Резинколет под управлением Ардуино
Из этой статьи мы с вами узнаем, как сделать резинколет, но не просто резинколет, а с дистанционным управлением с использованием Ардуино.
Для изготовления такого летательного аппарата нет необходимости использования 3D-принтера или лазерного резака, а электроника дешева, ее легко использовать и загружать код.
Так что же такое планер с резиновой лентой? На втором фото рисунок иллюстрирует, как сервопривод вращается против часовой стрелки, закручивая резинку.
При спуске, через резинку, накопленная энергия передается на винт (пропеллер) в результате чего винт быстро вращается, создавая тягу, которую планер будет использовать для создания подъемной силы с помощью крыльев.
Инструменты и материалы:
-Одинарный гофрированный картон;
-Пропеллер;
-Резинки;
-Стальная скрепка;
-Мягкая проволока;
-Lipo аккумулятор;
-Стабилизатор / усилитель напряжения;
-Два Arduino nano с кабелями для передачи данных для загрузки кода;
-Два радиомодуля Nrf24l01;
-Сервопривод — 2 шт;
-Джойстик;
-Переключатель;
-Макетная плата;
-Перемычки;
-Карандаш;
-Линейка;
-Ножницы;
-Краска;
-Кисть;
Шаг первый: макетная плата и код
Что делает этот планер интересным, так это то, что он управляется дистанционно с помощью двух модулей Arduino и двух модулей Nrf24l01.
На видео показано, как на блоке передатчика электроники переключатель управляет вращением и скоростью вращения сервопривода закручивающего резинку.
Аналоговый джойстик управляет обычным сервоприводом, который будет прикреплен к рулю направления планера, заставляя его поворачиваться между углами от 30 градусов до 150 градусов, где 90 градусов — это положение покоя джойстика, когда руль направлен прямо.
На стороне приемника электроники аккумулятор (в данном случае батарея 9 В) обеспечивает напряжение 8,4 В, при котором регулятор напряжения снижает это напряжение до 5 В, а также контролирует как входное, так и выходное напряжение. 5 В используется для питания обоих сервоприводов, Arduino Nano и Nrf24l01.
Почему бы не использовать вывод Vin на Arduino и встроенный регулятор напряжения? Кажется разумным использовать вывод Vin, если он работает от 5 В до 12 В, но проблема в том, что Nano использует линейный регулятор для регулирования напряжения, который очень неэффективен (50%), и при использовании сервоприводов, которые потребляют до 250 мА. каждый, при работе ватт энергии тратится впустую.
На двух фотографиях ниже показана блок-схема электроники передатчика и приемника.
После монтажа обеих узлов, нужно загрузить на Ардуино приемника и передатчика код. Перед загрузкой необходимо загрузить библиотеку Mirf для работы модулей, а также драйверы, которые можно легко найти в Интернете.
Код передатчика.
Показать / Скрыть текст#include <SPI.h> #include <Mirf.h> #include <nRF24L01.h> #include <MirfHardwareSpiDriver.h> const int switchPin = 7; const int VRy = A1; int YPosition = 0; long previousMillis = 0; long interval = 20; void setup() { Serial.begin(9600); Mirf.cePin = 9; Mirf.csnPin = 10; Mirf.spi = &MirfHardwareSpi; Mirf.init(); //initialization Mirf.channel = 3; //Sending channel (0~128) Mirf.setRADDR((byte *)"Sen01"); Mirf.payload = 2; //transmitting 2 bytes Mirf.config(); Serial.println("I'm Sender…"); pinMode(VRy, INPUT); pinMode(switchPin, INPUT); } void loop() { unsigned long currentMillis = millis(); if (currentMillis — previousMillis > interval) { previousMillis = currentMillis; YPosition = analogRead(VRy); unsigned int Angle = map(YPosition, 0, 1023, 30, 150); int SwitchState = digitalRead(switchPin); byte data[Mirf.payload]; data[0] = Angle; //array data[1] = SwitchState; Mirf.setTADDR((byte *)"Rec01"); Mirf.send(data); while(Mirf.isSending()); } }
Код приемника
Показать / Скрыть текст#include <SPI.h> #include <Mirf.h> #include <nRF24L01.h> #include <MirfHardwareSpiDriver.h> #include <Servo.h> Servo ConServo; Servo StepServo; unsigned int Angle = 0; int SwitchState = 0; void setup() { Serial.begin(9600); Mirf.cePin = 9; Mirf.csnPin = 10; Mirf.spi = &MirfHardwareSpi; Mirf.init(); //initialization Mirf.setRADDR((byte *)"Rec01"); Mirf.payload = 2; //recieving 2 bytes Mirf.channel = 3; // Sending channel (0~128) Mirf.config(); ConServo.attach(6); StepServo.attach(3); StepServo.write(90); } void loop() { byte data[Mirf.payload]; if(Mirf.dataReady()) //Waiting to receive data. { Mirf.getData(data); //Receive data to data array. Angle = (unsigned int)(data[0]); //to variables SwitchState = (int)(data[1]); Serial.print("Servo angle = "); Serial.print(Angle); Serial.print("; Switch state = "); Serial.println(SwitchState); } if (SwitchState == 0){ ConServo.write(0); //rotate counterclockwise full speed (0-89) } else{ ConServo.write(90); } StepServo.write(Angle); }
Transmitter_Code_RB_Plane (1) .ino
Reciever_Code + RB + Plane.ino
Шаг второй: монтаж
После проверки работоспособности схемы, для уменьшения веса, мастер убирает макетную плату с блока приемника и собирает схему навесным монтажом.
