ورکشاپ آموزشی - آیسی مدار
رفتن به محتوا

کوادکوپتر مینیاتوری دوربین‌دار

رباتیک و هوشمندسازی
۰ نظر
۹۵ نفر
کد ۳۲۱۵

تا حالا به این فکر کردی که با یه برد آردوینو کوچیک، یه پهپاد (کوادکوپتر) مینیاتوری بسازی که قابلیت ارسال زنده تصویر (FPV) هم داشته باشه؟ تو این پروژه از آیسی‌مدار می‌خوایم قدم‌به‌قدم یه پهپاد فوق‌العاده جمع‌وجور و سبک بسازیم که هم ساختنش بی‌نهایت لذت‌بخش و آموزنده‌ست و هم می‌تونه تجربه پرواز رو برات به سطح جدیدی ببره.

این کوادکوپتر مینیاتوری با استفاده از برد آردوینو Pro Mini به عنوان مغز متفکر (فلایت کنترلر)، سنسور ژیروسکوپ MPU6050 برای حفظ تعادل، و ماژول رادیویی NRF24L01 برای ارتباط بی‌سیم ساخته می‌شه. بخش جذاب ماجرا اینه که یه دوربین کوچیک FPV هم روش سوار می‌کنیم تا بتونی دقیقا از زاویه دید پهپادت پرواز کنی.

از اونجایی که وزن تو پهپادها حرف اول رو می‌زنه، ما یاد می‌گیریم که چطور فریم رو از چوب بستنی (یا پرینت سه‌بعدی) بسازیم و مدار درایور موتور رو کاملا اختصاصی و با کمترین وزن ممکن لحیم کنیم. پس اگه آماده‌ای تا دنیای رباتیک پروازی رو لمس کنی و پهپاد دست‌ساز خودت رو به پرواز دربیاری، قطعات رو آماده کن تا شروع کنیم!

قطعات موردنیاز

  • برد آردوینو Pro Mini (نسخه 3.3 ولت 8 مگاهرتز)
  • سنسور شتاب‌سنج و ژیروسکوپ MPU6050
  • ماژول فرستنده/گیرنده رادیویی NRF24L01
  • بازر Lilypad 5 ولت
  • دوربین مینیاتوری FPV با فرستنده تصویر داخلی
  • 4 عدد موتور کورلس (Coreless) سایز 6x14 میلی‌متر
  • 4 عدد ملخ کوادکوپتر (دو عدد راست‌گرد و دو عدد چپ‌گرد)
  • 4 عدد ترانزیستور ماسفت SMD مدل SI2300 (کانال N)
  • 4 عدد مقاومت 10 کیلواهم SMD
  • 4 عدد دیود شاتکی SMD مدل SS14 (یا مشابه)
  • باتری لیپو (LiPo) 3.7 ولت با ظرفیت 220 میلی‌آمپر
  • سوکت JST برای اتصال باتری
  • سیم‌های سیلیکونی 24 AWG و سیم‌های بسیار نازک 30 AWG
  • تکه کوچکی از برد سوراخ‌دار (Perf board)
  • یک ورق نازک مسی یا آلومینیومی (حدود 30 در 18 میلی‌متر)
  • 4 عدد چوب بستنی برای ساخت فریم
مرحله ۱

ساخت فریم کوادکوپتر؛ چوبی یا پلاستیکی؟

اولین قدم برای ساخت پهپاد، انتخاب و ساخت شاسی یا همون فریم (Frame) هست که قراره تمام قطعات رو کنار هم نگه داره. برای این پروژه دو تا راه داری: یا فریم رو با استفاده از چوب بستنی و نقشه برشی که آماده کردیم بسازی، یا فایل‌های سه‌بعدی رو پرینت بگیری. هر دو مدل به شدت سبک (حدود 2 تا 3 گرم) و برای تحمل فشار پرواز کاملا مقاوم هستن.

اگه تصمیم داری فریم رو از چوب بستنی بسازی، کافیه نقشه الگو رو روی یه کاغذ A4 پرینت بگیری. بعد الگوها رو با چسب ماتیکی روی چوب بستنی‌ها بچسبون و با یه کاتر تیز، با دقت خطوط رو ببر.

