Ndërtimi i një varkë vetë-drejtuese (ArduPilot Rover): 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Projektet Fusion 360 »

A e dini se çfarë është e lezetshme? Automjete pa pilot pa veturë. Ata janë aq të lezetshëm në fakt sa ne (kolegët e mi uni dhe unë) filluam të ndërtonim një në vitin 2018. Kjo është arsyeja pse unë u nisa këtë vit për ta përfunduar përfundimisht në kohën time të lirë.

Në këtë Instructable unë dua të ndaj këtë projekt me ju dhe t'ju fus në ndërtimin e automjetit tuaj vetë-drejtues. Unë gjithashtu bëra një video të vogël në YouTube që gërvisht sipërfaqen e projektit dhe ju jep një përmbledhje të shpejtë të të gjitha fatkeqësive gjatë rrugës. Ky Instructable është udhëzuesi korrelacion që shpjegon se si funksionon në të vërtetë kjo gjë.

Për kë është ky Udhëzues dhe si ta lexoni atë

Ky udhëzues në fakt ka dy qëllime. Para së gjithash, unë dua të ndaj atë që kam ndërtuar dhe mësuar dhe t'ju bëj të interesuar në ndërtimin e automjeteve vetë -drejtuese. Qëllimi dytësor është dokumentimi i projektit dhe pjesa më e madhe e tij, kështu që grupi i ardhshëm i studentëve në universitetin tim të vjetër, që merr projektin e di se çfarë ndodh.

Nëse jeni këtu vetëm për argëtim, mund të injoroni detaje si listat e parametrave dhe diagramet e sakta të telave. Do të përpiqem t'i mbaj hapat shumë të përgjithshëm në fillim, në mënyrë që ato të mund të aplikohen në çdo varkë ArduPilot RC dhe t'i vendos detajet në fund.

Projekti u përfundua në dy pjesë dhe Instructable ndjek të njëjtën strukturë. Unë do t'i referohem pjesës së parë si "muskujt" pasi përfshin të gjithë elektronikën e energjisë dhe anijen e anijeve. Pastaj do të kaloj mbi "Trurin", i cili është një kuti e vogël në majë të varkës, që përmban kontrolluesin kryesor dhe të gjitha sendet e transmetuesit të marrësit.

Origjina e Kenterprise

Në rregull, këtu është historia e këtij projekti, nëse nuk e keni dëgjuar tashmë në video. Ky projekt filloi në vitin 2018 kur unë isha ende në universitet. Ne ishim në fund të semestrit të 4 -të duke shkuar drejt atij të 5 -të. Në universitetin tonë ju mund të bëni një projekt ekipor për rreth 6 muaj. Ju ose mund të zgjidhni nga një listë e projekteve të përgatitura (shans i mirë për një notë të mirë) ose të filloni projektin tuaj (askush nuk e ka bërë këtë më parë në dijeninë time). Ju gjithashtu merrni 12 pikë krediti për këtë projekt, gjë që e bën atë me vlerë sa teza e beqarëve. Në këtë mënyrë dështimi mund të bëjë vërtet një ndryshim në notën tuaj të përgjithshme.

Unë natyrisht vendosa të filloja një projekt nga e para dhe gjeta 4 shpirtra të varfër që do të më ndiqnin në këtë udhëtim në një zjarr plehrash të një projekti ekipor. Ne filluam me numrin minimal të kërkuar të ekipit prej 5 personash, por 2 prej nesh më vonë u larguam. Na u dhanë gjithashtu 1500 €, POR nuk na lejohej t'i shpenzonim në ndonjë nga ato dyqane të mrekullueshme kineze që kanë gjithmonë elektronikën më të fundit dhe më të madhe. Në vend të kësaj ne ishim të lidhur me furnizuesit e mirë të vjetër elektronikë gjermanë. Spoiler: kindshtë e pamundur të marrësh përbërës të varkës që drejtojnë vetveten në këtë mënyrë.

Ideja Origjinale

Kur menduam për një ide për projektin, ne menduam të bënim diçka që lidhet me dron, sepse dronët janë thjesht gjëja më interesante ndonjëherë. Sidoqoftë, dronët normalë fluturues tashmë janë një gjë dhe ne donim të ndërtonim diçka më të re. Kështu që ne vendosëm të ndërtonim një varkë me dronë. Ne e morëm këtë ide për shkak të një liqeni aty pranë.

