Goedkoop smartphonegestuurd vliegtuig maken en vliegen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Heb je er ooit van gedroomd om <15 $ DIY afstandsbediening park flyer vliegtuig te bouwen dat bestuurt door je mobiele telefoon (Android App via WiFi) en je een dagelijkse dosis adrenalinestoot van 15 minuten geeft (vliegtijd van ongeveer 15 minuten)? dan is dit instructable voor jullie.. Dit vliegtuig is zeer stabiel en langzaam vliegend, dus het is heel gemakkelijk voor zelfs kinderen om ermee te vliegen.

Over het bereik van het vliegtuig gesproken … Ik heb ongeveer 70 meter LOS-bereik met mijn Moto G5S-mobiel die fungeert als WiFi-hotspot en afstandsbediening. Verdere real-time RSSI weergegeven op Android-app en als het vliegtuig op het punt staat buiten bereik te gaan (RSSI valt onder -85 dBm) dan begint de mobiele telefoon te trillen. Als het vliegtuig buiten het bereik van het wifi-toegangspunt komt, stopt de motor om een veilige landing te bieden. Ook wordt de batterijspanning weergegeven op de Android-app en als de batterijspanning onder de 3,7 V daalt, begint de mobiele telefoon te trillen om feedback te geven aan de piloot om het vliegtuig te laten landen voordat de batterij volledig leeg raakt. Vliegtuig is volledig gebarengestuurd, wat betekent dat als u de mobiele telefoon naar links kantelt, dan naar links en tegenovergesteld voor rechtsaf. Dus hier deel ik stap voor stap bouwinstructies van mijn op ESP8266 gebaseerde WiFi-gestuurde kleine vliegtuig. De benodigde bouwtijd voor dit vliegtuig is ongeveer 5-6 uur en vereist elementaire soldeervaardigheid, een beetje programmeerkennis van ESP8266 met behulp van Arduino IDE en een kop warme koffie of gekoeld bier in de buurt zal geweldig zijn:).

Stap 1: Stap 1: Lijst met componenten en gereedschappen

Elektronica-onderdelen: als u een elektronica-hobbyist bent, vindt u veel van de onderstaande onderdelen in uw inventaris

• 2 nrs. Kernloze gelijkstroommotor met cw en ccw prop 5$
• 1 nrs. ESP-12 of ESP-07-module 2 $
• 1 nrs. 3.7V 180mAH 20C LiPo-batterij --> 5 $
• 2 nrs. SI2302DS A2SHB SOT23 MOSFET 0.05$
• 5 nrs. 3.3kOhms 1/10 watt smd of 1/4 watt through hole weerstanden 0.05$ (3,3K tot 10K elke weerstand zal werken)
• 1 nrs. 1N4007 smd of doorlopende diode 0,02 $
• 1 nrs. TP4056 1S 1A Lipo-opladermodule 0,06 $
• 2 mannelijke en 1 vrouwelijke mini JST-connector 0,05 $

Totale kosten ------ 13 $ Ca

Overige onderdelen:

• 2-3 nrs. Barbecuestok
• 1 nrs. 50 cm x 50 cm 3 mm depron-plaat of een ander hard 3 mm-schuimvel
• Enkeladerige geïsoleerde verbindingsdraad
• Nodemcu of cp2102 USB naar UART-converter als programmeur voor het uploaden van firmware naar esp8266
• Plakband
• Superlijm

Benodigde gereedschappen:

• Soldeergereedschappen van hobbykwaliteit
• Chirurgisch mes met meshouder
• Heet lijmpistool
• Schaal
• Computer met Arduino IDE met ESP8266 Arduino Core
• Android mobiele telefoon

Dat is alles wat we nodig hebben… Nu zijn we helemaal klaar om ons gekke WiFi-gestuurde vliegtuig te bouwen

Stap 2: Stap 2: Besturingsmechanisme begrijpen

Dit vliegtuig gebruikt differentiële stuwkracht voor giercontrole (besturing) en collectieve stuwkracht voor pitch (klim / afdaling) en luchtsnelheidsregeling, dus geen servomotor nodig en slechts twee hoofdkernloze DC-motoren zorgen voor stuwkracht en controle.

Veelvlakkige vorm van de vleugel zorgt voor rolstabiliteit tegen externe kracht (windvlaag). Het opzettelijk vermijden van servomotoren op stuuroppervlakken (lift, rolroer en roer) maakt het ontwerp van het vliegtuig zeer eenvoudig te bouwen zonder ingewikkeld bedieningsmechanisme en vermindert ook de bouwkosten. Om het vliegtuig te besturen Het enige dat we nodig hebben, is om de stuwkracht van beide Coreless DC-motoren op afstand te regelen via WiFi met behulp van de Android-app op een mobiele telefoon. Voor het geval iemand het ontwerp van dit vliegtuig in 3D wil bekijken, heb ik hier een Fusion 360-schermafbeelding en een STL-bestand bijgevoegd.. je kunt de online STL-viewer gebruiken om het ontwerp vanuit elke kijkhoek te bekijken. een CAD-ontwerp van vliegtuig voor documentatie, je hebt geen 3D-printer of lasersnijder nodig.. dus maak je geen zorgen:)

