Cómo construir un dron Rc y el transmisor usando Arduino: 11 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Hacer un dron es una tarea sencilla en estos días, pero te costará mucho, así que te voy a decir cómo construir un dron usando arduino a bajo costo, también te voy a decir cómo construir el transmisor de dron también. por lo que este dron es completamente casero. No es necesario comprar ninguna placa de controlador de vuelo o transmisor.

Suministros

Necesitamos estos elementos para hacer el dron,

• Para el dron

  1. Cuadro: la "columna vertebral" del cuadricóptero. El marco es lo que mantiene unidas todas las partes del helicóptero. Tiene que ser robusto, pero por otro lado, también tiene que ser ligero para que los motores y las baterías no tengan problemas para mantenerlo en el aire.
  2. Motores: el empuje que permite que el Quadcopter se eleve en el aire lo proporcionan los motores de CC sin escobillas y cada uno de ellos se controla por separado mediante un controlador de velocidad electrónico o ESC.
  3. ESC: el controlador electrónico de velocidad es como un nervio que transmite la información del movimiento desde el cerebro (controlador de vuelo) a los músculos de los brazos o las piernas (motores). Regula cuánta potencia obtienen los motores, lo que determina los cambios de velocidad y dirección del quad.
  4. Hélices: según el tipo de quad, puede usar accesorios de 9 a 10 u 11 pulgadas (para vuelos estables de fotografía aérea) o accesorios de carreras de 5 pulgadas para menos empuje pero más velocidad.
  5. Batería: según el nivel de voltaje máximo de su configuración, puede elegir entre baterías 2S, 3S, 4S o incluso 5S. Pero, el estándar para un quad que se planea usar para filmación aérea (solo un ejemplo), necesitará una batería 3S de 11,4 V. Podrías optar por el 22,8 V 4S si estás construyendo un quad de carreras y quieres que los motores giren mucho más rápido.
  6. Placa Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050): una placa que es básicamente (según su elección) una suma de varios sensores que ayudan a su quad a saber dónde está y cómo nivelarse.

• Para el transmisor

  1. Módulo transceptor NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potenciómetro
  4. Servo motor
  5. Interruptor de palanca
  6. Palanca de mando
  7. Arduino Pro Mini

Paso 1: ESQUEMAS

Este es el plano principal de su operación.

Cómo conectar los ESC:

• Pin de señal ESC 1 - D3
• Pin de señal ESC 3 - D9
• Pin de señal ESC 2 - D10
• Pin de señal ESC 4 - D11

Cómo conectar el módulo Bluetooth:

• Tx - Rx
• Rx - Tx

Cómo conectar el MPU-6050:

• SDA - A4
• SCL - A5

Cómo conectar el indicador LED:

Pata de ánodo LED - D8

Cómo conectar el receptor:

• Acelerador - 2Elerons - D4
• Alerones - D5
• Timón - D6
• AUX 1 - D7 Necesita que el MPU-6050, el módulo Bluetooth, el receptor y los ESC estén conectados a tierra. Y, para hacer eso, necesita conectar todos los pines GND al Pin GND de Arduino.

Paso 2: SOLDAR TODO JUNTO

• Lo primero que debe hacer es tomar los encabezados hembra y soldarlos a la placa prototipo. Esto albergará su placa Arduino.
• Sueldelos justo en el centro para que haya espacio para el resto de los encabezados para el MPU, el módulo Bluetooth, el receptor y los ESC, y deje algo de espacio para algunos sensores adicionales que puede decidir agregar en el futuro.

• El siguiente paso es soldar los encabezados masculinos del receptor y los ESC directamente desde los encabezados femeninos de Arduino. La cantidad de filas de encabezados ESC masculinos que tendrá, depende de cuántos motores tendrá su dron. En nuestro caso, estamos construyendo un quadcopter, lo que significa que habrá 4 rotores y un ESC para cada uno. Eso significa además 4 filas, cada una de las cuales tiene 3 encabezados masculinos. El primer encabezado en la primera fila, se usará para el PID de señal, el segundo para el 5V (aunque esto depende de que sus ESC tengan un pin de 5V o no, de lo contrario, dejará estos encabezados vacíos), y el tercero El encabezado será para GND.

  Cuando termine la parte de soldadura de los ESC, puede pasar a la parte de soldadura de los encabezados del receptor. En la mayoría de los casos, un quad tiene 4 canales. Estos son Throttle, Pitch, Yaw y Roll. El canal libre restante (el quinto), se utiliza para cambios de modo de vuelo (el canal auxiliar). Esto significa que deberá soldar los encabezados macho en 5 filas. Y todos menos uno tendrán un encabezado, mientras que solo una de esas filas necesita 3 encabezados seguidos.

