arduino, je l'ai soudé, le module et le peigne à la carte, c'est prêt. Effort minimum.

Pour le firmware arduinka, vous aurez besoin d'un convertisseur USB - UART (TTL) spécial, car Arduino PRO Mini n'a pas d'interface USB. Vous ne devriez pas avoir peur de cela, en règle générale, vous pouvez les acheter au même endroit où Arduino et les modules sont vendus. La seule différence dans le firmware via ce convertisseur est que vous devez appuyer habilement sur le bouton de réinitialisation de l'arduino lui-même strictement au moment du téléchargement du croquis, bien qu'il existe des convertisseurs qui tirent le pied de réinitialisation eux-mêmes. Je ne décrirai pas la procédure de mise en ligne d'un sketch, il y a déjà un million d'articles et de vidéos sur ce sujet écrits et tournés.

L'étape suivante consiste à fabriquer la planche. La carte est fabriquée par toute technologie disponible ou commandée. Je conseille fortement de déchirer les pistes, il est préférable d'utiliser un alliage ROSE ou WOODA, afin que la couche soit aussi petite que possible, les grands courants ne circulent pas ici, et il vaut mieux protéger le cuivre contre la corrosion excessive, la pluie, la neige, vous ne savez jamais, ce n'est toujours pas un appareil domestique. J'ai fait une LUT voyou, pas le meilleur résultat, vous pouvez faire beaucoup de mauvaise imprimante, mais peu importe)

Derrière eux se trouve Arduino. Les jambes pour flasher l'arduinki doivent être soudées ou angulaires sur le côté. Vous pouvez remplir le croquis immédiatement, vous ne pouvez pas le remplir, cela n'a pas d'importance, car l'appareil assemblé devra toujours être connecté à l'ordinateur, de sorte que les contacts de programmation doivent être facilement accessibles. Le seul conseil est de vérifier l'arduino avant de souder, de remplir tout croquis de test et de s'assurer que la carte clignote. Soudez juste alors ce sera des hémorroïdes.

Eh bien et tout le reste. L'accéléromètre est soudé sur des jambes hautes et est situé au-dessus de l'arduino. Je ne cacherai pas un péché, j'ai espionné une telle mise en page sur un forum étranger à un vendu, mais j'ai dessiné mon propre foulard unilatéral. Quant à moi, l'absence de trois cavaliers ne vaut pas la peine avec une planche double face, quelle que soit la forme de la présence de ces mêmes cavaliers.

Une mise en garde. Il y a une résistance et une LED sur la carte. Le format SMD de la résistance peut être supprimé de certains équipements cassés, la valeur nominale de 500 Ohms - 1,5 kOhm. Vous pouvez prendre une LED ordinaire de 3 mm, j'en avais une rectangulaire, je l'ai soudée.

A ce stade, l'appareil, en principe, peut déjà être connecté et configuré, mais comme il me semble incomplet. Électronique pour les modèles radiocommandés a acquis depuis longtemps un caractère modulaire. Par conséquent, je pense que cet appareil doit être apporté au module fini, qui est facile à monter dans le modèle et à connecter. Pour ce faire, il a besoin d'un étui. Une bonne option serait de l'imprimer sur une imprimante 3D, le plastique utilisé pour l'impression est léger et durable. Mais tout le monde ne l'a pas. Vous pouvez faire le cas par thermoformage, sur Internet, il y a une tonne d'informations sur la façon de fabriquer une machine simple pour cela à partir d'un aspirateur, de bois et d'un morceau de contreplaqué. Mais pour cela, vous devez faire un blockhead, et c'est la paresse. Sur ce point, j'ai pris le chemin de la moindre résistance. Oui, et une telle méthode sera similaire à cet article - pour le rendre aussi simple que possible, en utilisant un minimum d'outils.