برای اینکه بازوهای نگهدارنده موتور (که خیلی ظریف هستن) موقع برش نشکنن، قبل از بریدن اون‌ها رو به چند قطره چسب قطره‌ای آغشته کن تا مقاوم بشن. برای پایه‌های داخلی فریم هم می‌تونی از چوب کبریت استفاده کنی.

بعد از برش دادن قطعات، برای اینکه وزن فریم تا حد ممکن پایین بیاد، تمام قطعات رو با سمباده اونقدر نازک کن تا ضخامتشون به اندازه یه کارت بانکی برسه (البته به جز بازوها که باید همون ضخامت اصلی رو داشته باشن تا نشکنن). قطعات رو طبق الگو به هم بچسبون تا شکل نهایی فریم، درست مثل یه کوادکوپتر 5 اینچی حرفه‌ای دربیاد.

بعد از اون، دو تا سوراخ کوچیک برای رد شدن سیم‌های سوکت باتری روی فریم ایجاد کن. اگه دوباره به نقشه الگو نگاه کنی، می‌بینی که یه سری نوار سپر (Bumper Guard) هم طراحی شده. این نوارها رو از تیوپ دوچرخه ببر و با چسب دور فریم بچسبون تا مقاومت بدنه موقع برخوردها بالا بره. جاهای حساس فریم رو هم با چسب قطره‌ای محکم کن.

البته اگه حوصله کارهای ظریف چوبی رو نداری، پرینت سه‌بعدی فریم گزینه خیلی سریع‌تر و راحت‌تریه. با این حال ما تو این آموزش از همون فریم چوبی استفاده می‌کنیم تا نشون بدیم با کمترین امکانات و ابزار هم می‌شه این پهپاد رو ساخت.

مرحله ۲

نقشه شماتیک مدار کوادکوپتر

برای اینکه پهپادت بدون مشکل از زمین بلند بشه، باید اتصالات رو دقیقا مطابق با نقشه شماتیک پیش ببری. تو مراحل بعدی که سراغ نصب ماژول‌ها و سیم‌کشی می‌ریم، حتما این نقشه رو کنار دستت داشته باش و مخصوصا به نحوه اتصالات برد درایور موتور توجه ویژه‌ای کن تا قطعاتت آسیب نبینن.

مرحله ۳

ساخت برد درایور موتورها

چون میکروکنترلرها نمی‌تونن جریان بالای موتورها رو تامین کنن، باید یه برد درایور اختصاصی بسازیم تا موتورهای کورلس رو با پالس‌های PWM و بدون آسیب زدن به آردوینو راه‌اندازی کنیم.

قطعات این بخش (ماسفت، مقاومت و دیود) رو می‌تونی از بردهای الکترونیکی قدیمی باز کنی یا اون‌ها رو به صورت نو بخری. لیست دقیقشون رو تو بخش ابزارها برات گذاشتیم.

ترانزیستورهای ماسفت قطعات به شدت حساسی به الکتریسیته ساکن هستن. پس حتما قبل از دست زدن بهشون، بار استاتیک بدنت رو تخلیه کن تا این قطعات نسوزن.

برای ساخت درایور، اول ماسفت‌های کانال N (مثل SI2300 که جریان 3.6 آمپر میده) رو روی یه تیکه برد سوراخ‌دار لحیم کن. بعد دیودهای شاتکی (مثل SS14 یا 1N5819 برای محافظت در برابر جریان برگشتی) رو طوری قرار بده که آندشون به پایه درین (Drain) ماسفت وصل بشه.

در نهایت مقاومت‌های 10 کیلواهم رو بین پایه‌های گیت (Gate) و سورس (Source) قرار بده. حالا با یه سیم ضخیم‌تر مشکی رنگ، تمام پایه‌های سورس ماسفت‌ها رو به هم وصل کن (این می‌شه خط گراند یا GND) و با یه سیم قرمز تمام کاتد دیودها رو به هم متصل کن تا ورودی تغذیه موتورها شکل بگیره.

برای این کار حتما از نوک هویه تمیز، پنس برای نگه‌داشتن قطعات ریز SMD و گیره مونتاژ (Helping Hands) استفاده کن تا لحیم‌کاری‌ها ظریف و دقیق بشن.

در نهایت باید 4 مجموعه از این مدار روی برد سوراخ‌دار داشته باشی. استفاده از مقادیر دقیق گفته‌شده خیلی مهمه تا موتورها درست راه‌اندازی بشن.

