Направете и летете евтино самолет с контролиран смарт телефон: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Мечтали ли сте някога за изграждане на <15 $ DIY самолетен самолет за паркиране с дистанционно управление, който да се контролира от мобилния ви телефон (приложение за Android през WiFi) и да ви даде ежедневна доза адреналинов прилив от 15 минути (време за полет около 15 минути)? отколкото този инструктаж е за вас момчета.. Този самолет е много стабилен и бавно лети, така че е много лесно дори децата да го управляват.

Говорейки за обхвата на самолета … Имам около 70 -метров обхват на LOS, използвайки моя мобилен Moto G5S, действащ като WiFi гореща точка и дистанционно управление. В приложението за Android се показва допълнителен RSSI в реално време и ако самолетът ще излезе извън обхвата (RSSI пада под -85 dBm), тогава мобилният телефон започва да вибрира. Ако самолетът излезе извън обхвата на точката за достъп до Wi-Fi, двигателят спира, за да осигури безопасно кацане. Също така напрежението на батерията се показва в приложението за Android и ако напрежението на батерията падне под 3.7V, тогава мобилният телефон започва да вибрира, за да осигури обратна връзка на пилота за кацане на самолета, преди батерията да се изтощи напълно. Самолетът е изцяло контролиран с жестове, което означава, че ако наклоните мобилния телефон наляво, тогава самолетът завива наляво и срещу него за десен завой. Тук споделям стъпка по стъпка инструкция за изграждане на моя ESP8266 базиран на WiFi малък самолет. Времето за изграждане, необходимо за този самолет, е около 5-6 часа и изисква основни умения за запояване, малко познания по програмиране на ESP8266, използващи Arduino IDE, и чаша горещо кафе или охладена бира наоколо ще бъдат чудесни:).

Стъпка 1: Стъпка 1: Списък на компонентите и инструментите

Части за електроника: Ако сте любител на електрониката, тогава ще намерите много от изброените по -долу части в инвентара си

• 2 бр. DC -двигател без сърцевина с поддръжка на cw и ccw 5 $
• 1 бр. ESP-12 или ESP-07 модул 2 $
• 1 бр. 3.7V 180mAH 20C LiPo батерия -> 5 $
• 2 бр. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0.05 $
• 5 бр. 3.3kOhms 1/10 вата smd или 1/4 вата през резистори за отвори 0.05 $ (3.3K до 10K всеки резистор ще работи)
• 1 бр. 1N4007 smd или диод с отвор 0,02 $
• 1 бр. TP4056 1S 1A Lipo Зарядно модул 0.06 $
• 2 мъжки и 1 женски мини JST конектор 0.05 $

Общи разходи ------ 13 $ Прибл

Други части:

• 2-3 бр. Пръчка за барбекю
• 1 бр. 50 см х 50 см 3 мм депрон лист или всеки твърд 3 мм лист пяна
• Едножилен изолиран джъмпер проводник
• Nodemcu или cp2102 USB към UART конвертор като програмист за качване на фърмуер към esp8266
• Тиксо
• Супер лепило

Необходими инструменти:

• Инструменти за запояване от хоби клас
• Хирургично острие с държач за острие
• Пистолет за горещо лепило
• Мащаб
• Компютър с Arduino IDE с ESP8266 Arduino Core
• Мобилен телефон с Android

Това е всичко, от което се нуждаем … Сега всички сме готови да изградим нашия луд WiFi самолет с контрол

Стъпка 2: Стъпка 2: Разбиране на механизма за контрол

Този самолет използва диференциална тяга за управление на криволичене (кормилно управление) и колективна тяга за наклон (изкачване/спускане) и контрол на скоростта на въздуха, следователно не е необходим серво мотор и само два основни DC двигателя без сърцевина осигуряват тяга и контрол.

Многогранната форма на крилото осигурява стабилност на ролката срещу външна сила (порив на вятъра). Умишлено избягване на серво мотора върху контролни повърхности (асансьор, елерон и кормило) прави дизайна на самолета много лесен за изграждане без сложен механизъм за управление и също така намалява разходите за изграждането. За да управляваме самолета Всичко, от което се нуждаем, е да контролираме тягата на двата Coreless DC мотора дистанционно чрез WiFi, използвайки Android приложение, работещо на мобилен телефон. За всеки случай, ако някой иска да наблюдава дизайна на този самолет в 3D, тук съм прикачил Fusion 360 снимка на екрана и stl файл.. можете да използвате онлайн stl viewer, за да разгледате дизайна от всеки ъгъл на виждане.. отново е просто CAD дизайн на самолет за документация, нямате нужда от 3D принтер или лазерен нож.. така че не се притеснявайте:)

