RC lidojuma datu ierakstītājs/melnā kaste: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā pamācībā es būvēšu uz arduino balstītu cīņas datu reģistratoru RC transportlīdzekļiem, īpaši RC lidmašīnām. Datu ierakstīšanai es izmantošu UBlox Neo 6m GPS moduli, kas savienots ar arduino pro mini un SD kartes vairogu. Šajā projektā cita starpā tiks reģistrēts platums, garums, ātrums, augstums un akumulatora spriegums. Šie dati tiks bagātināti, lai nodrošinātu labāku skatīšanās pieredzi, izmantojot Google Earth Pro.

1. darbība: rīki un detaļas

Daļas

• Ublox NEO 6m GPS modulis: ebay/amazon
• Micro SD kartes modulis: ebay/amazon
• Micro SD karte (liels ātrums vai ietilpība nav nepieciešama): amazon
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• FTDI programmētājs un atbilstošais kabelis: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• Savienojuma vads: ebay/amazon
• Galvenes tapas: ebay/amazon
• Taisngriežu diode: ebay/amazon
• 2x 1K omu rezistors: ebay/amazon
• 1500 mikronu kartons

Rīki

• Lodāmurs un lodētava
• Karstās līmes pistole
• Klēpjdators vai dators
• Multimetrs (nav absolūti nepieciešams, bet neticami noderīgs)
• Palīdzīgas rokas (atkal nav nepieciešamas, bet noderīgas)
• Amatniecības nazis

Neobligāti

• Prototipēšanai izmantotie priekšmeti nav nepieciešami, bet ļoti noderīgi
• Maizes dēlis
• Arduino Uno
• Jumper vadi

2. darbība: teorija un shēma

Ierīces smadzenes ir Arduino pro mini, to darbina RC transportlīdzekļi (manā gadījumā lidmašīna) Li-Po akumulatora līdzsvara ports. Man tas ir iestatīts 2s akumulatoram, bet to var viegli mainīt, lai tas atbilstu citiem akumulatora izmēriem.

Šis gabals nav pilnīgs. Es atjaunināšu šo pamācību, kad būs pabeigta vadības virsmas nolasīšana

Servo1 būs manu lidmašīnu elevon motors, savukārt servo 2 būs mana lidojuma kontrollera servo izeja

GPS modulis saņem datus no GPS satelītiem NMEA virkņu veidā. Šīs virknes satur informāciju par atrašanās vietu, bet arī precīzu laiku, ātrumu, virzienu, augstumu un daudzus citus noderīgus datus. Kad virkne ir saņemta, šim projektam noderīgā informācija tiek iegūta, izmantojot TinyGPS kodu bibliotēku.

Šie dati kopā ar akumulatora spriegumu un elevona pozīciju tiks ierakstīti SD kartē ar frekvenci 1 Hz. Šie dati ir uzrakstīti CSV (ar komatu atdalītas vērtības) formātā, un tie tiks interpretēti, izmantojot Google kartes, lai attēlotu lidojuma ceļu.

3. solis: prototipēšana

PIEZĪME: GPS moduļa savienojumi nav parādīti iepriekš. GPS savienojums ir šāds:

GND uz Arduino zemi

VCC līdz Arduino 5V

RX uz Arduino digitālo tapu 3

TX uz Arduino digitālo tapu 2

Lai pārbaudītu, vai visas sastāvdaļas darbojas pareizi, vislabāk ir visu izlikt uz maizes dēļa, jo jūs nevēlaties uzzināt tikai pēc visu salikšanas, ka jums ir bojāta daļa. Papildu kodu bibliotēka, kas būs nepieciešama, ir TinyGPS bibliotēka, saiti var atrast zemāk.

mazi gps

Zemāk esošais sprieguma testētāja kods tikai pārbauda sprieguma mērīšanas ķēdi. Pielāgošanas vērtība ir jāmaina, lai arduino nolasītu pareizo spriegumu.

Failu kodu izmanto, lai pārbaudītu SD kartes moduli un micro SD karti, lai pārliecinātos, ka abi lasa un raksta pareizi.

Tiek izmantots gpsTest kods, lai pārliecinātos, ka gps saņem pareizus datus un ir pareizi konfigurēts. Šis kods izvadīs jūsu platuma, garuma un citus tiešos datus.

Ja visas šīs daļas darbojas pareizi, varat pāriet uz nākamo darbību.

4. solis: lodēšana un elektroinstalācija

Pirms lodēšanas vai elektroinstalācijas izvietojiet visas sastāvdaļas uz kartona gabala un sagrieziet to atbilstoši detaļu ārējiem izmēriem. Šī būs jūsu montāžas plāksne visiem jūsu gabaliem.

Izveidojiet shēmas plati, sagriežot plātni līdz mazākajam izmēram, jo svars un izmērs ir prioritātes. Lodējiet galvenes tapas vietā pie griezuma plāksnes malas, šeit tiks savienots akumulatora līdzsvara ports un nākotnē vadības virsmas servo un lidojuma kontrolieris. Lodējiet 2 1k omu rezistorus un taisngrieža diode vietā saskaņā ar shēmu.

Lodējiet mikro SD kartes moduli pie arduino tapām saskaņā ar shēmu, izveidojiet savienojumus, izmantojot AWG 24 vadu.

Atkal izveidojiet savienojumus starp perfboard un arduino saskaņā ar shēmu un izmantojot vairāk tāda paša veida stieples.