Liqeni mbulon një sipërfaqe prej 12km^2 dhe është kryesisht vetëm 1.5m i thellë. Kjo do të thotë se nxehet në muajin e verës, ndërsa ka edhe më pak ujë në të. Ju e dini se çfarë forme jete i do ujërat e ngrohta: Cianobakteret, të referuara gjithashtu si algje blu në Gjermani. Nën kushtet e duhura këto gjëra mund të riprodhohen në një kohë të shkurtër dhe të mbulojnë zona të mëdha duke prodhuar toksina që mund të dëmtojnë njerzit dhe kafshët njësoj. Qëllimi i varkës ishte të fshinte rregullisht sipërfaqen e liqenit dhe të maste përqendrimin e algjeas. Pastaj të dhënat e grumbulluara mund të printohen në një hartë të nxehtësisë për të kuptuar se në cilat rrethana krijohet algjea dhe gjithashtu për të lëshuar paralajmërime në kohë reale për vendasit dhe turistët.

Një Spoiler tjetër: Ne kurrë nuk ishim në gjendje të ndërtonim një kuvend matës për algje blu dhe ta vendosnim në një varkë, pasi kuvendet e tilla janë shumë të kushtueshme dhe zakonisht vendosen në një raft 1mx1mx2m në një anije, e cila është një madhësi jopraktike për një gjatësi 1m varkë. Fokusi i ri është krijimi automatik dhe i lirë i hartave të thellësisë jashtë liqenit për t'i mundësuar biologut lokal të shohë se si shtrati i liqenit ndryshon me kalimin e kohës. Tani për tani skanimi është shumë i kushtueshëm për shkak të punës së nevojshme manuale.

Një spirale poshtë

Kthehu tek historia. Në dy muajt e parë të mbledhjes së njohurive dhe planifikimit të mëparshëm ne kemi konsideruar se për çfarë do të kishte nevojë një varkë e tillë: Një byk, një tren elektrik, aftësi të vetë-drejtimit, kontrabilitet në internet,…. Ishte kur vendosa që ne duhet të ndërtonim pothuajse gjithçka vetë me një fokus në drejtimin autonom. Kjo ishte një ide e keqe, një ide që ishte shumë e dënuar për të dështuar dhe mendoj se çfarë bëri? Pikërisht, 6 muaj më vonë ne kishim derdhur kohën dhe djersën në një varkë të madhe RC, Kenterprise (Infographic në imazhin 4). Gjatë rrugës ne luftuam me para të kufizuara, pa pajisje elektronike në dispozicion dhe menaxhim të keq të ekipit, për të cilin unë marr pjesën më të madhe të përgjegjësisë.

Pra, aty ishte, Kenterprise, një automjet matës autonom që nuk ishte as autonom as matës asgjë. Jo shumë sukses siç mund ta shihni. Ne u pjekëm në skarë gjatë prezantimit tonë përfundimtar. Për fat profesori ynë e pranoi punën tonë të dëgjuar dhe akoma na dha një notë ok, më keq se çdo grup tjetër projekti në vitet e fundit, por në rregull.

Përmirësimi i vitit 2020

Unë do ta konsideroja ta quaja këtë projekt studentor një zjarr absolut të plehrave, por siç thotë thënia e vjetër: "plagët e një zjarri të plehrave ju bëjnë më të fortë". Kjo përvojë më ndihmoi vërtet të shkallëzoja në mënyrë të përshtatshme qëllimet e mia dhe të qëndroja e fokusuar në të gjitha projektet e mia në vijim. Unë ende e dua idenë e një automjeti pa pilot që mund të ndihmojë biologët të bëjnë studime liqenesh dhe apelin e përgjithshëm të ndërtimit të një varkë vetë -drejtuese. Kjo është arsyeja pse tani, një vit më vonë, doja ta përfundoja duke përdorur njohuritë e mia të reja të marra me FPV, projektin e bukur të Burimit të Hapur ArduPilot dhe fuqinë e vendeve të lira elektronike.

Qëllimi nuk ishte ta shndërronim atë në një varkë matëse të plotë, por të vinim në punë të gjitha sistemet dhe të instalonim një autopilot. Nuk ka pse të jetë perfekte. Unë thjesht doja ta shihja këtë varkë të voziste vetë si një dëshmi të konceptit.