J'ai coupé deux morceaux de plastique en fonction de la taille de la planche, dans mon cas du PVC transparent fin, mais vous pouvez utiliser tout ce que vous voulez, une boîte à partir d'un disque par exemple. Je n'ai pas pris de photos intermédiaires, mais je pense que ce sera clair de toute façon.À l'aide d'une règle, j'ai mesuré la distance aux contacts sur la carte et j'ai coupé des fenêtres pour eux sur le dessus du "boîtier". J'ai percé des trous coaxialement avec les trous sur la planche et j'ai tout connecté avec des rivets improvisés des tubes des bâtonnets d'oreille. Pour fabriquer un tel rivet, il suffit de tenir doucement la pointe du tube dans la flamme du briquet et lorsqu'un influx se forme, appuyez-le contre le corps de ce briquet. Au verso, nous coupons les tubes en laissant quelques millimètres et faisons de même. Comme espaceurs, on utilisait des segments du tube du compte-gouttes. En conséquence, un tel sandwich est sorti:

Facile à faire, léger, simple et fiable. Il est déjà pratique de le monter dans le fuselage de l'avion en collant au fond une paire de bandes de ruban adhésif double face "automobile". Mais pour l'image complète, vous avez toujours besoin d'une plaque signalétique, qui vous dira dans six mois, quand déjà onze autres schémas seront assemblés, à quoi se connecter.

La plaque signalétique imprimée sur du papier glacé autocollant. Récemment acheté spécifiquement à de telles fins. Auparavant, je faisais cela: j'ai imprimé sur ce que j'avais, plastifié avec du ruban adhésif et collé sur du ruban adhésif double face. Les plus attentifs pourront évaluer mon niveau d'anglais)

Maintenant, l'appareil peut vraiment être appelé un module prêt à l'emploi. Le poids total de 15,5 grammes. Trop par rapport à l'achat, mais en général, rien. Au moins mon modèle avec une portée de 950 mm tirera sans problème. Mais si vous poursuivez le poids, vous pouvez dessouder l'arduino de la poudre libre directement sur la planche, économiser 2 grammes, utiliser un textolite millimétrique mince (j'ai utilisé lequel, un, un et demi ou deux millimètres, n'a pas mesuré), ne faites pas l'affaire. Mais vaut-il ces 5 grammes? Par exemple, le poids du récepteur natif de mon application est de 16 grammes.
L'appareil doit être situé dans un plan horizontal, la flèche indique la direction du mouvement. De plus, l'appareil ne peut pas être installé à l'envers. Pour plus de clarté, je joins une photo.

Allez maintenant dans les paramètres. Vous devez d'abord connecter l'appareil à l'ordinateur, puis ouvrir l'interface utilisateur graphique jointe. S'il n'y a aucun problème avec les pilotes, alors le port devrait apparaître dans le programme:

Nous le sélectionnons. Vous devez maintenant calibrer l'accéléromètre. Nous appuyons sur le bouton READ et si tout est correct, nous pouvons observer les lectures du capteur en temps réel. Nous posons l'appareil sur une surface plane et appuyons sur CALIB_ACC. Habituellement, une «surface plane» est une table près de l'ordinateur, donc lorsque vous appuyez sur le calibrage, éloignez vos mains de la table. Qui ne se souvient pas, l'accéléromètre est un capteur d'accélération. Ainsi, toute vibration ou vibration dans l'étalonnage n'aura pas d'effet positif. Mais si possible, il vaut mieux l'étalonner sur une surface exposée au niveau. Le gyroscope est calibré lui-même à chaque mise sous tension, il n'a donc pas besoin d'être calibré. La seule chose est que lorsque vous allumez le modèle doit être stationnaire. Autrement dit, nous mettons le modèle au sol, l'allumons et ne le touchons pas. Le gyroscope est calibré immédiatement. L'étalonnage est indiqué par une LED signée STATUS.

Configurez immédiatement AUX1. Il lui convient d'utiliser un interrupteur à trois positions, s'il y en a un sur l'émetteur. À un niveau bas (interrupteur dans la première position) la stabilisation est désactivée, à un niveau moyen (et position, respectivement), un accéléromètre est allumé, et à un niveau élevé, un gyroscope et un accéléromètre. Pour un vol normal, en principe, un accéléromètre suffit, un gyroscope est généralement utilisé pour les vols FPV. Quel serait comme je l'ai décrit - définissez les valeurs comme indiqué ici:

Je vous conseille de ne pas toucher à ces paramètres avant le premier vol. La stabilisation fonctionne bien aux valeurs de base, eh bien, et là, vous pouvez déjà resserrer si quelque chose ne vous convient pas.

