Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
BotlandBotland
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Aparatura do zdalnego sterowania modeli

Bobo[PL] 13 Kwi 2020 22:43 3798 14
  • Aparatura do zdalnego sterowania modeli
    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.

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    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.

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    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.

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    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.

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli



    Arduino-RC...master.zip Download (2.42 MB)

    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:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Odbiorniki FlySky z wyjściami PWM (pojedyncze kanały na osobnych pinach):

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Odbiornik w wersji PPM zastosowany w dronie:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Nadajnik Multiprotocol:

    DIY-Multip...master.zip Download (26.4 MB)

    Moje PCB w Eagle:
    Aparatura do zdalnego sterowania modeliAparatura do zdalnego sterowania modeli
    Aparatura do zdalnego sterowania modeli
    Aparatura do zdalnego sterowania modeliAparatura do zdalnego sterowania modeli

    Tu nadajnik FlySky z XL7105 SY - po lewej i Multiprotocol z XL7105 D03 (odcinek drutu jako antena) - po prawej. Oba zamocowane do aparatury pistoletowej:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Nadajnik i odbiornik FlySky:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Odbiornik FlySky:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    wersja z bindowaniem tradycyjnym:
    FlySky odb...indpin.rar Download (10.56 kB)

    wersja autobind - bindowanie automatyczne po włączeniu zasilania:
    FlySky odb...tobind.rar Download (3.98 kB)

    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:
    FlySkyTxRx...glePCB.rar Download (251.8 kB)

    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.

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Wzory PCB, wsad dla uP i opis AVT:
    regulator ...unkowy.rar Download (6.28 MB)

    Kilka fotek z zastosowania praktycznego:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli


    Instrukcja powyżej, a na dowód, że to wszystko razem działa, dla zainteresowanych, mogę pokazać dwa filmiki:


    Link



    Link


    EDIT:

    Odbiornik z wyjściem PPM do mikrodrona z rozstawem otworów 20mm:

    Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Moja wersja PCB modulatora z włącznikiem elektronicznym:
    Aparatura do zdalnego sterowania modeli

    Plik dla EAGLE:
    aparaturaP... 0.8mm.rar Download (22.04 kB)

    Fajne! Ranking DIY
    Darmowe szkolenie: Ethernet w przemyśle dziś i jutro. Zarejestruj się za darmo.
    O autorze
    Bobo[PL]
    Poziom 13  
    Offline 
    Bobo[PL] napisał 129 postów o ocenie 246, pomógł 2 razy. Mieszka w mieście Zabrze. Jest z nami od 2006 roku.
  • BotlandBotland
  • #2
    szymon122
    Poziom 38  
    W końcu ktoś pokazał, że można we własnym zakresie wykonać ładną obudowę o równych otworach ;)

    Widać ogrom włożonej pracy, gratulacje.

    Świetny patent z klockami lego, chyba go podłapie :D

    Jaki zasięg udało Ci się uzyskać na obydwu wersjach nadajnik/odbiornik?

    Skoro samemu robiłeś wszystko to nie myślałeś o telemetrii? Dwustronna komunikacja i odczyt chociażby napięcia akumulatora w sprzęcie latającym?
  • #3
    Qbas060
    Poziom 14  
    Podziwiam ilość wykonanej pracy. Jak sam kiedys musiałem dokonać wyboru pomiedzy zrobić a kupić, to wybrałem gotową aparatutę. Jedyne co mogę dodać to zauważyłem że obudowa nadajnika jest bardzo prostopadła i nie lepiej by było od spodu po bokach dodać jakiś uchwyt? Zwykłe wyoblenie jak to robią w przemysłowych rozwiązaniach lub jakiś kawałek miękkiej gumy
  • BotlandBotland
  • #5
    Bobo[PL]
    Poziom 13  
    Dzięki za zainteresowanie i dobre słowa :) Opisałem bardzo króciutko ten system RC, ale każdy kto się w to "bawi" wie, że jest to temat "rzeka", a możliwości opisanych przeze mnie podzespołów są ogromne. Nie wspominałem o FAILSAFE, ustawieniach zakresów impulsów i wielu innych, ale to wszystko jest możliwe do skonfigurowania.

    szymon122 napisał:
    Jaki zasięg udało Ci się uzyskać na obydwu wersjach nadajnik/odbiornik?

    Wersja z krótszym zasięgiem to około 40-60m w zależności od tego jak ułożyłem nadajnik (wyżej, niżej, itd.). Zasięg modułu XL7105 D03 z antenką z drutu ("fabryczną") to około 100m przy ułożeniu pionowym i około 60m przy ułożeniu zbliżonym do poziomu. Zasięgu z normalną anteną 2,4GHz nie sprawdzałem.

    szymon122 napisał:
    (...) nie myślałeś o telemetrii? Dwustronna komunikacja i odczyt chociażby napięcia akumulatora w sprzęcie latającym?