بعد از اتمام لحیم‌کاری، قسمت‌های اضافه برد سوراخ‌دار رو ببر و سمباده بزن تا ابعاد برد به حدود 0.5 در 6 در 20 میلی‌متر و وزنش به زیر 1 گرم برسه! در آخر، 4 تا سیم نازک با رنگ‌های مختلف به پایه‌های گیت هر ماسفت لحیم کن تا بعدا موقع اتصال به آردوینو بتونی موتورها رو از هم تشخیص بدی.

مرحله ۴

نصب موتورهای کورلس تو فریم

مرحله بعد، نصب موتورهای براش کورلس 6x14 میلی‌متری روی فریم چوبیه که با چسب قطره‌ای محکم می‌شن. انتخاب موتور تو پهپادها حیاتیه و اگه موتور ضعیف باشه، کوادکوپترت اصلا از زمین کنده نمی‌شه.

ما اینجا از 4 تا موتور مخصوص مینی‌درون‌ها استفاده می‌کنیم. دقت کن که دو تا از موتورها راست‌گرد (CW) و دو تای دیگه چپ‌گرد (CCW) هستن که معمولا از روی رنگ سیم‌ها (قرمز-آبی و مشکی-سفید) قابل تشخیصن. هر کدوم از این موتورها با ملخ مناسب باید بتونن حداقل 12 گرم تراست (نیروی بالابرنده) تولید کنن.

برای اینکه پهپادت پرواز خوبی داشته باشه، ايده‌آل اینه که هر موتور 15 گرم تراست بده تا مجموع نیروی بالابرنده به 60 گرم برسه. پیشنهاد می‌کنم قبل از اینکه موتورها رو چسب بزنی، اون‌ها رو با یه باتری کوچیک تست کنی تا از جهت چرخش هر کدوم مطمئن بشی. درباره جهت چرخش درست موتورها و ملخ‌ها تو قدم‌های بعدی کامل توضیح می‌دم.

مرحله ۵

اتصال سیم‌های موتور به برد درایور

حالا وقتشه که سیم‌کشی موتورها رو انجام بدیم. اول از همه سیم‌های موتور رو با بست کمربندی ریز به بازوهای فریم محکم کن. این بست‌ها نقش پایه‌های فرود (Landing Gear) رو هم برات بازی می‌کنن.

حالا سیم موتورها رو دقیقا طبق نقشه شماتیک به دیودهای فلای‌بک روی برد درایور متصل کن. این دیودها خیلی مهم هستن چون وقتی موتور خاموش می‌شه، جریان القایی برگشتی موتور رو دفع می‌کنن و نمی‌ذارن ترانزیستورها و آردوینو بسوزن.

سیم منفی موتور (آبی یا مشکی) رو به پین درین ماسفت (یا همون آند دیود) و سیم مثبت موتور (قرمز یا سفید) رو به کاتد دیود متصل کن. بعد از اینکه تغذیه رو به برد درایور وصل کردی، می‌تونی با اعمال ولتاژ 3.3 ولت به سیم‌های سیگنال، تست کنی که آیا هر ماسفت می‌تونه موتورش رو روشن کنه یا نه.

مرحله ۶

آماده‌سازی و نصب ماژول رادیویی

برای اینکه پهپاد بتونه دستورات ریموت رو دریافت کنه، از ماژول رادیویی NRF24L01 استفاده می‌کنیم. برای اینکه وزن و حجم ماژول تو فریم کوچیک ما جا بشه، باید پین هدرهای استاندارد روش رو جدا کنیم و به جاشون سیم‌های نازک لحیم کنیم. برای جدا کردن پین‌ها، ماژول رو تو گیره مونتاژ بذار. با هویه پدها رو یکی‌یکی داغ کن و از اون طرف با انبردست پین‌ها رو بیرون بکش.

بعد از جدا کردن پین‌ها، سیم‌های رنگی نازک رو برای تغذیه، گراند و دیتای ماژول لحیم کن. استفاده از سیم‌های رنگی کمکت می‌کنه تا وقتی ماژول رو داخل فریم مخفی می‌کنی، بدونی هر سیم مال کدوم پایه‌ست. حالا ماژول رو تو فضای خالی عقب فریم قرار بده و با کمی چسب قطره‌ای محکمش کن.