Stap 3: Stap 3: Regelaarschema gebaseerd op ESP8266

Laten we beginnen met het begrijpen van de functie van elk onderdeel in een schema,

• ESP12e: Deze ESP8266 WiFi SoC ontvangt UDP-besturingspakketten van de Android-app en regelt het toerental van de linker- en rechtermotor. Het meet de batterijspanning en RSSI van het wifi-signaal en stuurt deze naar de Android-app.
• D1: ESP8266-module werkt veilig tussen 1,8 V ~ 3,6 V volgens het gegevensblad, daarom kan een LiPo-batterij met één cel niet rechtstreeks worden gebruikt voor ESP8266-voeding, dus een step-down-converter is vereist. Verminder het gewicht en de complexiteit van het circuit Ik heb de 1N4007-diode gebruikt om de batterijspanning (4,2V ~ 3,7V) met 0,7V te verlagen (inspanning van 1N4007) om een spanning te krijgen in het bereik van 3,5V ~ 3,0V die wordt gebruikt als voedingsspanning van ESP8266. Ik weet dat het een lelijke manier is om dat te doen, maar het werkt prima voor dit vliegtuig.
• R1, R2 en R3: deze drie weerstanden zijn minimaal vereist voor de minimale installatie van ESP8266. R1 pull-up CH_PD(EN) pin van ESP8266 om deze in te schakelen. RST-pin van ESP8266 is laag actief, dus R2 pull-up RST-pin van ESP8266 en uit de reset-modus halen. volgens het gegevensblad bij het opstarten, moet de GPIO15-pin van ESP8266 laag zijn, dus R3 wordt gebruikt om GPIO15 van ESP8266 uit te schakelen.
• R4 en R5: R4 en R5 werden gebruikt om de poort van T1 en T2 naar beneden te trekken om een valse trigger van mosfets (motorrun) te voorkomen wanneer ESP8266 opstart. (Opmerking: de R1- tot R5-waarden die in dit project worden gebruikt, zijn 3,3 Kohms, maar elke weerstand tussen 1K en 10K werkt naadloos)
• T1 en T2: dit zijn twee Si2302DS N-kanaals mosfets (2,5 ampère) die het toerental van de linker- en rechtermotor regelen door PWM afkomstig van GPIO4 en GPIO5 van ESP8266.
• L_MOTOR en R_MOTOR: dit zijn 7 mm x 20 mm 35000 RPM Coreless DC-motoren die differentiële stuwkracht bieden voor vlieg- en controlevliegtuig. Elke motor levert 30 gram stuwkracht bij 3,7 V en trekt 700 mA stroom op snelheid.
• J1 en J2: dit zijn mini-JST-connectoren die worden gebruikt voor ESP12e-module en batterijverbinding. U kunt elke connector gebruiken die een stroom van minimaal 2 Amp aankan.

(Opmerking: ik begrijp het belang van ontkoppelingscondensator in het ontwerp van gemengde signaalcircuits volledig, maar ik heb het ontkoppelen van condensatoren in dit project vermeden om de complexiteit van het circuit en het aantal onderdelen te voorkomen, aangezien alleen het WiFi-gedeelte van ESP8266 RF / analoog is en de ESP12e-module zelf met de nodige ontkoppelingscondensatoren aan boord. Btw zonder enige externe ontkoppeling condensator circuit werkt prima.)

Op ESP12e gebaseerd ontvangerschema met programmeerverbinding in pdf-formaat is bij deze stap gevoegd.

Stap 4: Stap 4: Controllerassemblage

Bovenstaande video met bijschrift toont stap voor stap build-log van ESP12e Based Receiver cum controller ontworpen voor dit project. Ik heb geprobeerd om componenten te plaatsen volgens mijn vaardigheden. u kunt componenten volgens uw vaardigheid plaatsen door rekening te houden met het schema dat in de vorige stap is gegeven.

Alleen SMD-mosfets (Si2302DS) zijn te klein en moeten tijdens het solderen voorzichtig worden aangepakt. Ik heb deze mosfets in mijn inventaris, dus ik heb het gebruikt. U kunt elk groter TO92-pakket power mosfet gebruiken met Rdson <0,2 ohm en Vgson 1,5 Ampère. (Stel me voor als je zo'n mosfet gemakkelijk verkrijgbaar in de markt vindt.) Zodra deze hardware klaar is, zijn we helemaal klaar voor het uploaden van firmware van WiFi Plane om dit proces dat in de volgende stap wordt besproken, te nodemcuen.

Stap 5: Stap 5: ESP8266 Firmware instellen en uploaden

ESP8266-firmware voor dit project is ontwikkeld met behulp van Arduino IDE.

Nodemcu of USBtoUART Converter kan worden gebruikt om firmware naar ESP12e te uploaden. In dit project gebruik ik Nodemcu als programmeur om firmware te uploaden naar ESP12e.

