Рекордер за полетни данни на RC/черна кутия: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В тази инструкция ще построя записващо устройство за базирани на arduino записи за RC превозни средства, по -специално RC самолети. Ще използвам GPS модул UBlox Neo 6m, свързан към arduino pro mini и щит за SD карта, за да записвам данните. Този проект ще записва между другото географската ширина, дължина, скорост, надморска височина и напрежение на батерията. Тези данни ще бъдат обогатени за по -добро гледане с Google Earth Pro.

Стъпка 1: Инструменти и части

Части

• Ublox NEO 6m GPS модул: ebay/amazon
• Модул за Micro SD карта: ebay/amazon
• Micro SD карта (висока скорост или капацитет не са необходими): amazon
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• FTDI програмист и съответния кабел: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• Кабел за свързване: ebay/amazon
• Игли за заглавки: ebay/amazon
• Токоизправител: ebay/amazon
• 2x 1K ом резистор: ebay/amazon
• 1500 микрона картон

Инструменти

• Поялник и спойка
• Пистолет за горещо лепило
• Лаптоп или компютър
• Мултицет (не е строго необходим, но изключително полезен)
• Помагащи ръце (отново не е необходимо, но полезно)
• Занаятчийски нож

По избор

• Елементите, използвани за прототипиране, не са необходими, но са много полезни
• Платка
• Arduino Uno
• Джъмперни проводници

Стъпка 2: Теория и схема

Мозъкът на устройството е Arduino pro mini, захранва се от RC превозни средства (в моя случай от самолет) Li-Po порт за балансиране на батерията. Имам това настроено за 2s батерия, но това може лесно да се промени, за да се приспособи към други размери на батерията.

Тази част не е пълна. Ще актуализирам тази инструкция, когато отчитането на контролната повърхност приключи

Servo1 ще бъде моят самолетен elevon двигател, докато servo 2 ще бъде моят серво изход на полетния контролер

GPS модулът получава данни от GPS сателитите под формата на низове NMEA. Тези низове съдържат информация за местоположението, но също и точното време, скорост, посока, надморска височина и много други полезни данни. След като се получи низ, информацията, която е полезна за този проект, се извлича с помощта на кодовата библиотека на TinyGPS.

Тези данни заедно с напрежението на батерията и позицията на елевон ще бъдат записани на SD картата със скорост 1Hz. Тези данни са записани във формат CSV (разделени със запетая) и ще бъдат интерпретирани с помощта на google maps за начертаване на траекторията на полета.

Стъпка 3: Прототипиране

ЗАБЕЛЕЖКА: Връзките на GPS модула не са показани по -горе. GPS е свързан по следния начин:

GND към земята Arduino

VCC към Arduino 5V

RX към Arduino цифров пин 3

TX към Arduino цифров пин 2

За да проверите дали всички компоненти функционират правилно, най -добре е да започнете, като изложите всичко на макет, тъй като не искате да разберете само след като всичко е събрано, че имате дефектна част. Допълнителната библиотека с кодове, която ще е необходима, е библиотеката TinyGPS, връзката може да бъде намерена по -долу.

малък gps

Кодът за измерване на напрежението по -долу просто тества веригата за измерване на напрежение. Стойността на настройката трябва да бъде променена, за да накара arduino да прочете правилното напрежение.

Кодът на файловете се използва за тестване на модула на SD картата и микро SD картата, за да се уверите, че и двете четат и пишат правилно.

Използваният код на gpsTest се използва, за да се уверите, че gps получава правилни данни и е конфигуриран правилно. Този код ще изведе вашата географска ширина, дължина и други данни на живо.

Ако всички тези части работят заедно, можете да преминете към следващата стъпка.

Стъпка 4: Запояване и окабеляване

Преди да извършите запояване или окабеляване, поставете всичките си компоненти върху парче картон и го изрежете до външните размери на компонентите. Това ще бъде вашата монтажна плоча за всичките ви парчета.

Направете платката, като изрежете перфборда до възможно най -малкия размер, тъй като теглото и размерът са приоритети. Запоявайте щифтовете на заглавката на място по ръба на изрязаната перфорирана дъска, това е мястото, където ще се свържат портът за баланс на батерията, а в бъдеще ще се свържат сервото на контролната повърхност и полетният контролер. Запоявайте 2 1k Ohm резистора и токоизправителния диод на място в съответствие с електрическата схема.

Запоявайте модула на micro SD картата към щифтовете на arduino съгласно електрическата схема, направете връзките с помощта на проводника AWG 24.

Отново направете връзките между перфборда и arduino според електрическата схема и като използвате повече от същия тип проводници.