Unë pastaj do të kaloj varkën autonome PUNIM në universitet për projektet e ardhshme siç është hartëzimi i shtratit të detit. Nga rruga, unë nuk isha vetëm. Miku im Ammar, i cili ishte gjithashtu në grupin e projektit në vitin 2018 më ndihmoi me testimin e varkës.

Pa zhurmë të mëtejshme, le të futemi në të

Hapi 1: Muskujt: byk

Trupi është pjesa më e madhe e varkës. Jo vetëm për shkak të dimensioneve të mëdha (100cm*80cm), por edhe sepse u desh shumë kohë për të ndërtuar këtë strukturë të personalizuar. Nëse do ta bëja përsëri, patjetër që do të shkoja për pjesët e raftit. Një varkë jashtë raftit RC nuk ishte për fat të keq në kartat për ne, pasi ato anije kanë një kapacitet shumë të kufizuar të ngarkesës. Diçka si një dërrasë trupi ose një dërrasë sërfi ose vetëm disa tuba PVC nga dyqani i pajisjeve do të kishte qenë një zgjidhje shumë më e thjeshtë që unë vetëm mund të rekomandoj.

Gjithsesi, trupi ynë filloi me një model 3D në Fusion 360. Bëra një model shumë të detajuar dhe kalova nëpër përsëritje të shumta para se të fillonim ta ndërtonim atë. Unë u sigurova që secilit komponent në model t'i jepja peshat e duhura dhe madje modelova pjesën e brendshme. Kjo më lejoi të di peshën e përafërt të varkës para se ta ndërtoja. Unë gjithashtu bëra disa kalibrime të lundrimit duke futur një "linjë uji", duke prerë automjetin me të dhe duke llogaritur vëllimin që ishte nën ujë. Varka është një katamaran pasi ky lloj automjeti premton një stabilitet më të lartë, pastaj një varkë me një byk të vetëm.

Pas një ton orësh modelimi filluam të sillnim në jetë varkën duke prerë formën bazë të dy bykave nga pllaka polistireni. Më pas ato u prenë në formë, u mbushën vrima dhe ne bëmë shumë lëmues. Ura që lidh dy trupat është vetëm një kuti e madhe prej druri.

Ne mbuluam gjithçka me 3 shtresa qelqi me fibra. Ky hap zgjati rreth 3 javë dhe përfshinte ditë me lëmim manual për të marrë një sipërfaqe të lëmuar mirë (0/10 nuk do të rekomandonte). Pas kësaj ne e pikturuam atë në një ngjyrë të verdhë të bukur dhe shtuam emrin "Kenterprise". Emri është një kombinim i fjalës gjermane "kentern" që përkthehet në fundosje dhe anijes kozmike Star Trek "USS Enterprise". Ne të gjithë menduam se ky emër është absolutisht i përshtatshëm për monstruozitetin që krijuam.

Hapi 2: Muskujt: Sistemi i shtytjes

Një varkë pa motorë ose vela ka karakteristikat lëvizëse të një pjese druri. Prandaj, na duhej të shtonim një sistem shtytës në trupin e zbrazët.

Unë do të doja të ju jap një tjetër spoiler: Motorët që zgjedhim janë shumë të fuqishëm. Unë do të përshkruaj zgjidhjen aktuale dhe të metat e saj dhe gjithashtu do të propozoj një sistem shtytës alternativ.

Zgjidhja aktuale

Ne nuk e dinim me të vërtetë se sa forcë i duhej varkës, kështu që morëm dy nga këto motorë varkash garash. Secila prej tyre ka për qëllim të fuqizojë një varkë garash RC 1 m të gjatë dhe kontrolluesi elektronik përkatës i shpejtësisë (ESC) mund të japë 90A vazhdimisht (ky konsum do të shkarkonte një bateri të madhe të makinës në një orë).

Ata gjithashtu kërkojnë ftohje me ujë. Zakonisht thjesht lidhni ESC dhe Motor me disa tuba, vendosni hyrjen në pjesën e përparme të varkës dhe vendosni daljen përpara helikës. Në këtë mënyrë helika tërheq ujin e liqenit përmes sistemit të ftohjes. Sidoqoftë, liqeni në fjalë nuk është gjithmonë i pastër dhe kjo zgjidhje mund të bllokojë sistemin e ftohjes dhe të shkaktojë një dështim të motorit gjatë daljes në liqen. Kjo është arsyeja pse ne vendosëm të shkonim për një lak të brendshëm ftohës që pompon ujin përmes një shkëmbyesi nxehtësie në majë të trupit (imazhi 3).