• todos los terrenos estaban conectados con los terrenos de Arduino. Eso incluye todas las tierras del ESC, la tierra del receptor (encabezado de la señal del acelerador completamente a la derecha) y el módulo Bluetooth y las tierras de la MPU.
• Luego, debe seguir los esquemas y las conexiones que explicamos anteriormente. Por ejemplo, el MPU (SDA - A4 y SCL - A5), y para Bluetooth (TX - TX y RX - RX) de Arduino. Después de eso, simplemente siga las conexiones como las escribimos: Pines de señal de ESC1, ESC2… a D3, D10… de Arduino. Luego, la señal del receptor fija Pitch - D2, Roll - D4… y así sucesivamente. Además, debe conectar el cable largo del LED (terminal positivo) al pin Arduino D8, así como agregar la resistencia de 330 ohmios entre la tierra de Arduino y el cable corto del LED (terminal negativo). Lo último que debe hacer es proporcionar una conexión de fuente de alimentación de 5V. Y, para eso, necesita conectar en paralelo el cable negro (tierra de la batería) a la tierra de todos sus componentes, y el cable rojo a Arduino, MPU y módulo Bluetooth, pines de 5V. Ahora, el MPU 6050 debe soldarse a los encabezados macho a los que planea usar. Después de eso, gire la placa 180 grados y conecte todos sus componentes a los respectivos encabezados en la placa prototipo.
• ¡Enciéndalo y su Arduino estará listo para agregar códigos a través de una computadora!

Paso 3: CÓMO PROGRAMAR SU CONTROLADOR DE VUELO ARDUINO

1. Primero, necesita descargar MultiWii 2.4. Luego extráigalo.
2. Ingrese a la carpeta MultiWii, busque el ícono MultiWii y ejecútelo
3. Utilice el IDE de Arduino para encontrar el "Archivo Arduino" o el archivo Multiwii con ".ino". Cualquier "archivo CPP" o "archivo H" son los archivos de soporte para nuestro código Multiwii, así que no los abra. Simplemente use el archivo Multiwii.ino.
4. Cuando abra el archivo, encontrará muchas pestañas Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.hy muchas más. Busque el "config.h"
5. Desplácese hacia abajo hasta encontrar "El tipo de helicóptero múltiple" y luego, al eliminar el "//", marca como definido y funcionando. Quad X porque asumimos que está utilizando la configuración de rotor "X" en su quad.
6. Ahora desplácese hacia abajo y busque “Tableros IMU combinados” y active el tipo de tablero Gyro + Acc que está usando. En nuestro caso, usamos el GY-521 por lo que activamos esa opción.
7. Si decides agregar otros sensores como un barómetro o un sensor ultrasónico, todo lo que tienes que hacer es “activarlos” aquí y estarán funcionando.
8. El siguiente es el "Pin del zumbador". Allí, debe activar las opciones del indicador de vuelo (las 3 primeras)
9. Desenchufe la placa Arduino del controlador de vuelo y luego conéctela a su computadora usando USB. Una vez fuera del FC y conectado a su computadora, encontrará TOOLS y seleccionará el tipo de su placa Arduino (en nuestro caso Arduino Nano).
10. Ahora busque “Puerto Serie” y active el Puerto COM al que está conectado el Arduino Nano (nuestro caso, COM3). Finalmente, haga clic en la flecha y cargue el código, y espere a que se transfiera el código.
11. Cuando finalice la carga, desenganche el Arduino del USB, insértelo nuevamente en su lugar en la placa FC y conecte una batería de 5V para que todo el FC esté encendido, y luego espere hasta que el LED del Arduino esté rojo. Eso significa que ha terminado de arrancar y que puede volver a conectarlo a su computadora. Ahora, busque la carpeta Multiwii 2.4, luego MultiwiiConfig y localice la carpeta que es compatible con su sistema operativo. En nuestro caso, es la “aplicación.windows64”.
12. Ahora inicie la aplicación MultiwiiConf ¡Y eso es todo! Inmediatamente notará cómo mueve el FC, los valores de los datos del acelerómetro y del giroscopio en la pantalla. La orientación de su FC se muestra en la parte inferior. En esta interfaz, puede cambiar los valores PID y ajustar su quad a coincidir con sus preferencias personales. Y también puede asignar los modos de vuelo a ciertas posiciones del interruptor auxiliar en esta interfaz. Todo lo que tienes que hacer ahora es encontrar un lugar para tu Arduino FC en el marco y estará listo para volar.