Стъпка 3: Стъпка 3: Схема на контролера въз основа на ESP8266

Нека започнем с разбирането на функцията на всеки компонент в схемата,

• ESP12e: Този ESP8266 WiFi SoC получава UDP контролни пакети от приложението за Android и контролира оборотите на левия и десния двигател, измерва напрежението на батерията и RSSI на WiFi сигнала и го изпраща до приложението за Android.
• D1: Модулът ESP8266 работи безопасно между 1.8V ~ 3.6V според неговия лист с данни, поради което едноклетъчната LiPo батерия не може да се използва директно за захранване на ESP8266, така че е необходим понижаващ преобразувател. Намалете теглото и сложността на веригата Използвах диод 1N4007, за да понижа напрежението на батерията (4.2V ~ 3.7V) с 0.7V (прекъснато напрежение на 1N4007), за да получа напрежение в диапазона от 3.5V ~ 3.0V, което се използва като захранващо напрежение на ESP8266. Знам неговия грозен начин да го направя, но работи добре за този самолет.
• R1, R2 и R3: тези три резистора са минимално необходими за минималната настройка на ESP8266. R1 издърпващ CH_PD (EN) щифт на ESP8266, за да го активирате. RST щифт на ESP8266 е активен ниско, така че R2 издърпайте RST щифт на ESP8266 и го изведете от режим на нулиране. според информационния лист при включване, GPIO15 изводът на ESP8266 трябва да е нисък, така че R3 да се използва за изтегляне на GPIO15 на ESP8266.
• R4 и R5: R4 и R5 се използват за изтегляне на портата на T1 и T2, за да се избегне всяко фалшиво задействане на MOSFET (работа на двигателя) при включване на ESP8266. (Забележка: Стойностите R1 до R5, използвани в този проект, са 3.3Kohms, но всяко съпротивление между 1K до 10K ще работи безпроблемно)
• T1 и T2: Това са два Si2302DS N-канала мощност MOSFET (2.5 Amp рейтинг) контролира оборотите на левия и десния двигател от PWM, идващи от GPIO4 и GPIO5 на ESP8266.
• L_MOTOR и R_MOTOR: Това са 7mmx20mm 35000 RPM безелектрични постояннотокови двигатели, осигуряващи диференциална тяга за полет и самолет за управление. Всеки двигател осигурява 30 грама тяга при 3.7V и извлича 700mA ток при скорост.
• J1 и J2: Това са мини JST конектори, използвани за модул ESP12e и свързване на батерията. Можете да използвате всеки конектор, който може да поддържа поне 2Amp ток.

(Забележка: Напълно разбирам значението на отделянето на кондензатора в дизайна на смесена сигнална верига, но избягвах отделянето на кондензатори в този проект, за да избегна сложността на веригата и броя на частите, тъй като само WiFi част от ESP8266 е RF/аналогов и самият модул ESP12e, който има необходимите кондензатори за отделяне на борда. BTW без никакво външно кондензаторно отделяне веригата работи отлично.)

Схемата на приемника, базирана на ESP12e, с програмна връзка във формат pdf е приложена към тази стъпка.

Стъпка 4: Стъпка 4: Монтаж на контролера

Горното видео с надпис показва стъпка по стъпка дневника за изграждане на контролера за базиран приемник ESP12e, предназначен за този проект. Опитах се да поставя компоненти според моите умения. можете да поставите компоненти според вашите умения, като вземете предвид схемата, дадена в предишната стъпка.

Само SMD MOSFET (Si2302DS) са твърде малки и се нуждаят от грижи по време на запояване. Имам тези MOSFET в инвентара си, така че съм го използвал. Можете да използвате всеки по -голям мощност TO92 пакет мощност MOSFET с Rdson <0.2ohms и Vgson 1.5Amps. (Предложете ми, ако намерите такъв MOSFET лесно достъпен на пазара..) След като този хардуер е готов, всички сме готови за качване на фърмуера на WiFi Plane, за да nodemcu този процес, обсъден в следващата стъпка.

Стъпка 5: Стъпка 5: Настройка и качване на фърмуера на ESP8266

Фърмуерът ESP8266 за този проект е разработен с помощта на Arduino IDE.

Nodemcu или USBtoUART Converter могат да се използват за качване на фърмуер в ESP12e. В този проект използвам Nodemcu като програмист за качване на фърмуер в ESP12e.

Горното видео показва стъпка по стъпка процеса на същото..

Има два метода за качване на този фърмуер в ESP12e,

1. Използване на nodemcu flasher: Ако просто искате да използвате двоичен файл wifiplane_esp8266_esp12e.bin, прикачен към тази стъпка, без никакви промени във фърмуера, отколкото това е най -добрият начин да следвате.

