एक क्वाडकॉप्टर का निर्माण, भाग तीन

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हम अपने दिमाग को आगे बढ़ाते हैं और नए कौशल हासिल करते हैं।




जब हम गायरोस्कोप और एक्सीलेरोमीटर पर अत्याचार कर रहे थे, तो तंत्र का एक अधिक विस्तृत आरेख हमारे सिर और कागज पर दिखाई दिया, इस धारणा को ध्यान में रखते हुए कि स्थिरीकरण कार्यों और अन्य कार्यों को दो स्वतंत्र प्रोसेसर के बीच विभाजित किया जाना चाहिए:

Quadcopter घटक

एएचआरएस सीपीयू - एडीसी से प्राप्त होता है (उदाहरण के लिए, इसे दो सस्ती MCP3208 SPI बस का संचालन करने दें) सेंसर से डिजीटल डेटा (आंखों के लिए प्रति सेकंड 50 बार पर्याप्त है), उन्हें फ़िल्टर करता है, डिवाइस की ढलानों की गणना करता है, रोटेशन को स्थिर करने के लिए आवश्यक प्रोपेलर गति की गणना करता है। (शायद पीआईडी ​​नियंत्रण एल्गोरिदम द्वारा, सबसे सरल और सबसे लोकप्रिय), I2C बस पर मोटर नियंत्रकों को इन गति के मूल्यों को भेजता है, और वे, बदले में, मोटरों को खिलाते हैं ( वेक्टर नियंत्रण, यदि गलत नहीं है)। कैमरे को संरेखित करने वाले सर्वो को नियंत्रित करने के लिए मुक्त पैरों का एक गुच्छा और कम्प्यूटेशनल क्षमता का एक हिस्सा रहता है (सर्वो पीडब्लूएम सिग्नल द्वारा मानक रूप से नियंत्रित किया जाता है)।

सेंसर - पहले वर्णित 3 गायरोस्कोप, 3-एक्सिस एक्सेलेरोमीटर, 3-एक्सिस मैगनेटोमीटर (जमीन के समानांतर एक विमान में उत्कृष्ट अभिविन्यास दिखाता है), वैकल्पिक रूप से - ऊंचाई मापने के लिए एक दबाव सेंसर। सभी सेंसरों को आसानी से एनालॉग लिया जा सकता है, वे सस्ता हैं, दो उपर्युक्त माइक्रोक्रेसीप्स तेजी से एडीसी रूपांतरण में लगे होंगे (जिनके पास पर्याप्त चैनल नहीं हैं)।

पायलट सीपीयू सीधे एक ऑटोपायलट है जो डिवाइस और कैमरे के वांछित ढलान पर दूसरा माइक्रोकंट्रोलर सेट करता है और जमीन के साथ संचार प्रदान करता है। वह बैटरी पर वोल्टेज को भी मापता है, जीपीएस से निर्देशांक प्राप्त करता है (संभवतः एसडी कार्ड पर दर्ज प्रमुख बिंदुओं पर उड़ान भरने के लिए, या उस पर अपना मार्ग रिकॉर्ड करें) और कैमरा नियंत्रक को कमांड भेजता है।

कैमरा नियंत्रण - एक माइक्रोकंट्रोलर जो कैमरा (शटर, ज़ूम, आदि) को नियंत्रित करने के लिए उपयोगी होगा। यह आईआर के माध्यम से या सीधे तारों द्वारा कैमरे को कमांड प्रेषित कर सकता है।

वीडियो ट्रांसमीटर - एक मानक एक लेने के लिए सबसे सुविधाजनक है, यह एक सुरक्षा वीडियो सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

रेडियो मॉडेम - आप ज़िगबी प्रोटोकॉल (2.4 गीगाहर्ट्ज़) पर चलने वाले लोकप्रिय एक्स-बी ले सकते हैं, लेकिन सीसी 1100 चिपसेट (433 मेगाहर्ट्ज) पर आधारित कुछ मॉडेम बहुत सस्ते होंगे, इसमें अच्छी विशेषताओं और विस्तृत डेटाशीट है।

एक लैपटॉप को नियंत्रण कक्ष (साथ ही उपकरणों की स्थिति प्रदर्शित करने के लिए) के रूप में उपयोग किया जाएगा, और मॉडेम के साथ संचार करने के लिए एक और माइक्रोकंट्रोलर की आवश्यकता होगी।