مرحله ۷

ساخت فلایت کنترلر با آردوینو و سنسور

درست شنیدی! قراره خودمون فلایت کنترلر (Flight Controller) پهپاد رو بسازیم؛ اون هم تو ابعادی فوق‌العاده جمع‌وجور.

فلایت کنترلر ما ترکیبی از برد آردوینو Pro Mini (نسخه 3.3 ولت 8 مگاهرتز) و سنسور ژیروسکوپ/شتاب‌سنج MPU6050 هست که زاویه و حرکت پهپاد رو تو هوا تشخیص میده. برای ارتباط این دو قطعه، سنسور رو مستقیما با اتصال پین‌های I2C (یعنی SDA و SCL) و سیم‌های تغذیه به آردوینو متصل می‌کنیم تا فضای کمتری بگیره.

از اونجایی که سنسور با ولتاژ 3.3 تا 5 ولت کار می‌کنه، پیشنهاد می‌کنم تغذیه‌اش رو مستقیما از باتری لیپو بگیری تا ولتاژ پایدارتری داشته باشه.

موتورهای کورلس موقع کار کردن نویز الکترومغناطیسی (EMF) زیادی تولید می‌کنن که می‌تونه باعث ریست شدن یا قاطی کردن آردوینو بشه. برای جلوگیری از این مشکل، باید یه ورق مسی یا آلومینیومی بین فلایت کنترلر و برد درایور موتور قرار بدیم تا نقش شیلد محافظ رو بازی کنه.

این ورق مسی رو دقیقا هم‌اندازه آردوینو ببر و کاملا با نوار چسب بپوشون تا باعث اتصالی تو مدار نشه. بعد یه گوشه چسب رو خراش بده و یه سیم به عنوان گراند (GND) بهش لحیم کن.

حالا این ورق محافظ رو با چند قطره چسب زیر آردوینو بچسبون و سیم گراندش رو به یکی از پایه‌های GND آردوینو وصل کن. به همین راحتی یه شیلد محافظ حرفه‌ای ساختی!

مرحله ۸

سیم‌کشی و اتصالات نهایی قطعات

وقتشه که بقیه قطعات رو متصل کنیم. یه بازر 5 ولت اکتیو (که از روی برد Lilypad باز کردی) رو با چسب دقیقا زیر قسمت جلوی فریم بچسبون تا با بوق زدن، وضعیت روشن شدن و تغییر مودهای پهپاد رو بهت اطلاع بده. پایه مثبت بازر رو به پین دیجیتال 8 آردوینو و منفی رو به GND وصل کن. سوکت JST باتری رو هم به پایه‌های RAW (ورودی ولتاژ آردوینو) و GND لحیم کن تا فلایت کنترلر روشن بشه.

تو مرحله بعد باید ماژول رادیویی و درایور موتور رو وصل کنیم. ماژول NRF24 رو مستقیما به رگولاتور 3.3 ولت روی برد سنسور MPU6050 متصل کن؛ چون این برد خازن‌های فیلتر خوبی داره و ماژول رادیویی رو از خازن‌گذاری اضافی بی‌نیاز می‌کنه. سیم‌های تغذیه برد درایور موتور رو هم به همون پدهایی که سوکت باتری رو بهشون لحیم کردی، متصل کن.

حالا باید سیم‌های دیتای ماژول رادیویی (SPI) رو به این ترتیب به آردوینو متصل کنی: پایه‌های CE و CSN به پین‌های 7 و 10، پایه‌های MOSI و MISO به پین‌های 11 و 12، و پایه SCK رو به پین 13 لحیم کن. اگه ترتیب پایه‌های NRF24 رو نمی‌دونی، کافیه nrf24l01 pinout رو تو گوگل جستجو کنی یا از روی نقشه شماتیک پیش بری.

برای اینکه فلایت کنترلر بتونه موتورها رو کنترل کنه، 4 تا سیم سیگنال برد درایور رو (که تو آموزش رنگ‌های نارنجی، آبی، سبز و بنفش داشتن) به ترتیب به پین‌های 6، 9، 5 و 3 آردوینو لحیم کن. حتما طول این سیم‌های سیگنال رو تا حد ممکن کوتاه نگه دار تا نویز نگیرن.