Paso 4: Marco

Ahora lo que tienes que hacer es colocar todas las partes en el marco. Puedes comprar un marco o puedes hacer uno en casa

Paso 5: Montaje de motores y controladores de velocidad

• Lo primero que debe hacer es perforar los orificios en el marco para los motores, de acuerdo con la distancia entre los orificios de los tornillos en los motores. Sería bueno hacer otro agujero que permita que el clip y el eje del motor se muevan libremente.
• Se recomienda conectar los controladores de velocidad en la parte inferior del marco debido a varias razones que involucran la funcionalidad del dron. Estas razones, entre otras, incluyen que "descargará" la parte superior del dron donde se deben agregar otros componentes.

Paso 6: agregar el controlador de vuelo y la batería

• Ahora monte nuestro controlador de vuelo casero (receptor arduino) en el centro del marco del dron.
• Se recomienda colocar un pequeño trozo de esponja en la parte inferior del controlador de vuelo porque absorbe y reduce las vibraciones de los motores. Por lo tanto, su dron será más estable mientras vuela, y la estabilidad es clave para volar un dron.
• Ahora agregue la batería lipo a la parte inferior del marco y asegúrese de que el dron esté equilibrado hacia el centro.
• ahora tu dron está listo para despegar

Paso 7: hacer el transmisor

• La comunicación por radio de este controlador se basa en el módulo transceptor NRF24L01 que si se usa con una antena amplificada puede tener un alcance estable de hasta 700 metros en espacios abiertos. Cuenta con 14 canales, 6 de los cuales son entradas analógicas y 8 entradas digitales.
• Tiene dos joysticks, dos potenciómetros, dos interruptores de palanca, seis botones y, además, una unidad de medición interna que consta de un acelerómetro y un giroscopio que también se puede usar para controlar cosas con solo mover o inclinar el controlador.

Paso 8: diagrama de circuito

• El cerebro de este controlador RC es un Arduino Pro Mini que se alimenta con 2 baterías LiPo que producen alrededor de 7,4 voltios. Podemos conectarlos directamente al pin RAW del Pro Mini que tiene un regulador de voltaje que redujo el voltaje a 5V. Tenga en cuenta que hay dos versiones del Arduino Pro Mini, como la que tengo que funciona a 5 V y la otra a 3,3 V.
• Por otro lado, el módulo NRF24L01 necesita estrictamente 3.3V y se recomienda que provenga de una fuente dedicada. Por lo tanto, necesitamos usar un regulador de voltaje de 3.3V que está conectado a las baterías y convertir los 7.4V a 3.3V. También necesitamos usar un condensador de desacoplamiento justo al lado del módulo para mantener el voltaje más estable, por lo que la comunicación por radio también será más estable. El módulo NRF24L01 se comunica con Arduino usando el protocolo SPI, mientras que el acelerómetro MPU6050 y el módulo giroscópico usan el protocolo I2C.
• Tienes que soldar todas las partes juntas de acuerdo con el diagrama. Puedes diseñar e imprimir un circuito que lo hace más fácil.

Paso 9: codificación del transmisor

• Para programar una placa Pro Mini, necesitamos una interfaz USB a serie UART que se puede conectar al encabezado de programación ubicado en la parte superior de nuestro controlador.
• Luego, en el menú de herramientas de Arduino IDE debemos seleccionar la placa Arduino Pro o Pro Mini, seleccionar la versión adecuada del procesador, seleccionar el puerto y seleccionar el método de programación para “USBasp”.
• Aquí está el código Arduino completo para este transmisor RC Arduino DIY
• Súbelo al arduino pro mini.

Paso 10: codificación del receptor

• Aquí hay un código de receptor simple donde recibiremos los datos y simplemente los imprimiremos en el monitor de serie para que sepamos que la comunicación funciona correctamente. Nuevamente necesitamos incluir la biblioteca RF24 y definir los objetos y la estructura de la misma manera que en el código del transmisor. En la sección de configuración, al definir la comunicación por radio, debemos usar la misma configuración que el transmisor y configurar el módulo como receptor usando la función radio.startListening ().
• Subirlo al receptor

Paso 11: despegue del dron

• En primer lugar, coloque su dron en el suelo y prepárelo para su funcionamiento. Tome su controlador de vuelo y luego comience su primer vuelo con cuidado y seguridad.
• Sin embargo, es muy recomendable acelerar el dron lentamente. Además, por primera vez, asegúrese de volarlo a menor altitud.
• Espero que este artículo te ayude a construir tu dron casero.
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