Od wczesnych lat mojej młodości interesuję się modelami zdalnie sterowanymi. Na przestrzeni kilku ostatnich lat udało mi się zrobić całkiem sporo w tym temacie i chciałbym się z Wami podzielić przede wszystkim rozwiązaniami znalezionymi w sieci, a z których udało mi się stworzyć kompletną aparaturę nadawczo-odbiorczą, znajdującą zastosowanie, w moim przypadku, w modelach latających (quadrocoptery) i jeżdżących.
Zaczęło się od projektu AVT-5290 kolegi @piotr_go - "3-kanałowa aparatura do zdalnego sterowania 868MHz" i projektu zdalnego sterowania, którym podzieił się ze mną kolega @atom1477. Potem apetyt już tylko rósł.
Krótko objaśnię początkującym:
Aparatura nadawcza składa się z kontrolera (modulatora) z manipulatorami (joysticki, potencjometry, przełączniki), z których odczyty są przetwarzane i zamieniane na ciąg impulsów zwany PPM (ang. Pulse Position Modulation). Tak przygotowany sygnał należy podać do radiowego modułu nadawczego. Trzeba pamiętać, że ilość kanałów modulatora musi być zgodna z ilością kanałów, jakie może przenieść tor nadawczo-odbiorczy.
Po drugiej stronie znajduje się najpierw moduł odbiorczy kompatybilny z naszym nadajnikiem, na wyjściu którego możemy mieć sygnał PPM taki, jak wychodził z naszego modulatora do nadajnika lub rozdzielone sygnały poszczególnych kanałów na osobnych pinach. Odbiorniki z wyjściem PPM stosuje się dronach (jednoprzewodowe połączenie z kontrolerem lotu ogranicza ilość przewodów i ma kilka innych zalet), a te z rozdzielonymi sygnałami umożliwiają podłączenie serwomechanizmów, regulatorów stosowanych w samochodach, łódkach czy samolotach.
1. Modulator.
Do pobrania i poczytania: Arduino-RC-6CH-Radio-control
Działa w oparciu o Arduino Nano, Pro mini. Posiada 6 kanałów, wyświetlacz Oled, co bardzo ułatwia konfiguracje, programową procedurę kalibracji i ustawienia trymerów, monitor napięcia baterii. W moim wykonaniu 4 kanały przypisane są do joysticków (gimbali), a 2 pozostałe są skonfigurowane jako potencjometry, lecz ich role pełnią dwa przełączniki obrotowe pięciopozycyjne. Taki wybór podyktowany jest obsługą kontrolera drona.
Gimbale to FrySky M9. Nie mają one tradycyjnych potencjometrów na osiach, lecz czujniki hallotronowe. Ich maksymalne napięcie zasilania wynosi 3,5V, więc zmuszony byłem zastosować dodatkowy stabilizator napięcia. Jako włącznik pracuje tu microswitch, a opis rozwiązania można znaleźć tu: Latch and Toggle Power Circuits Schemat poniżej.
Całość zamknąłem w aluminiowej obudowie Hammond o wymiarach: 230x170x30mm. Wszystkie otwory wycinane amatorsko przez nawiercanie i doszlifowywanie. Na środku płyty czołowej znajduje się uchwyt do przypięcia smyczy (warto zawiesić aparaturę na szyi, aby odciążyć ręce) i zamontowania monitora do FPV (ang. First Person View), choć zdecydowanie lepiej używać gogli z monitorem. Zasilanie dostarczają dwa ogniwa 18650 zamknięte w obudowie taniego powerbanku (bez jakiejkolwiek elektroniki) z wyprowadzonymi przewodami do balansera. Gniazdo D-Sub z boku obudowy stanowi połączenie z baterią oraz wyprowadza sygnał PPM do modułu nadawczego. Wybrałem takie rozwiązanie celowo, ponieważ używam różnych modułów nadawczych. Do mocowania baterii, modułu nadajnika oraz ewentualnego odbiornika FPV zastosowałem klocki LEGO
Są doskonałym rozwiązaniem, ponieważ elementy trzymają się pewnie i nie zdarzyło się, aby coś odpadło (nawet stosunkowo ciężka bateria). Szara płyta LEGO (o wymiarach około 130x130mm) z tyłu obudowy przykręcona jest małymi blachowkrętami, a złączki LEGO modułów przykleiłem POXIPOLem.