مرحله ۹

نصب دوربین مینیاتوری FPV

حالا وقت اضافه کردن چشم‌های پهپاده! ما از یه دوربین FPV بسیار سبک 3 گرمی با رزولوشن 600TVL و فرستنده تصویر داخلی استفاده می‌کنیم. سوکت دوربین رو جدا کن و اون رو با چسب قطره‌ای تو جلوی فریم پهپاد محکم بچسبون. تغذیه این دوربین (که بین 3.3 تا 5.5 ولته) رو مستقیما از پدهای باتری بگیرید تا تصویر پایداری داشته باشی.

مرحله ۱۰

نصب قاب بالایی، باتری و ملخ‌ها

برای مخفی کردن قطعات الکترونیکی، قاب بالایی (که از چوب بستنی ساختی) رو نصب می‌کنیم. قبل از چسبوندنش، سوکت JST باتری رو از دو تا سوراخی که روی قاب ایجاد کردی رد کن و سیم‌هاش رو از زیر به پایه‌های مربوطه لحیم کن (حواست به قطبیت مثبت و منفی باشه).

چون فریم ما خیلی کوچیکه، برای نگه داشتن باتری به جای بند ولکرو (Velcro) از یه کش پول ضخیم استفاده می‌کنیم تا باتری رو محکم روی قاب بالایی نگه داره. حالا می‌تونی قاب رو با چسب به 4 تا پایه فریم بچسبونی و کار رو ببندی.

برای ملخ‌ها از نوع 4 پره استفاده کردیم. ملخ‌های 2 پره هم جواب می‌دن اما قطرشون نباید بیشتر از 32 میلی‌متر باشه تا به قطعات وسط پهپاد گیر نکنن. دقت کن ملخ‌ها رو طوری رو موتورها جا بزنی که با توجه به جهت چرخش هر موتور، باد رو دقیقا به سمت پایین پرتاب کنن.

مرحله ۱۱

آماده‌سازی پورت برنامه‌نویسی پهپاد

چون آردوینو Pro Mini پورت USB نداره، برای آپلود کدهای پرواز باید از یه مبدل USB به سریال (ماژول FTDI) استفاده کنی. برای این کار یه رابط کوچیک بساز که شامل یه پین هدر 6 تایی مادگی (سمت ماژول) و یه پین هدر 4 تایی نری (سمت آردوینو) باشه و پین‌های TX، RX، VCC و GND رو به هم متصل کنه. این رابط به قسمت پشت پهپاد متصل می‌شه.

خیلی مهمه که بدونی موقع پروگرام کردن پهپاد، جامپر تغذیه (3.3 - 5 ولت) روی ماژول FTDI رو قطع کنی؛ چون تغذیه پهپاد تو زمان برنامه‌نویسی فقط باید از طریق باتری خودش تامین بشه تا ولتاژ دوگانه به مدار آسیب نزنه.

مرحله ۱۲

آپلود فریمور MultiWii و تنظیمات

پهپاد ما با یه نرم‌افزار قدرتمند و متن‌باز به اسم MultiWii پرواز می‌کنه که کدهای بسیار پیچیده و کاملی برای کنترل تعادل و پرواز داره. فایل کد رو از بخش منابع دانلود کن و تو نرم‌افزار آردوینو (Arduino IDE) باز کن. می‌بینی که تب‌های متعددی داره که تمام سنسورها رو مدیریت می‌کنه. پهپاد رو با ماژول FTDI به کامپیوتر وصل کن.

تو این آموزش قرار نیست تو خط به خط کدها غرق بشیم، چون همه تنظیمات سخت‌افزاری از قبل برای این قطعات بهینه‌سازی شده و اگه سیم‌کشی‌ها رو دقیقا مثل آموزش انجام داده باشی، نیازی به تغییر خاصی نداری.

تنها تغییری که ممکنه لازم باشه اینه که اگه متوجه شدی حرکت جوی‌استیک‌های ریموت تو نرم‌افزار برعکس کار می‌کنن، می‌تونی تو تب NRF24_RX.cpp تو خطوط 84 تا 90 مقادیر کانال‌ها رو جابجا کنی. اگه پین‌های CE و CSN ماژول رادیویی رو هم عوض کرده باشی، می‌تونی خط 17 همین تب رو ویرایش کنی.