PIEZĪME: GPS ir elektrostatiski jutīga ierīce, esiet piesardzīga, lodējot, un nekad neveiciet strāvu caur vadiem, veicot savienojumus

Lodējiet GPS moduļu tapas pie atbilstošajām arduino tapām, izmantojot apmēram 3-4 cm (1-1,5 collas) stieples garumus, tādējādi GPS modulis ir pietiekami atslābināts, lai to varētu salocīt uz pamatnes kartes otras puses.

Pārbaudiet un vēlreiz pārbaudiet visu savienojumu nepārtrauktību, lai pārliecinātos, ka viss ir pareizi pievienots vadiem.

Izmantojot karsto līmi, piestipriniet SD kartes moduli, Arduino Pro Mini un jūs pielāgotu kartonu vienā kartona pusē un GPS moduli un antenu otrā.

Kad viss gabals ir pareizi pievienots un piestiprināts pie kartona, ir pienācis laiks pāriet uz kodu.

5. darbība: kods

Šis ir kods, kas darbojas galīgajā ierīcē. Kamēr šis kods darbojas, GPS moduļa gaismas diode sāks mirgot, tiklīdz GPS būs novērsts ar vairāk nekā 3 satelītiem. Gaismas diode uz arduino tāfeles mirgos vienreiz, tiklīdz arduino sāks darboties, lai parādītu, ka CSV fails ir veiksmīgi izveidots, un pēc tam mirgos kopā ar GPS LED, kad tas veiksmīgi tiks ierakstīts micro SD kartē. Ja micro SD kartes gaismas diodes paliek neizdodas inicializēt un, visticamāk, ir problēma ar vadu vai micro SD karti.

Šis kods izveidos jaunu CSV failu katru reizi, kad programma tiek palaista, tie tiks apzīmēti kā "flightxx", kur xx ir skaitlis no 00 līdz 99, kas palielinās katru reizi, kad programma tiek palaista.

Lai izklājlapas pašreizējais laika lauks būtu pareizs, jums ir jāpārvērš UTC (koordinētais universālais laiks) uz pareizo laika joslu. Man vērtība ir UTC +2.0, jo tā ir laika josla, kurā es atrodos, bet to var mainīt kodā, mainot "laika joslas" pludiņu.

6. darbība: testēšana, testēšana, testēšana

Šobrīd jums vajadzētu būt funkcionējošai sistēmai, ir pienācis laiks to pārbaudīt, pārliecinieties, ka viss darbojas kā paredzēts.

Kad viss darbojas un jūs izklājlapā iegūstat rezultātu, kas, šķiet, ir pareizs, lai veiktu sīkas korekcijas. Piemēram, man sākotnēji ierīce bija uzstādīta lidmašīnas apakšā ar kabeļu saitēm, bet pēc dažām izmeklēšanām es sapratu, ka tas samazina GPS satelītu skaitu, ko vienlaikus var redzēt par aptuveni 40%.

Pārbaudiet savu sistēmu, lai pārliecinātos, ka viss darbojas, un, ja nepieciešams, precizējiet to.

7. darbība. Datu bagātināšana

Tagad, kad jums ir uzticama sistēma, ir pienācis laiks izdomāt, kā šos datus parādīt lasāmāk. Izklājlapa ir piemērota, ja vēlaties precīzu ātrumu jebkurā laikā vai ja vēlaties precīzi pārbaudīt, kā jūsu transportlīdzeklis uzvedās, veicot noteiktu darbību, bet ko darīt, ja vēlaties kartē attēlot visu lidojumu vai redzēt katru datu punktu lasāmā veidā datu bagātināšana ir noderīga

Lai apskatītu mūsu datus lasāmāk, mēs izmantosim Google Earth pro, varat noklikšķināt šeit, lai to lejupielādētu.

Tagad jums ir jāpārvērš CSV fails par GPX failu, ko Google Earth var vieglāk izlasīt, izmantojot GPS vizualizētāju. Atlasiet GPX izvadi, augšupielādējiet CSV failu un lejupielādējiet konvertēto failu. Pēc tam atveriet GPX failu Google Earth, un tam automātiski jāimportē un jāplāno visi dati jaukā lidojuma ceļā. Tajā ir arī papildu informācija, piemēram, virsraksts jebkurā laikā.

PIEZĪME. Esmu noņēmis no fotoattēliem latus, garus datus, jo nevēlos atklāt precīzu savu atrašanās vietu

8. solis. Secinājumi un iespējamie uzlabojumi

Tāpēc kopumā esmu ļoti apmierināts ar šo projektu. Man patīk iegūt datus par visiem lidojumiem. tomēr ir dažas lietas, pie kurām vēlos strādāt.

Acīmredzot es vēlos, lai varētu nolasīt precīzu vadības virsmu stāvokli. Šim nolūkam man ir lielākā daļa aparatūras, bet man ir jāiespējo tās izmantošana kodā. Joprojām ir jāpārvar dažas tehniskas problēmas.

Es arī vēlētos pievienot barometru, lai iegūtu precīzākus augstuma datus, jo pašlaik GPS augstuma dati nešķiet daudz vairāk kā pamatots minējums.

Es domāju, ka trīs asu akselerometra pievienošana būtu forša, lai es jebkurā brīdī varētu precīzi redzēt, cik liela spēka plakne iztur.

Varbūt izveidojiet kaut kādu iežogojumu. Pašlaik ar atklātām sastāvdaļām un vadiem tas nav ļoti elegants vai izturīgs.

Lūdzu, dariet man zināmu, ja jums ir kādi uzlabojumi vai izmaiņas dizainā, es labprāt tos redzētu.