Tani për tani varka ka dy shishe uji si rezervuarë dhe asnjë shkëmbyes nxehtësie. Rezervuarët thjesht rrisin masën termike, kështu që motorëve u duhet shumë më tepër që të nxehen.

Boshti i motorit është i lidhur me mbështetësen përmes dy nyjeve universale, një akseli dhe një të ashtuquajturi tub të ashpër, që ka për qëllim të mbajë ujin jashtë. Ju mund të shihni një pamje anësore të këtij asambleje në imazhin e dytë. Motori është montuar në një kënd me një montim të printuar 3D dhe bazat janë të shtypura gjithashtu (sepse kam thyer ato të vjetrat). Unë u befasova shumë kur mësova se këto pajisje mund t'i rezistojnë forcave të motorëve. Për të mbështetur forcën e tyre, unë i bëra tehet 2 mm të trasha dhe i printova me mbushje 100%. Dizajnimi dhe printimi i veglave është në të vërtetë një mundësi mjaft e mirë për të provuar lloje të ndryshme të veglave dhe për të gjetur atë më efikase. Kam bashkangjitur modelet 3D të pajisjeve të mia.

Një Alternativë e Mundshme

Testimi tregoi se anijes i duhen vetëm 10-20% të diapazonit të mbytjes për të lëvizur ngadalë (me 1m/s). Shkuarja drejt mbytjes 100% shkakton një goditje të madhe aktuale, e cila çaktivizon plotësisht të gjithë varkën. Gjithashtu kërkesa e një sistemi ftohës është mjaft e bezdisshme.

Një zgjidhje më e mirë mund të quhen të ashtuquajturat shtytës. Një shtytës e ka motorin të lidhur drejtpërdrejt me helikën. I gjithë asambleja më pas zhytet dhe për këtë arsye ftohet. Këtu është një lidhje me një shtytës të vogël me ESC përkatëse. Kjo mund të sigurojë një rrymë maksimale prej 30 A, e cila duket si një madhësi më e përshtatshme. Ndoshta do të krijojë thumba më të vogla aktuale dhe mbytja nuk ka pse të jetë e kufizuar aq shumë.

Hapi 3: Muskujt: Drejtimi

Shtytja është e ftohtë, por një varkë gjithashtu duhet të kthehet. Ka shumë mënyra për ta arritur atë. Dy zgjidhjet më të zakonshme janë Rudders dhe thrust diferencial.

Rudders dukej si një zgjidhje e qartë, kështu që ne shkuam për të. Unë modelova një montim timoni në Fusion dhe printova 3D timonët, menteshat dhe një servo mount. Për servot ne zgjedhim dy Servos të mëdhenj 25 kg për t'u siguruar që timonët relativisht të mëdhenj ishin në gjendje t'i rezistonin tërheqjes së ujit. Pastaj servo u pozicionua brenda bykut dhe u lidh me timonin nga jashtë përmes një vrime duke përdorur tela të hollë. I bashkangjita një video të timonëve në veprim. Quiteshtë mjaft e këndshme të shikosh këtë lëvizje të asamblesë mekanike.

Edhe pse timonet dukeshin shkëlqyeshëm, disqet e para të testimit zbuluan se rrezja e kthesës me ta është rreth 10m, gjë që është thjesht e tmerrshme. Për më tepër, timonët priren të shkëputen nga servos, duke e bërë varkën të paaftë të drejtojë. Pika e fundit e dobët është vrima për ato tela. Kjo vrimë ishte aq afër ujit, saqë kthimi mbrapsht bëri që ajo të zhytej, prandaj përmbyti pjesën e brendshme të bykut.

Në vend që të përpiqesha t'i rregulloja ato çështje, i hoqa timonët të gjithë së bashku, mbylla vrimat dhe shkova për një zgjidhje diferenciale të futjes. Me shtytje diferenciale, të dy motorët kthehen në drejtim të kundërt për ta bërë automjetin të kthehet. Meqenëse varka është pothuajse aq e gjerë sa është e shkurtër dhe motorët janë të pozicionuar shumë larg nga qendra kjo lejon kthimin në vend. Kërkon vetëm pak punë konfigurimi (programimi i ESC dhe kontrolluesit kryesor). Mbani në mend se një varkë që përdor shtytje diferenciale do të sillet në qarqe nëse njëri prej motorëve dështon. Unë mund ta kem përjetuar atë një ose dy herë për shkak të problemit aktual të përshkruar në hapin e mëparshëm.