Bovenstaande video toont stap voor stap proces van hetzelfde..

Er zijn twee methoden om deze firmware naar ESP12e te uploaden,

1. Nodemcu flasher gebruiken: Als u alleen het wifiplane_esp8266_esp12e.bin binaire bestand wilt gebruiken dat bij deze stap is gevoegd zonder enige wijziging in de firmware, dan is dit de beste methode om te volgen.

   • Download wifiplane_esp8266_esp12e.bin uit de bijlage van deze stap.
   • Download nodemcu flasher repo van zijn officiële github-repository en pak het uit.
   • Navigeer in de uitgepakte map naar nodemcu-flasher-master\Win64\Release en voer ESP8266Flasher.exe uit
   • Open het configuratietabblad van ESP8266Flasher en verander het binaire bestandspad van INTERNAL://NODEMCU naar het pad van wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Volg dan de stappen zoals in bovenstaande video….

2. Arduino IDE gebruiken: Als u firmware wilt bewerken (d.w.z. SSID en wachtwoord van WiFi-netwerk - Android Hotspot in dit geval) dan is dit de beste methode om te volgen.

   • Stel Arduino IDE in voor ESP8266 door deze uitstekende Instructable te volgen.
   • Download wifiplane_esp8266.ino uit de bijlage van deze stap.
   • Open Arduino IDE en kopieer code van wifiplane_esp8266.ino en plak deze in Arduino IDE.
   • Bewerk SSID en wachtwoord van uw netwerk in de code door de volgende twee regels te bewerken. en volg de stappen volgens de bovenstaande video.
   • char ssid = "wifivliegtuig"; // uw netwerk-SSID (naam) char pass = "wifiplane1234"; // uw netwerkwachtwoord (gebruik voor WPA of gebruik als sleutel voor WEP)

Stap 6: Stap 6: Assemblage van casco

Het bouwlogboek van het casco wordt stap voor stap getoond in de video hierboven.

Ik heb een stuk depron-schuim van 18 cm x 40 cm gebruikt voor het casco. Barbecuestok die wordt gebruikt om de romp en vleugel extra stevig te maken. In bovenstaande afbeelding wordt het plan van het casco weergegeven, maar u kunt het plan naar wens aanpassen door alleen de basisaërodynamica en het gewicht van het vliegtuig in gedachten te houden. Door rekening te houden met de elektronica-configuratie van dit vliegtuig, is het in staat om te vliegen met een maximaal gewicht van ongeveer 50 gram. BTW met dit casco en alle elektronica inclusief batterij is het vlieggewicht van dit vliegtuig 36 gram.

CG-locatie: ik heb de algemene vuistregel van CG gebruikt voor soepel glijden … het is 20% -25% van de akkoordlengte verwijderd van de voorrand van de vleugel … Met deze CG-opstelling met een licht opwaartse lift, glijdt het zonder gas te geven, vlakke vlieg met 20-25% gas en met extra gas begint het te klimmen vanwege een iets omhoog gaande lift …

Hier is een YouTube-video van mijn vliegtuigontwerp met vliegende vleugels met dezelfde elektronica om je te inspireren om met verschillende ontwerpen te experimenteren en ook om te bewijzen dat deze opstelling met veel casco-ontwerptypen kan worden gebruikt.

Stap 7: Stap 7: Android-app instellen en testen

Installatie van Android-app:

U hoeft alleen het wifiplane.apk-bestand dat bij deze stap is bijgevoegd naar uw smartphone te downloaden en de instructies te volgen volgens de bovenstaande video.

Over de app, deze Android-app is ontwikkeld met Processing voor Android.

App is geen ondertekend pakket, dus u moet de optie onbekende bron inschakelen bij het instellen van uw telefoon. De app heeft alleen recht op toegang tot de vibrator en het wifi-netwerk.

Pre-flight test van vliegtuig met Android-app: zodra de Android-app op uw smartphone actief is, raadpleegt u bovenstaande video om te weten hoe de app werkt en verschillende coole functies van de app. Als uw vliegtuig op dezelfde manier op de app reageert als de bovenstaande video, dan is het GEWELDIG … JE HEBT HET GEMAAKT …

Stap 8: Stap 8: Het is tijd om te vliegen

Klaar om te vliegen?…

• KOM IN HET VELD
• DOE ENKELE GLIDE TEST
• VERANDER DE HOEK VAN DE LIFT of VOEG/VERWIJDER GEWICHT AAN DE NEUS VAN HET VLIEGTUIG TOT HET GEMAKKELIJK GLIEGT…
• ZODRA HET GLIJDIG IS, SCHAKEL HET VLIEGTUIG IN EN OPEN DE ANDROID-APP
• HAND LANCERING VLIEGTUIG STEVIG MET 60% GASKLEP tegen wind
• ALS HET IN DE LUCHT IS, MOET HET GEMAKKELIJK VLIEGEN OP NIVEAU MET ONGEVEER 20% tot 25% GASKLEP