اگه دیدی پهپاد تو محور Yaw (چرخش دور خودش) برعکس عمل می‌کنه، برو به تب config.h خط 229 و مقدار جهت Yaw رو از 1 به 1- (یا برعکس) تغییر بده. فایل config.h پر از تنظیمات جذاب دیگه‌ست که می‌تونی بعدا بررسی‌شون کنی. همچنین پیام راهنمای ابتدای تب MultiWii_RF24 رو بخون تا بدونی کدوم پارامترها رو می‌شه راحت تغییر داد.

حالا از منوی Tools برد رو روی Arduino Pro Mini با پردازنده و ولتاژ صحیح و پورت COM متناسب تنظیم کن. دکمه آپلود رو بزن. درست زمانی که نوشته Uploading رو پایین صفحه دیدی، دکمه ریست روی آردوینو رو یه بار سریع فشار بده تا کد با موفقیت روی حافظه برد فلش بشه.

مرحله ۱۳

ریموت کنترل مخصوص پهپاد

برای کنترل این کوادکوپتر، به یه ریموت کنترل نیاز داری که اونم می‌تونی خودت با آردوینو بسازی! لیست قطعات مورد نیاز این ریموت رو اینجا برات گذاشتیم: 1 عدد آردوینو نانو 1 عدد ماژول NRF24L01 آنتن‌دار 1 عدد نمایشگر LCD 16x2 با مبدل I2C 2 عدد ماژول جوی‌استیک 2 عدد کلید الاکلنگی 1 عدد پتانسیومتر و باتری. طراحی سه‌بعدی قاب ریموت و نقشه سیم‌کشی تو فایل‌های پروژه موجوده.

کلیدهای الاکلنگی روی ریموت خیلی مهمن، چون از یکیشون برای روشن کردن (Arm کردن) موتورهای پهپاد و از اون یکی برای روشن کردن بازر (برای پیدا کردن پهپاد گم‌شده) استفاده می‌کنیم.

کد مخصوص ریموت که برای ارتباط با پهپاد بهینه‌سازی شده هم تو فایل‌های پروژه هست و می‌تونی بر اساس سیم‌کشی‌هات، پین‌های مربوطه رو داخلش ویرایش کنی.

مرحله ۱۴

تنظیمات نرم‌افزار MultiWii Configurator

وقتی ریموتت آماده شد، نوبت کالیبره کردن پهپاده. پوشه نرم‌افزار MultiWii Configurator رو باز کن و نسخه متناسب با سیستم‌عاملت رو اجرا کن. با یه رابط گرافیکی مثل تصویر روبرو می‌شی.

پهپاد رو وصل کن، پورت COM رو انتخاب کن و دکمه Start رو بزن. اگه اتصال درست باشه، آیکون پهپاد تو گوشه تصویر ظاهر می‌شه و حرکتش رو روی صفحه می‌بینی.

ریموت رو روشن کن. حالا اگه جوی‌استیک‌ها رو تکون بدی، باید تغییراتشون رو تو نرم‌افزار ببینی. مطمئن شو که مقادیر Roll، Pitch و Yaw تو حالت عادی دقیقا تو مرکز هستن و مقدار Throttle (گاز) روی صفر قرار داره.

تو همین صفحه می‌تونی مشخص کنی که هر کلید ریموت چه کاری انجام بده. مثلا تو ردیف AUX1 باکس حالت High رو برای گزینه ARM تیک بزن تا موتورها روشن بشن، و تو ردیف AUX2 همون باکس رو برای Beeper (بازر) فعال کن. بعد حتما دکمه WRITE و سپس READ رو بزن تا تغییرات رو حافظه آردوینو ذخیره بشن. حالا اگه کلید ARM روی ریموت رو بزنی و گاز رو زیاد کنی، موتورها باید روشن بشن و با کلید دوم هم بازر به صدا در میاد.

مرحله ۱۵

تیونینگ PID برای پرواز پایدارتر

قبل از اینکه پهپاد رو به پرواز دربیاری، بیا یه تنظیم جزئی (PID Tuning) تو نرم‌افزار انجام بدیم تا جلوی لرزش‌ها و نوسانات احتمالی پهپاد تو هوا رو بگیریم.