Hapi 4: Muskujt: Bateria

Për mua më duket se Komponentët RC, të tillë si ato të përdorura në këtë varkë, mund të fuqizohen nga pothuajse çdo gjë, duke filluar nga një bateri ore deri në një termocentral bërthamor. Natyrisht, kjo është pak e tepruar, por ato kanë një gamë mjaft të gjerë të tensionit. Ky varg nuk është i shkruar në fletët e të dhënave, të paktën jo në volt. Isshtë e fshehur në vlerësimin S. Ky vlerësim përshkruan sa qeliza baterie në seri mund të trajtojë. Në shumicën e rasteve i referohet qelizave të litium polimerit (LiPo). Ato kanë një tension prej 4.2V kur ngarkohen plotësisht dhe një tension prej rreth 3V kur janë bosh.

Motorët e anijeve pretendojnë se janë në gjendje të trajtojnë 2s në 6s që përkthehet në një gamë të tensionit prej 6V deri në 25.2V. Edhe pse nuk do t'i besoja gjithmonë kufirit të sipërm, pasi dihet që disa prodhues vendosin përbërës në dërrasat e tyre që mund të përballojnë vetëm tensione më të ulëta.

Kjo do të thotë se ekziston një larmi e madhe e baterive të përdorshme për aq kohë sa ato mund të japin rrymën e kërkuar. Dhe unë në fakt kalova disa bateri të ndryshme para se të ndërtoja një të duhurin. Këtu është një përmbledhje e shpejtë e tre përsëritjeve të baterisë që kaloi varka (deri më tani).

1. Paketa e baterisë LiPo

Kur planifikuam varkën nuk kishim asnjë ide se sa energji do të konsumonte. Për baterinë e parë ne zgjedhim të ndërtojmë një paketë nga qelizat e njohura 18650 litium jon. Ne i bashkuam ato në një paketë 4S 10P duke përdorur shirita nikeli. Kjo paketë ka një gamë të tensionit nga 12V në 16.8V. Çdo qelizë ka 2200mAh dhe vlerësohet me një normë maksimale të shkarkimit prej 2C (mjaft e dobët) pra 2*2200mA. Meqenëse ka 10 qeliza paralelisht mund të japë rryma maksimale prej vetëm 44A dhe ka një kapacitet prej 22Ah. Ne gjithashtu e pajisëm paketën me një bord të menaxhimit të baterisë (më shumë për BMS më vonë) që kujdeset për balancimin e ngarkesës dhe kufizon rrymën në 20A.

Me testimin e anijes doli se 20A e rrymës maksimale është shumë më pak se sa konsumojnë motorët dhe BMS ishte duke e ndërprerë vazhdimisht energjinë nëse nuk ishim të kujdesshëm me shkopin e breshkës. Kjo është arsyeja pse unë vendosa të bëj urimin e BMS dhe lidhni Baterinë direkt me motorët për të marrë 44Amps të plotë. Ide e keqe!!! Ndërsa bateritë arritën të japin pak më shumë energji, shiritat e nikelit, që lidhin qelizat nuk mund ta trajtojnë atë. Njëra nga lidhjet u shkri dhe bëri që pjesa e brendshme prej druri e barkës të prodhonte tym.

Po, kështu që kjo bateri nuk ishte vërtet e përshtatshme.

2. Bateria e Makinës

Për provën time të konceptit 2020, vendosa të përdor një bateri më të madhe. Sidoqoftë, nuk doja të shpenzoja para shtesë kështu që përdor një bateri të vjetër të makinës. Bateritë e makinave nuk kanë për qëllim të shkarkohen dhe rimbushen plotësisht, ato duhet të mbahen gjithmonë në ngarkim të plotë dhe të përdoren vetëm për shpërthim të shkurtër të rrymës për të ndezur një motor. Kjo është arsyeja pse ato quhen bateri fillestare. Përdorimi i tyre si bateri për një automjet RC zvogëlon ndjeshëm jetëgjatësinë e tyre. Ekziston një lloj tjetër i baterisë së plumbit që shpesh ka të njëjtin faktor formë dhe është krijuar posaçërisht për t'u shkarkuar dhe rimbushur shumë herë, i quajtur bateri me cikël të thellë.