   • Изтеглете wifiplane_esp8266_esp12e.bin от прикачения файл на тази стъпка.
   • Изтеглете nodemcu flasher repo от официалното му хранилище на github и го разархивирайте.
   • В разархивирана папка отворете nodemcu-flasher-master / Win64 / Release и стартирайте ESP8266Flasher.exe
   • Отворете раздела за конфигуриране на ESP8266Flasher и променете пътя на двоичния файл от INTERNAL: // NODEMCU към пътя на wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • След това следвайте стъпките съгласно горното видео …

2. Използване на Arduino IDE: Ако искате да редактирате фърмуера (т.е. SSID и паролата на WiFi мрежата - в този случай Android Hotspot), това е най -добрият метод, който трябва да следвате.

   • Инсталирайте Arduino IDE за ESP8266, като следвате тази отлична инструкция.
   • Изтеглете wifiplane_esp8266.ino от прикачения файл на тази стъпка.
   • Отворете Arduino IDE и копирайте кода от wifiplane_esp8266.ino и го поставете в Arduino IDE.
   • Редактирайте SSID и парола на вашата мрежа в кода, като редактирате следните два реда. и следвайте стъпките съгласно горното видео.
   • char ssid = "wifiplane"; // вашият мрежов SSID (име) char pass = "wifiplane1234"; // вашата мрежова парола (използвайте за WPA или използвайте като ключ за WEP)

Стъпка 6: Стъпка 6: Монтаж на рамката

Дневникът за изграждане на корпуса е показан стъпка по стъпка във видеото по -горе.

Използвал съм 18 см х 40 см парче депрон пяна за корпус. Пръчка за барбекю, използвана за осигуряване на допълнителна здравина на фюзелажа и крилото. В горното изображение е предоставен план на Airframe, но можете да промените плана според вашите нужди, като просто имате предвид основната аеродинамика и теглото на самолета. Като се има предвид настройката на електрониката на този самолет, той може да лети със самолет с максимално тегло около 50 грама. BTW с този корпус и цялата електроника, включително летящото тегло на батерията на този самолет, е 36 грама.

Местоположение на CG: Използвал съм общото правило за палец на CG за плавно плъзгане … неговите 20% -25% от дължината на акорд далеч от предния ръб на крилото … С тази настройка на CG с леко повдигнат асансьор, той се плъзга с нулева дроселна клапа, ниво с газ от 20-25% и с добавена дроселна клапа започва да се изкачва поради леко повдигнат асансьор …

Ето видеоклип в YouTube с моя дизайн на самолет с летящо крило със същата електроника, който просто да ви вдъхнови да експериментирате с различен дизайн, а също и да докажете, че за тази настройка може да се използва с много видове дизайн на корпус.

Стъпка 7: Стъпка 7: Настройка и тестване на приложения за Android

Инсталиране на приложение за Android:

Просто трябва да изтеглите файла wifiplane.apk, прикачен към тази стъпка, към вашия смартфон и трябва да следвате инструкциите съгласно горното видео.

За приложението, това приложение за Android е разработено с помощта на Processing for Android.

Приложението не е подписан пакет, така че трябва да активирате опцията за неизвестен източник в настройките на телефона си. Приложението се нуждае само от право за достъп до вибратор и WiFi мрежа.

Предполетен тест на самолет с помощта на приложение за Android: След като приложението за Android е стартирано и работи на вашия смарт телефон, вижте видеото по-горе, за да разберете как работи приложението и различни готини функции на приложението.. Ако вашият самолет реагира на приложението по същия начин, както по-горе видео, отколкото е ВЕЛИКИЯТ … НАПРАВИХТЕ СЕ …

Стъпка 8: Стъпка 8: Време е за полет

Готови ли сте за полет?…

• Влезте в ПОЛЕТО
• НАПРАВЕТЕ НЯКОЙ ГЛАЙД ТЕСТ
• ПРОМЕНЕТЕ ЪГЪЛА НА ЕЛВАТОРА или ДОБАВЕТЕ/ИЗТЕГЛЕТЕ ТЕГЛОТО НА НОСА НА САМОЛЕТА, ДО НЕ ПЛЕЧА ПЛАВНО …
• ВЕДНАГА ПЛАВА ПЛАВО, ЗАХРАНВАНЕ НА САМОЛЕТ и ОТВОРЕНО АНДРОИДНО ПРИЛОЖЕНИЕ
• РАБОТЕН САМОЛЕТ СТВЪРДА С 60% ДРОТЛЕТ срещу Вятъра
• ОТНАЧА ВЪВ ВЪЗДУХА ТРЯБВА ЛЕСНО ЛЕТЕТЕ НА НИВО С ОКОЛО 20% до 25% ДРОТЛЕТ