Шаг третий: подготовка деталей
Как только электроника будет готова, необходимо спроектировать шасси планера. На фото слева показаны размеры всех необходимых частей планера, у которых большая часть деталей вырезана из гофрокартона. Верхняя и нижняя части фюзеляжа вырезаны из картона для экономии веса и их легче склеить.
Шаг четвертый: изготовление фюзеляжа
Фюзеляж станет первой частью планера, который необходимо сделать. Как показано на верхнем левом фото, взяв одну из боковых деталей, нанесите немного суперклея на верхний край детали, а затем прижмите к торцу второй детали.
Затем приклейте вторую деталь. Убедитесь, что обе боковые части параллельны друг другу. И приклейте крышку. Получилась картонная профильная труба.
Шаг пятый: добавление крыльев и стабилизаторов
Дальше нужно сделать в фюзеляже прорези для крыльев и стабилизатора. Размеры и углы указаны на первой фотографии.
С каждой стороны должно быть по одной прорези для крыла и по одной прорези для стабилизатора. Прорези должны быть симметричны.
Причина, по которой прорези крыла расположены под таким углом, заключается в том, что так может быть достигнута максимальная подъемная сила при движении планера вперед. Если крылья повернуты под слишком большим углом, например, более 45 градусов, они создают слишком большое сопротивление и, следовательно, уменьшают скорость планера.
Шаг шестой: установка серводвигателя руля
Используя руль, планер может поворачиваться влево и вправо. Нишу для сервопривода необходимо вырезать в верхней задней части.
Сервопривод для руля отличается от сервопривода для резинки. Для руля нужен сервопривод, вращающийся медленно в обе стороны. Для резинки сервопривод вращается непрерывно в одну сторону.
К рычагу сервопривода приклеивается руль, а сам сервопривод закрепляется в отверстии.
Шаг седьмой: установка винта
Пропеллер, который мастер использовал, представляет собой 2-дюймовый гребной винт с 3 лопастями и имеет просверленные отверстия посередине, через которые будет проходить скрепка, как показано на фото.
Вставьте один конец скрепки в отверстие в середине пропеллера, а затем закрепите его.
После того, как скрепка будет прикреплена к пропеллеру, поверните пропеллер и отрежьте остальную часть скрепки, оставив около 3 см длины. Выпрямите скрепку, а затем изогните ее конец под углом 90 градусов, как показано на фото.
Затем, используя суперклей сформируйте на скрепке «стопор» (см. фото).
Шаг восьмой: резинка
В Интернете есть масса материала о том, как сделать цепочку из резиновой ленты. Например, можно посмотреть здесь.
Что касается самой цепи, мастер сделал цепочку из 7 резиновых колец. Она проходит по всей длине между передней частью фюзеляжа и местом, где будет установлен сервопривод непрерывного вращения.
После изготовления цепи приклейте один конец к изогнутой части скрепки, прикрепленной к пропеллеру.
Приклейте другой конец резиновой ленты к рычагу сервопривода.
Для сервопривода нужно вырезать в задней нижней части фюзеляжа паз.
Шаг девятый: установка батареи и регулятора
Теперь нужно установить остальную электронику. В передней части устанавливаются батарея и регулятор.
Главное — это убедиться, что резиновая цепь не запутывается / не мешает проводам аккумулятора и регулятора.
Для этой задачи мастер вырезал картонку и установил внутрь фюзеляжа разделив таким образом провода и резинку.
При установки регулятора и батареи под перегородку, сначала добавьте регулятор, так как он будет дальше от передней части фюзеляжа.
После установки батареи нужно установить Ардуино и радиомодуль.
В верхней части фюзеляжа вырезается паз, но так, чтобы остался клапан. Затем разверните планер так, чтобы задняя часть фюзеляжа была обращена к вам. Перед добавлением Arduino Nano и проводов подключите Arduino Nano к обоим разъемам сервопривода, а также к выходным проводам регулятора.
Итак, вся электроника, кроме радиомодуля Nrf24l01, расположена над фюзеляжем, хотя, если есть место, можно поместив модуль внутри фюзеляжа, чтобы немного уменьшить сопротивление.
Чтобы провода не мешали цепочке из резинок, приклейте провода к одной стороне фюзеляжа, как показано на фото. Как только они будут закреплены на месте, можно закрыть клапан, предварительно вырезав небольшой квадрат на той стороне крышки, где находятся провода. Затем нужно подключить радиомодуль.
Теперь можно приклеить Nrfl24l01 к верхней части фюзеляжа, при этом он не должен соприкасаться с сервоприводом.
После установки электроники нужно приклеить переднюю и заднюю части фюзеляжа.
Шаг десятый: покраска
Для лучшего дизайна мастер окрашивает планер. При окраске нужно не забывать, что картон быстро намокает.
Шаг одиннадцатый: полет
Перед тем, как полететь, сервопривод должен накрутить резиновую цепочку. Для этого нажмите переключатель на электронике передатчика, и сервопривод должен начать непрерывно вращаться. Чем сильнее будет закручена резинка, тем дальше будет полет. Но сильно перекручивать тоже нельзя, есть риск порвать резинку или оторвать пропеллер.
Удерживайте винт на месте рукой, или прикрепив еще одну резиновую ленту, зафиксировав винт.
Для запуска планера нужно направить его в нужную сторону и отпустить винт.
Руль управляется с помощью джойстика на блоке передатчика.
По словам мастера, данный планер пролетает около 15 метров. Добиться лучших результатов можно сбалансировав планер. В данном случае, он имеет перекос на заднюю часть.