    Oczywiście myślałem, jednak mam już przygotowane gogle z prostym OSD na arduino z pomiarem prądu, napięcia i kilku innych parametrów, więc w przypadku drona wyścigowego jest to super rozwiązanie.

    Qbas060 napisał:
    Jedyne co mogę dodać to zauważyłem że obudowa nadajnika jest bardzo prostopadła i nie lepiej by było od spodu po bokach dodać jakiś uchwyt? Zwykłe wyoblenie jak to robią w przemysłowych rozwiązaniach lub jakiś kawałek miękkiej gumy

    Masz rację. Ta niedoskonałość obudowy jest uciążliwa przy dłuższym jej użytkowaniu. Zamierzam nieco wydłużyć śruby oczkowe trzymające rurkę aluminiową i dodać jakiś gumowy "grip" :)
  • #6
    Qbas060
    Poziom 14  
    Co do OSD polecam minimMicroOSD polskiego pomysłu. Odnośnie telemetri to jeszcze bluetooth i przesył na telefon i malina :) Gratuluje pomysłu i wykonania.

    Kolega dogadał telemetrie eLeReS z bluetooth i uzyskał coś takiego
  • #8
    PiotrPitucha
    Poziom 33  
    Witam
    :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D :D
    Temat który lubię, ale zwykle rzucam tylko okiem kto co zrobił, tym razem było inaczej, bo układ jest z gatunku układów które po zlutowaniu nie mają się prawa zepsuć.
    Pierwsze spojrzenie na pierwszy schemat i się szeroko uśmiechnąłem!
    W końcu ktoś dodał rezystory do mikroswitchy, zwykle widuję kondensator na wejściu Atmegi i równolegle switch który jest katowany prądem z kondensatora.
    Szkoda że reszta jest dla mnie nieosiągalna z powodów mechanicznych, bo warsztatu brak :(.
    Pozdrawiam
  • #9
    OldSkull
    Poziom 27  
    Patent z klockami Lego genialny. Widać też ogrom włożonej pracy.
    Co mnie dziwi, to niezbyt dobry zasięg. Sam mam aparaturę jedną z najtańszych (Hobbyking) i zasięg na domyślnej antenie typu sznurek z tulejką na końcu wynosił 140-150m bez przeróbek. Próbowałeś inne anteny?
  • #10
    Qbas060
    Poziom 14  
    @OldSkull wydaja mi się, że to nie tyle kwestia anteny a raczej moc nadajnika robi robotę
  • #11
    Bobo[PL]
    Poziom 13  
    @OldSkull Zasięg nadajnika określiłem wiadomo jak: przechylam drążek >> reakcja "skokowa" >> czyli gubienie pakietów docierających do odbiornika. Dla modułu XL7105 D03 zasięg określany jest przez producenta na 500m, ale nie jestem w stanie tego sprawdzić w praktyce, bo ewentualny koniec zasięgu mógłby być bolesny. Również teren/przestrzeń, w której latam dronem jest ograniczona i nie podjąłem próby określenia limitu nadajnika.
  • #12
    OldSkull
    Poziom 27  
    Zwróciłem uwagę na antenę, gdyż zasięg wydał mi się niewielki. Ja u mnie "mierzyłem" na zasadzie, że dron zaczynał mi się chwiać, bo gubił pakiety danych na około 150m zasięgu. Kupiłem miernik poziomu sygnału radiowego i próbowałem zmienić antenę nadawczą robiąc ją samemu i powiem szczerze: ta z zestawu dookólna dawała lepsze wyniki niż jak wg instrukcji w necie robiłem różne anteny, nawet docinając różne odległości co 0.5mm, potem próbowałem nawet biquad. I to różnice nie były na poziomie 0.5-1dB, ale 10-20dB na korzyść takiej jak jest dodawana do routerów (sprawdzałem zarówno 3dBi jak i 5dBi). W twoim przypadku 3dBi to byłoby dodatkowe nawet 50m zasięgu. Jak najbardziej warto wykręcić moc sygnału na maksimum dopuszczalne i dobrze dobrać anteny.
  • #13
    Bobo[PL]
    Poziom 13  
    No właśnie. Ja też myślałem, żeby zrobić pomiar miernikiem (jeszcze takowego nie mam). Najlepiej byłoby sprawdzić RSSI odbiornika, ale mój nie obsługuje tej funkcji. Przekonałeś mnie więc do przeprowadzenia pomiaru i poeksperymentowania z antenami :)
  • #14
    rafalekrav40
    Poziom 10  
    Świetny projekt. Ja mam tylko pytanie, w jaki sposób przenosisz wydruk na inne materiały niż PCB? Widzę że w ogóle warstwa opisowa bardzo ładnie wygląda. Ja używam termo transferu ale nawet w połowie nie wychodzi mi tak elegancko jak u Ciebie.