Unë isha i vetëdijshëm për ardhjet e shkurtra të baterisë sime, por doja të provoja shpejt varkën dhe bateria ishte e vjetër sidoqoftë. Epo, mbijetoi 3 cikle. Tani tensioni bie nga 12V në 5V sa herë që godas mbyt.

3. Paketa e baterisë LiFePo4

"Hera e tretë është një bukuri" është ajo që ata thonë. Meqë ende nuk doja të shpenzoja paratë e mia, i kërkova ndihmë universitetit tim. Me siguri ata kishin baterinë time të ëndërruar gjatë gjithë kohës. Uni ynë merr pjesë në konkursin "Formula Student Electic" dhe për këtë arsye ka një makinë garash elektrike. Ekipi i garave kaloi më parë nga qelizat LiFePo4 në 18650 qeliza LiPo pasi ato janë më të lehta. Pra, ata kanë një grumbull qelizash të shumta të përdorura LiFePo4 për të cilat nuk kanë nevojë më.

Ato qeliza ndryshojnë nga qelizat LiPo ose LiIon në rangun e tyre të tensionit. Ato kanë një tension nominal prej 3.2V dhe varion nga 2.5V në 3.65V. Unë mblodha 3 nga ato qeliza 60Ah në një paketë 3S. Kjo paketë mund të japë rryma maksimale prej 3C aka. 180A dhe ka një tension maksimal prej vetëm 11V. Vendosa të shkoja për një tension më të ulët të sistemit për të zvogëluar rrymën e motorit. Kjo pako më në fund më lejoi të drejtoja varkën për më shumë se 5 minuta dhe të testoja aftësitë e vozitjes vetë.

Një fjalë për karikimin e baterisë dhe sigurinë

Bateritë përqendrojnë energji. Energjia mund të kthehet në nxehtësi dhe nëse kjo nxehtësi merr formën e një zjarri të baterisë, ju keni një problem në dorën tuaj. Kjo është arsyeja pse ju duhet t'i trajtoni bateritë me respektin që meritojnë dhe t'i pajisni ato me elektronikën e duhur.

Qelizat e baterisë kanë 3 mënyra për të vdekur.

1. Shkarkimi i tyre nën vlerësimin e tyre minimal të tensionit (vdekja e ftohtë)
2. ngarkimi i tyre mbi tensionin e tyre maksimal të vlerësuar (mund të shkaktojë ënjtje, zjarr dhe shpërthime)
3. duke tërhequr shumë rrymë ose duke i shkurtuar ato (kështu që unë me të vërtetë duhet të shpjegoj pse kjo mund të jetë e keqe)

Një sistem i menaxhimit të baterisë parandalon të gjitha ato gjëra, kjo është arsyeja pse ju duhet t'i përdorni ato.

Hapi 5: Muskujt: Instalimet

Lidhja për pjesën e muskujve është treguar në imazhin e parë. Në pjesën e poshtme kemi baterinë e cila duhet të shkrihet me një siguresë të përshtatshme (tani për tani nuk ka asnjë). Shtova dy kontakte të jashtme për të lidhur një karikues. Do të ishte një ide e mirë t'i zëvendësoni ato me një lidhës të duhur XT60.

Pastaj kemi një ndërprerës të madh të baterisë, që lidh pjesën tjetër të sistemit me baterinë. Ky çelës ka një çelës aktual dhe më lejoni t'ju them, është kaq e kënaqshme ta ktheni atë dhe të shihni varkën të vijë në jetë.

Truri është i lidhur me bateritë në tokë ndërsa ESC dhe Servos janë të ndara nga një rezistencë shunt. Kjo lejon që rryma të matet përmes lidhjes së vogël portokalli pasi shkakton një rënie të vogël të tensionit mbi rezistencën e shuntit. Pjesa tjetër e instalimeve elektrike është vetëm e kuqe në të kuqe dhe e zezë në të zezë. Meqenëse servot nuk përdoren më, ata thjesht mund të injorohen. Pompat e ftohjes janë përbërësi i vetëm i anijes që kërkon saktësisht 12V dhe nuk duket se funksionojnë mirë nëse tensioni është më i lartë ose më i ulët se ai. Prandaj ata kanë nevojë për një Rregullator nëse voltazhi i baterisë është mbi 12V ose një konvertues të rritjes nëse është nën atë.

Me timonin e drejtimit, të dy telat e sinjalit ESC do të shkonin në të njëjtin kanal në tru. Sidoqoftë, varka tani përdor shtytje diferenciale aka. rrëshqitja e drejtimit, kështu që çdo ESC duhet të ketë kanalin e vet të veçantë dhe servot nuk janë të nevojshme fare.