تو جدول PID، مقادیر ستون P رو برای Roll و Pitch کم‌کم پایین بیار تا لرزش‌ها از بین برن. من با عدد 2.2 نتیجه خوبی گرفتم و تو عدد 1.6 پرواز به شدت پایداری داشتم. اما این عدد تو هر پهپاد متفاوته و بهتره خودت با آزمون و خطا به بهترین عدد برای قطعاتت برسی.

زیر بخش PID، می‌تونی با کاهش مقدار RATE و افزایش مقدار EXPO، حساسیت پهپاد به حرکت جوی‌استیک رو کم کنی. این کار باعث می‌شه حرکت‌ها نرم‌تر بشه و پهپاد با یه اشاره کوچیک، تغییر مسیر شدید نده. بعد از تنظیمات، دکمه WRITE رو یادت نره.

مرحله ۱۶

دریافت تصویر با عینک FPV

برای دیدن تصویر زنده دوربین پهپاد، به یه عینک (هدست) FPV با گیرنده 5.8 گیگاهرتز نیاز داری. به محض اینکه باتری پهپاد رو وصل کنی، دوربین روشن می‌شه.

همگام‌سازی دوربین و عینک خیلی ساده‌ست. دکمه Auto Search رو روی عینک بزن تا خودش فرکانس دوربین رو پیدا کنه. بعد از چند ثانیه، تصویر زنده و بدون تاخیر رو داخل عینک می‌بینی.

اگه عینکت قابلیت ضبط (DVR) داشته باشه، می‌تونی یه کارت حافظه داخلش بندازی و با زدن دکمه رکورد، ویدیوهای پروازت رو ضبط کنی. وقتی نقطه قرمز روی صفحه عینک چشمک می‌زنه، یعنی ضبط ویدیو شروع شده.

مرحله ۱۷

اولین پرواز با پهپاد دست‌ساز!

برای پرواز، باید یه باتری مناسب انتخاب کنیم. هر باتری لیپو 3.7 ولتی با ظرفیت 150 تا 250 میلی‌آمپر و ضریب تخلیه 20C (یا بیشتر) که وزنش زیر 7 گرم باشه، برای این پهپاد عالیه. باتری رو با کش روی فریم ببند و سوکتش رو وصل کن.

اگه دیدی پهپاد تو پرواز به یه سمت کشیده می‌شه، می‌تونی جای باتری رو کمی تغییر بدی تا مرکز ثقل تنظیم بشه. وزن نهایی پهپاد با باتری حدود 30 گرم می‌شه.

با نسبت تراست به وزن 2 به 1، این پهپاد قدرت خیلی خوبی داره و می‌تونه حتی تو بادهای ملایم هم پرواز کنه. برای شروع پرواز، پهپاد رو روی یه سطح کاملا صاف بذار و باتریش رو وصل کن. ریموت رو روشن کن. حالا باید ژیروسکوپ رو کالیبره کنی؛ جوی‌استیک چپ رو ببر پایین-چپ و همزمان جوی‌استیک راست رو بده پایین.

حدود 20 ثانیه صبر کن تا ژیروسکوپ کاملا تنظیم بشه. حالا کلید ARM رو بزن تا موتورها روشن بشن؛ گاز رو بده و از پرواز لذت ببر!

مرحله ۱۸

عیب‌یابی، مشکلات و نکات طلایی پروژه

من تو مسیر ساخت این پهپاد مینیاتوری چالش‌های خیلی زیادی داشتم تا تونستم پروازش بدم. مشکلاتی مثل جون نداشتن پهپاد برای بلند شدن، ریست شدن مداوم آردوینو که نمی‌ذاشت گاز بدم و لرزش‌های وحشتناک تو محورهای Pitch و Roll که باعث می‌شد پهپاد از کنترل خارج بشه.

تو این بخش، راهکارهایی که تست کردم (هم اونایی که جواب ندادن و هم اونایی که مشکل رو حل کردن) رو برات نوشتم تا تو هم بتونی راحت پهپادت رو به پرواز دربیاری: کارهایی که جواب نداد:

  1. استفاده از موتورهای ضعیف (با تراست 6 گرم) که همه یه طرفه می‌چرخیدن و قدرت بلند کردن پهپاد رو نداشتن.
  2. اضافه کردن خازن به پایه‌های موتور و تغذیه ماژول‌ها که نتونست جلوی ریست شدن آردوینو رو بگیره.
  3. وصل کردن مقاومت بین پایه‌های PWM آردوینو و درایور موتور که اون هم تاثیری تو جلوگیری از ریست شدن نداشت.
  4. تغییر فرکانس PWM تو کد از 500 هرتز به مقادیر بالاتر که تاثیری نداشت.
  5. تکیه کردن فقط به پایه‌های فرود محکم برای از بین بردن لرزش‌ها، که پهپاد رو تو هوا همچنان ناپایدار نگه می‌داشت.