Uchwyt wykonałem z kawałka aluminiowej rurki z marketu (doginając za pomocą giętarki do przewodów hamulcowych) i zamocowałem za pomocą śrub oczkowych. Na pierwszym zdjęciu widać osłonę wyświetlacza. Została wykonana z materiału i w sposób identyczny jak wykonuje się tzw. szyny relaksacyjne, wybielające i inne stosowane w leczeniu stomatologicznym (z zawodu jestem technikiem dentystycznym), metodą tłoczenia termoformowalnego. Tworzywo to przypomina 2mm plexiglass.
2. Moduł nadawczy i odbiorczy.
Tor nadawczo-odbiorczy zbudowałem w oparciu o materiały dostępne na innym forum: DIY-FlySky-TX-RX-module
Jako nadajnika używam jednak rozwiązania stąd: DIY-Multiprotocol-TX-Module obsługującego wiele protokołów, ponieważ kiedyś używałem dwóch protokołów: Hubsan i FlySky. Do każdej opcji używam Arduino Pro Mini i modułów XL7105 SY lub XL7105 D03 kompatybilnych z w/w protokołami. Ten pierwszy wystarczy do zabawy w domu, drugi ma znacznie większy zasięg i do niego dolutowałem gniazdo do podłączenia anteny, co w przypadku zabawy modelami latającymi na zewnątrz wydaje się niezbędne. Wykonałem wiele wersji tych modułów, w zależności np. od zastosowanej obudowy. W małych modelach pojazdów najrozsądniejsze wydaje się opakowanie moduły w koszulkę termokurczliwą.
Nadajnik FlySky:
Odbiorniki FlySky z wyjściami PWM (pojedyncze kanały na osobnych pinach):
Odbiornik w wersji PPM zastosowany w dronie:
Nadajnik Multiprotocol:
Moje PCB w Eagle:
Tu nadajnik FlySky z XL7105 SY - po lewej i Multiprotocol z XL7105 D03 (odcinek drutu jako antena) - po prawej. Oba zamocowane do aparatury pistoletowej:
Nadajnik i odbiornik FlySky:
Odbiornik FlySky:
wersja z bindowaniem tradycyjnym:
wersja autobind - bindowanie automatyczne po włączeniu zasilania:
W szkicu Arduino można sobie ustawić swoje parametry, jak np. pin Arduino bindowania z nadajnikiem.
Bez modyfikacji odbiornik generuje oddzielne sygnały dla wszystkich kanałów (PWM), a jeśli potrzebny jest sygnał PPM, to przed włączeniem zasilania odbiornika należy zewrzeć na stałe wyprowadzenia servo1 (D3) servo3 (B0). Wtedy sygnał PPM dostajemy na D10 Arduino.
Wzory PCB dla Eagle:
3. Regulator (ESC - Electronic Speed Controller)
To element niezbędny do sterowania silnikiem. Najlepszy regulator jaki znalazłem w sieci jest autorstwa Wiktora Lassa, a opublikowany przez AVT pod numerem AVT-5190 - Modelarski regulator dwukierunkowy. Ten rodzaj regulatora nadaje się do sterowania silnikiem szczotkowym. Sercem jest ATmega8. Na PCB jest też tranzystorowy mostek H, więc urządzenie jest kompletne. Ten regulator zastosowałem we wszystkich modyfikowanych zabawkach mojego syna. Posiada funkcję kalibracji, co czyni go uniwersalnym w zastosowaniu z różnymi aparaturami.
Oczywiście dla modeli kołowych najwygodniej jest zastosować pistoletowy typ aparatury. Wystarczy kupić w internecie stary nadajnik i wyposażyć go w opisane wyżej moduły.
Wzory PCB, wsad dla uP i opis AVT:
Kilka fotek z zastosowania praktycznego:
Instrukcja powyżej, a na dowód, że to wszystko razem działa, dla zainteresowanych, mogę pokazać dwa filmiki:
EDIT:
Odbiornik z wyjściem PPM do mikrodrona z rozstawem otworów 20mm:
Moja wersja PCB modulatora z włącznikiem elektronicznym:
Plik dla EAGLE:
Cool? Ranking DIY
.