Hapi 6: Truri: Përbërësit

Truri është një kuti e madhe plot elektronike interesante. Shumë prej të cilave mund të gjenden në dronët e garave FPV, dhe disa prej tyre në fakt janë nxjerrë nga droni im. Imazhi i parë tregon të gjitha modulet elektronike. Ato janë grumbulluar mjeshtërisht njëra mbi tjetrën duke përdorur ngërçet prej PCB bronzi. Kjo është e mundur sepse komponentët FPV vijnë në faktorë të veçantë, të cilëve u referohet si siti i grumbullimit. Nga poshtë lart, pirgu ynë përmban sa vijon:

Bordi i Shpërndarjes së Energjisë (PDB)

Kjo gjë bën pikërisht atë që nënkupton emri dhe shpërndan fuqinë. Dy tela nga bateria hyjnë dhe ofron jastëkë lidhës të shumtë për të lidhur module të ndryshme me baterinë. Ky PDB gjithashtu ofron një rregullator 12V dhe një 5V.

Kontrolluesi i Fluturimit (FC)

Kontrolluesi i fluturimit drejton firmuerin ArduPilot Rover. Ajo bën gjëra të ndryshme. Ai kontrollon kontrolluesit e motorit përmes disa daljeve PWM, monitoron tensionin dhe rrymën e baterisë, lidhet me sensorë të ndryshëm dhe pajisjet hyrëse dhe dalëse dhe gjithashtu përmban një xhiroskop. Ju mund të thoni se ky modul i vogël është truri aktual.

Marrësi RC

Marrësi është i lidhur me një telekomandë. Në rastin tim është një telekomandë FlySky për aeroplanët RC që ka dhjetë kanale dhe madje krijon komunikim të dyanshëm kështu që telekomanda mund të marrë sinjale nga marrësi. Sinjalet dalëse shkojnë direkt në FC përmes një teli të vetëm duke përdorur të ashtuquajturin protokoll I-bus.

Transmetues video (VTX)

Kutia e trurit përmban një aparat të vogël analog. Sinjali video i kamerës i kalohet FC që shton një ekran në ekran (OSD) në transmetimin e videos, që përmban informacione të tilla si tensioni i baterisë. Pastaj kalohet në VTX i cili e transmeton atë në një marrës special 5.8GHz në anën tjetër. Kjo pjesë nuk është rreptësisht e nevojshme, por është mirë të jesh në gjendje të shohësh atë që sheh varka.

Në krye të kutisë janë një bandë antenash. Njëra është nga VTX, dy nga RC Receiver. Dy antenat e tjera janë përbërësit e mëposhtëm.

Moduli i telemetrisë

Antena 433MHz i përket një moduli telemetrie. Ky transmetues i vogël është një pajisje hyrëse/dalëse që lidh kontrolluesin e fluturimit me stacionin tokësor (një laptop me një dongle USB 433MHz). Kjo lidhje i lejon operatorit të ndryshojë nga distanca parametrat dhe të marrë të dhëna nga sensorët e brendshëm dhe të jashtëm. Kjo lidhje mund të përdoret gjithashtu për të kontrolluar në distancë varkën.

GPS dhe busull

Gjëja e madhe e rrumbullakët në majë të varkës në të vërtetë nuk është një antenë. Wellshtë mirë, por është gjithashtu një modul i tërë GPS dhe një modul busulle. Kjo është ajo që i mundëson varkës të dijë pozicionin, shpejtësinë dhe orientimin e saj.

Falë rritjes së tregut të dronëve ka një larmi të madhe përbërësish për të zgjedhur për secilin modul. Më shumë gjasa që ju mund të dëshironi të kaloni është FC. Nëse doni të lidhni më shumë sensorë dhe keni nevojë për më shumë hyrje, ka një sërë opsionesh më të fuqishme harduerike. Këtu është një listë e të gjitha FC -ve që mbështet ArduPilot, madje ka edhe një pi mjedër atje.

Dhe këtu është një listë e vogël e përbërësve të saktë që kam përdorur:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• Marrësi RC: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Seti i transmetuesit të telemetrisë: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS dhe busull: M8N Aliexpress
• Rrethimi: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Telekomandë: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Marrësi i videos: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Hapi 7: Truri: Instalime

Truri merr tensionin e tij të funksionimit direkt nga bateria. Ai gjithashtu merr një tension analog nga shunti aktual dhe nxjerr sinjalet e kontrollit për të dy motorët. Ato janë lidhjet e jashtme që janë të arritshme nga jashtë kutisë së trurit.