Ensuite. TPA responsable de la valeur de ces paramètres PID en fonction de la position du gaz. À une valeur de 0,00, les valeurs PID seront les mêmes à n'importe quelle position de gaz, c'est-à-dire, comme prévu, à n'importe quelle vitesse. Avec une valeur de 1,00 avec un gaz, 100% PID sera nul, c'est-à-dire que la stabilisation sera désactivée. A une valeur de 0,5 pour 100% du gaz, les pids seront respectivement égaux à 50%. Ici, il est déjà réglé pour l'avion et pour votre style de voltige, jusqu'à présent, j'ai laissé 50%.

Aussi sur la chaîne Aux2 vous devez configurer l'armature. L'armement est un terme copter. Humainement, cela s'appelle déverrouiller le moteur. Sur les avions, cela est généralement mis en œuvre à travers des équipements de contrôle, mais depuis Ce contrôleur était à l'origine copter - ici, il a été fait assez difficile. En général, nous suspendons une sorte de commutateur à bascule gratuit sur AUX2, dans le programme, nous avons réglé ARM à un niveau élevé. Ici, quelqu'un peut vouloir tricher et régler le déverrouillage à tous les niveaux de AUX2, mais n'échoue tout simplement pas. Dans ce cas, le multiviy refuse de démarrer le moteur. On peut supposer qu'il s'agit d'un bug, mais je pense que la protection est bientôt. L'avion ne vole toujours que vers l'avant, et seuls les dieux savent où l'exploitant incontrôlé va exploser.

Au fait, c'est vraiment pratique. Plus précisément, dans mon application, le moteur est déverrouillé en déplaçant l'interrupteur à bascule vers le haut. Dans ce cas, l'équipement doit être allumé juste avec tous les interrupteurs à bascule en position haute. Autrement dit, il s'avère que vous devez allumer l'équipement, déplacer l'interrupteur à bascule vers le bas pour bloquer le moteur, puis le transférer de nouveau pour le déverrouiller. Et vous ne pouvez pas inverser la chose principale. Immédiatement il se révèle humainement, en position haute le moteur est bloqué, en bas déverrouillé.

Dans l'onglet SERVO vous pouvez inverser les servos si nécessaire. Ici, ils l'ont fait d'une manière complexe. Vous devez d'abord appuyer sur SERVO. Une liste de servos et de niveaux apparaîtra. Si vous appuyez sur le bouton d'inversion maintenant et essayez d'enregistrer, rien ne sera enregistré. Vous devez d'abord appuyer sur GO LIVE, après quoi lorsque les bâtons sont rejetés, il sera possible d'observer l'écart de niveau dans la fenêtre. Maintenant, nous appuyons sur le bouton inverse de la chaîne souhaitée et après cela nous appuyons sur ENREGISTRER. Maintenant, tout a été enregistré.

Un point important sur la déconnexion de l'appareil de l'ordinateur. Si vous retirez les fils de programmation de l'appareil ou retirez le convertisseur du port USB sans fermer le port COM ou le programme MultiWiiConf, le système se bloque et l'écran bleu est probable à 100%. C'est du moins sur mon ordinateur portable. J'ai même vérifié spécifiquement. Je ne sais pas s'il s'agit d'un problème avec mon matériel ou s'il réagit, il est visible sur le port COM virtuel, mais s'il est averti, cela signifie qu'il est armé. Gardez à l'esprit.