ЗАБЕЛЕЖКА: GPS е електростатично чувствително устройство, бъдете внимателни по време на запояване и никога не пропускайте ток през нито един от проводниците, докато правите връзки

Припоявайте щифтовете на GPS модулите към съответните щифтове на arduino, като използвате дължини от около 3-4 см (1-1,5 инча) проводник, което дава на GPS модула достатъчно хлабавост, за да се сгъне от другата страна на поддържащата карта.

Проверете и проверете отново непрекъснатостта на всички връзки, за да се уверите, че всичко е свързано правилно.

С помощта на горещо лепило монтирайте модула на SD картата, Arduino Pro Mini и персонализиран перфориран панел от едната страна на картона, а GPS модула и антената от другата.

След като всички части са правилно свързани и монтирани върху картона, е време да преминете към кода.

Стъпка 5: Кодът

Това е кодът, който работи на крайното устройство. Докато този код работи, светодиодът на GPS модула ще започне да мига веднага щом GPS има корекция с повече от 3 спътника. Светодиодът на платката arduino ще мига веднъж веднага след като arduino стартира, за да покаже, че CSV файлът е създаден успешно и след това ще мига навреме с GPS светодиода, когато се записва успешно на micro SD картата. Ако светодиодът, останал на micro SD картата, не може да бъде инициализиран и най -вероятно има проблем с вашето окабеляване или micro SD картата.

Този код ще създава нов CSV файл всеки път, когато програмата се изпълнява, те ще бъдат обозначени като „flightxx“, където xx е число между 00 и 99, което се увеличава всеки път, когато програмата се изпълнява.

За да получите правилното полето за текущо време в електронната таблица, трябва да преобразувате UTC (координирано универсално време) в правилната за вас часова зона. За мен стойността е UTC +2.0, тъй като това е часовата зона, в която се намирам, но това може да се промени в кода чрез промяна на „часовата зона“.

Стъпка 6: Тестване, Тестване, Тестване

Вече трябва да имате работеща система, време е да я тествате, уверете се, че всичко функционира според очакванията.

След като всичко работи и получавате изход в електронната таблица, който изглежда правилен, е време да направите фини корекции. Например първоначално бях поставил устройството в долната част на самолета си с кабелни връзки, но след известно проучване разбрах, че това намалява количеството GPS сателити, които могат да виждат по всяко време с около 40%.

Тествайте вашата система, уверете се, че всичко работи и я прецизирайте, когато е необходимо.

Стъпка 7: Обогатяване на вашите данни

Сега, когато имате надеждна система, е време да разберете как да покажете тези данни по по -читав начин. Електронната таблица е добра, ако искате точната скорост по всяко време или ако искате да проверите как точно се е държало вашето превозно средство, когато сте извършили определено действие, но какво ще стане, ако искате да начертаете цял полет на картата или да видите всяка точка от данни по по -четлив начин тук е полезно обогатяването на данни

За да видите нашите данни по по -четлив начин, ще използваме google earth pro, можете да щракнете тук, за да отидете и да го изтеглите.

Сега трябва да конвертирате CSV файла в GPX файл, който може да се чете по -лесно от Google Earth с помощта на GPS визуализатор. Изберете изходен GPX, качете вашия CSV файл и изтеглете конвертирания файл. След това отворете GPX файла в google earth и той трябва автоматично да импортира и начертае всички данни в хубава траектория на полета. Това също така съдържа допълнителна информация като заглавието във всеки момент от времето.

ЗАБЕЛЕЖКА: Премахнах широките, дълги данни от снимките, тъй като не искам да разкривам точното си местоположение

Стъпка 8: Заключение и възможни подобрения

Така че като цяло съм много щастлив от това как се разви този проект. Радвам се да имам данни от всичките си полети. има обаче няколко неща, върху които искам да работя.

Най -очевидно искам да мога да прочета точното положение на контролните повърхности. Имам по -голямата част от хардуера за това, но трябва да разреша използването му в кода. Все още има някои технически предизвикателства за преодоляване.

Бих искал също да добавя барометър за по -точни данни за височината, тъй като понастоящем данните за височината на GPS не изглеждат много повече от обосновано предположение.

Мисля, че добавянето на триосен акселерометър би било готино, за да мога да видя точно колко g-сила издържа самолетът по всяко време.

Може би ще създадете някакво заграждение. В момента с откритите компоненти и окабеляването му не е много елегантно или здраво.

Моля, уведомете ме, ако получите някакви подобрения или модификации на дизайна, ще се радвам да ги видя.