Brenda duket shumë më e ndërlikuar. Kjo është arsyeja pse unë bëra diagramin e vogël të instalimeve elektrike në foton e parë. Kjo tregon lidhjet midis të gjithë përbërësve të ndryshëm që kam përshkruar në hapin e mëparshëm. Unë gjithashtu bëra disa kordona zgjatues për kanalet dalëse PWM dhe portën USB dhe i kalova në pjesën e pasme të rrethimit (shiko figurën 3).

Për të montuar pirgun në kuti kam përdorur një pllakë bazë të printuar 3D. Ndërsa përbërësit (veçanërisht VTX) prodhojnë nxehtësi, unë gjithashtu bashkova një tifoz 40 mm me një përshtatës tjetër të printuar 3D. Shtova 4 copa plastike të zeza në skajet për të vidhosur kutinë në varkë pa pasur nevojë të hapni kapakun. Skedarët STL për të gjitha pjesët e printuara 3D janë bashkangjitur. Kam përdorur epoksi dhe disa zam të nxehtë për të ngjitur gjithçka në.

Hapi 8: Truri: Konfigurimi i ArduPilot

Ardupilot Wiki përshkruan se si të vendosni një rover në detaje të mëdha. Këtu është dokumentacioni Rover. Unë vetëm do të gërvisht sipërfaqen këtu. Në thelb ka hapat e mëposhtëm për të vënë në funksion një ArduPilot Rover pasi gjithçka është lidhur mirë:

1. Firmware Flash ArduPilot në FC (Tipp: mund të përdorni Betaflight, një softuer i zakonshëm i dronëve FPV, për këtë)
2. Instaloni një softuer Ground Station si Mission Planner dhe lidhni tabelën (shikoni UI -në e planifikuesit të misionit në figurën 1)

3. Bëni një konfigurim bazë të harduerit

   • kalibroni xhiro dhe busull
   • kalibroni telekomandën
   • konfigurimi i kanaleve dalëse

4. Bëni një konfigurim më të avancuar duke kaluar nëpër listën e parametrave (imazhi 2)

   • sensori i tensionit dhe rrymës
   • hartëzimi i kanalit
   • LEDs
5. Bëni një provë dhe rregulloni parametrat për mbytjen dhe drejtimin (imazhi 3)

Dhe bum, ju keni një rover vetë-drejtues. Sigurisht që të gjithë ata hapa dhe cilësime kërkojnë pak kohë dhe gjëra të tilla si kalibrimi i busullës mund të jenë mjaft të lodhshme, por me ndihmën e dokumenteve, forumet ArduPilot dhe mësimet në YouTube mund të arrini përfundimisht atje.

ArduPilot ju jep një shesh lojërash të avancuar me qindra parametra që mund t'i përdorni për të ndërtuar pothuajse çdo automjet vetë-drejtues që mund të mendoni. Dhe nëse ju mungon diçka, mund të angazhoheni me komunitetin për ta ndërtuar atë pasi ky projekt i madh është me burim të hapur. Unë vetëm mund t'ju inkurajoj ta provoni, pasi kjo është ndoshta mënyra më e lehtë për të hyrë në botën e automjeteve autonome. Por këtu është një këshillë e vogël pro: Provojeni me një automjet të thjeshtë para se të ndërtoni një varkë gjigante RC.

Këtu është një listë e vogël e cilësimeve të përparuara që kam bërë për konfigurimin tim të veçantë të harduerit:

• Ndryshimi i hartës së kanalit në RC MAP

  • Hapi 2-> 3
  • Mbytëse 3-> 2
• LED të aktivizuar I2C RGB
• Lloji i Kornizës = Varkë

• Konfiguro Drejtimin e Rrëshqitjes

  • Kanali 1 = ThrottleLeft
  • Kanali 2 = ThrottleRight
• Kanali 8 = Mënyra e fluturimit
• Kanali 5 = Armatosja/Çarmatosja

• Vendosni monitorin aktual dhe baterinë

  • BATT_MONITOR = 4
  • Pastaj ristartoni. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Hapi 9: Truri: Kontrollues LED i personalizuar

Çmimi i parë në Konkursin Make it Move 2020