Et quelques autres paramètres qui peuvent être utiles. Si votre récepteur sait comment émettre un signal PPM, vous voudrez peut-être le transmettre à la multivue. Pour ce faire, ouvrez le fichier du firmware, allez dans l'onglet config.h et recherchez la section PPM Sum Reciver (glorifié Ctrl + F). Ici, vous devez décommenter 2 lignes. Qui n'est pas dans le sujet, sans commentaires - cela signifie supprimer deux barres obliques au début de la ligne. C'était comme ça:

// # définir PPM_ON_THROTTLE

#define PPM_ON_THROTTLE

// # définir SERIAL_SUM_PPM PITCH, YAW, THROTTLE, ROLL, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pour Graupner / Spektrum
// # définir SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pour Robe / Hitec / Futaba
// # définir SERIAL_SUM_PPM ROLL, PITCH, YAW, THROTTLE, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pour Multiplex
// # définir SERIAL_SUM_PPM PITCH, ROLL, THROTTLE, YAW, AUX1, AUX2, AUX3, AUX4,8,9,10,11 // Pour certains Hitec / Sanwa / Autres

Dans mon cas, c'est la deuxième ligne, où est Futaba (pour quoi ai-je l'équipement FlySky). Ici, il peut être nécessaire de sélectionner empiriquement, il est possible de prescrire vous-même la séquence souhaitée. D'une manière ou d'une autre, cela n'a rien de compliqué. Nous compilons l'esquisse et la remplissons avec une nouvelle. Pour revenir au mode normal, faites le contraire, commentez les lignes, compilez, remplissez. Je veux faire attention, après avoir rechargé le croquis, tous les paramètres et l'étalonnage seront supprimés, gardez cela à l'esprit.

Un autre problème courant qui, si je comprends bien, est souvent rencontré, et je ne fais pas exception.Une fois que tout le monde s'est assemblé et configuré, a connecté tous les volants - le gouvernail flotte. Les poignées de la télécommande étaient saccadées - elle semblait être en place, mais si le planeur tremblait un peu - elle flottait de nouveau sur le côté, et à un angle assez sérieux. Il est traité élémentairement: dans le programme GUI, définissez la valeur YAW - I à zéro. Le problème disparaît tout de suite.

En général, si vous avez de l'expérience dans la fabrication de circuits imprimés, l'appareil est assemblé en une soirée. J'ai déjà fait moi-même les réglages de base de l'avion dans l'esquisse, le reste que j'ai décrit dans l'article. Les informations devaient être collectées dans divers forums, principalement étrangers. Néanmoins, je donne des liens vers diverses sources qui vous aideront en cas d'autres problèmes, bien qu'ils ne devraient pas l'être.

, à partir de laquelle j'ai emprunté le facteur de forme de la carte. Je ne propose pas d'acheter, mais le sujet contient un guide détaillé sur la configuration du firmware en anglais. Vrai pour l'ancienne version du firmware, mais dans la nouvelle, tout est presque le même. Il existe également un mode dans la branche qui vous permet d'ajuster les paramètres PID en temps réel via l'équipement de contrôle du potentiomètre.

. Il a son propre firmware réécrit, ils disent qu'il est idéalement optimisé pour les avions. Mais encore une fois, l'ancienne version. Vous pouvez l'essayer, mais pour l'apparition de problèmes non décrits dans cet article, je ne suis pas responsable. Il existe de nombreuses descriptions des paramètres.

. Mais les informations utiles de base qui y sont décrites, à savoir le traitement du gouvernail, je l'ai déjà décrit. Néanmoins, on ne sait jamais.

Le coût total varie de 4 à 8 dollars, selon le prix d'achat de l'arduino et du module, y a-t-il un textolite à la maison, y a-t-il un programmeur. Dans tous les cas, c'est plusieurs fois moins que la valeur marchande de 20 $ par appareil avec les mêmes caractéristiques. Personnellement, cela m'a coûté 2 $, un stock d'arduino à de telles fins a été acheté il y a un an, il n'y avait pas qu'un module.

Dans l'archive ci-dessous, vous trouverez un croquis pour arduino, le programme d'installation de MultiWiiConf pour différents systèmes d'exploitation, un fichier de carte de circuit imprimé (pour ouvrir, vous avez besoin de SprintLayout pas moins que la version 6), ainsi qu'une carte de circuit imprimé au format PDF, pour ceux qui n'ont pas d'imprimante laser à la maison ( besoin d'imprimer à 100%).