کارهایی که مشکل رو حل کرد:

  1. استفاده از موتورهای کورلس 60 هزار دور با تراست 14 گرم و رعایت زوج‌های راست‌گرد و چپ‌گرد که نیروی کافی رو تامین کرد.
  2. قرار دادن شیلد مسی/آلومینیومی بین درایور موتور و برد آردوینو که مشکل ریست شدن آردوینو به خاطر نویز الکترومغناطیسی رو کاملا برطرف کرد.
  3. کاهش مقدار P در تنظیمات PID که لرزش‌های متقاطع موتورها رو از بین برد و پرواز به شدت پایداری بهم داد.

نکات عیب‌یابی سریع:

  • حتما از موتورهای دور بالا و دو جهته استفاده کن.
  • اگه پهپاد تندتند می‌لرزه، مقدار P رو تو نرم‌افزار کم کن و اگه لرزش‌ها کنده، مقدارش رو زیاد کن تا به بهترین تعادل برسی.
  • اگه ماژول رادیویی وصل نمی‌شه، یه خازن 10 میکروفاراد به پایه‌های تغذیه‌اش لحیم کن.
  • اگه موتوری کار نکرد یا ضعیف بود، ماسفت‌ها رو تست دیود بگیر و در صورت سوختن تعویضشون کن.

چکیده نکات پروژه: - فریم رو با کمترین هزینه از چوب بستنی یا لوله‌های PVC صاف‌شده بساز یا اون رو پرینت سه‌بعدی بگیر. - برد درایور موتور رو با ماسفت‌های باکیفیت بساز تا بدون آسیب رسوندن به آردوینو، جریان کافی به موتورها برسه. - انتخاب موتور مناسب با تراست بالا و نصب صحیح جهت چرخش ملخ‌ها، کلید اصلی پرواز موفق پهپاده.

- وزن رو به شدت پایین نگه دار؛ باتری رو سبک انتخاب کن و ماژول‌ها رو از قطعات اضافه‌شون خالی کن. اینجا حتی یک گرم هم مهمه! - سیم‌کشی‌ها رو با دقت فراوان و با سیم‌های خیلی نازک انجام بده تا هم سبک باشه و هم نویز کمتری تولید کنه. - از نرم‌افزار MultiWii برای تنظیم دقیق پارامترهای پرواز و کالیبره کردن سنسورها استفاده کن.

- اگه با مشکل ریست شدن یا ناپایداری مواجه شدی، حتما از شیلد نویزگیر و تنظیمات PID کمک بگیر.

مرحله ۱۹

حرف آخر

قبول کردن چالش ساخت یه کوادکوپتر مینیاتوری FPV که کاملا مبتنی بر آردوینو باشه، یکی از اون تجربه‌های هیجان‌انگیزیه که مهارت الکترونیک و مکانیک رو به شدت بالا می‌بره.

از ساختن یه فریم با چوب بستنی گرفته تا لحیم‌کاری‌های ظریف زیر میکروسکوپ و تنظیمات پیچیده نرم‌افزاری، این پروژه پر از چالش‌های جذاب و فرصت‌های عالی برای یادگیریه.

ساخت این پهپاد فقط سرهم کردن چند تا قطعه نیست؛ بلکه لذت خلق کردن یه پرنده است که صفر تا صدش رو خودت طراحی و بهینه‌سازی کردی و حالا داری از دید دوربینش پرواز می‌کنی.

امیدوارم از این آموزش اختصاصی آیسی‌مدار لذت برده باشی و با دانش و تجربه‌ای که از این پروژه به دست آوردی، بری سراغ چالش‌های بزرگ‌تر و گجت‌های پرنده بهتری بسازی. اگه این پهپاد جذاب رو ساختی یا تو مسیر ساختش به مشکلی خوردی، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس تا با هم حلش کنیم. موفق باشی!

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!