मुख्य बोर्ड डिजाइन

हमारे उद्देश्यों के लिए, दो ATmega माइक्रोकंट्रोलर की प्रसंस्करण शक्ति काफी पर्याप्त होगी (अन्य लोगों के लिए जिन्हें हम सॉफ़्टवेयर लिखना बिल्कुल नहीं जानते हैं), उनके लिए बाध्यकारी न्यूनतम है। हम कनेक्टर्स को माइक्रोकंट्रोलर्स के इनपुट / आउटपुट पोर्ट्स के मानक तारों को आकर्षित करते हैं, जिससे हम फिर डॉकिंग बोर्डों पर परिधीय उपकरणों को जोड़ते हैं।

महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि परिधीय उपकरण विभिन्न वोल्टेज पर काम करते हैं: इमदादी मशीन और मोटर नियंत्रक 5 वी पर, और एक मॉडेम, जीपीएस, सेंसर और एक एसडी कार्ड - 3.3 पर। सौभाग्य से, तनाव वितरण लाभदायक निकला। मल्टीकॉप्टर स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार माइक्रोकंट्रोलर 5 वी पर काम करेगा (यह हमें 16 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर भी इसका उपयोग करने में सक्षम करेगा), यह मोटर नियंत्रकों के लिए अग्रणी पांच वोल्टेज I2C बस से भी जुड़ा है, और पांच-वोल्टेज एसपीआई पांच-वोल्टेज एडीसी (के साथ) से जुड़ा है दूसरी ओर, एडीसी तीन-वोल्ट सेंसर से संकेतों की तुलना तीन-वोल्ट संदर्भ के साथ करता है, ताकि सब कुछ एक साथ फिट हो जाए)। माइक्रोकंट्रोलर पायलट 3.3 V पर संचालित होता है (जो इसकी घड़ी की आवृत्ति को 8 मेगाहर्ट्ज तक सीमित करता है, लेकिन अब हमें इसकी आवश्यकता नहीं है), और 3.3 V बसों के माध्यम से बाकी के बाह्य उपकरणों से जुड़ा हुआ है। सवाल यह है कि दो माइक्रोकंट्रोलर को कैसे जोड़ा जाए। किस्मत फिर से हम पर मुस्कुराई, कम या ज्यादा मुफ्त I2C बस थी, जिसमें केवल दो तार और एक साधारण वोल्टेज इंटरफ़ेस है:


यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इससे पहले मैंने लगभग इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ सौदा नहीं किया था, और मेरे लिए बहुत कुछ नया था। लेकिन मेरे साथी ने हमारे मल्टीकोप्टर व्यवसाय में मदद की (वर्णित योजना उनके साथ लंबी चर्चा में पैदा हुई थी)। मैंने स्प्रिंट लेआउट में इसे तैयार करना शुरू कर दिया, लेकिन इस दोस्त ने प्रोटियस को सलाह दी, और यह बहुत व्यावहारिक सलाह थी। सर्किट डिजाइन करने के लिए प्रोटीन एक अद्भुत और सुविधाजनक प्रणाली है, इसलिए मैं इसे किसी को भी सुझाता हूं जो इस मुश्किल काम को करने जा रहा है।

अगला, हमारे सभी उपकरणों के साथ एक आरेख बनाएं:


मुझे याद नहीं है कि जब मैं प्रकाशन के लिए स्क्रीनशॉट तैयार कर रहा था तो मैंने पूरे सर्किट पर कब्जा क्यों नहीं किया, लेकिन फ्रेम में केवल कुछ जोड़े और एक बिजली आपूर्ति इकाई शामिल नहीं है जो हमें 5 वी, 3.3 वी की अलग बिजली की आपूर्ति और बिजली की आपूर्ति के लिए अलग से 3.3 वी फ़िल्टर प्रदान करती है। सेंसर।

हम बोर्ड लेआउट मोड में जाते हैं, और यहां सबसे रचनात्मक प्रक्रिया शुरू होती है।


जब पूर्णतावाद और वक्रता के बीच समझौता होता है, तो आप परिणामी बोर्ड के 3 डी-विज़ुअलाइज़ेशन को चालू करके आराम कर सकते हैं:


पूरे बोर्ड की चौड़ाई लगभग 15 सेंटीमीटर और लंबाई समान थी। इसी तरह, हम परिधीय उपकरणों के लिए डॉकिंग बोर्ड बनाते हैं (इन डॉकिंग बोर्डों को "मदरबोर्ड" के कनेक्टर में आसानी से डाला जा सकता है)।

बोर्ड बनाना

हमने उन्हें LJ उपयोगकर्ता alex_avr2 द्वारा खूबसूरती से वर्णित एक अलग तकनीक का उपयोग करके बनाया है। इसका सार यह है कि पटरियों का पैटर्न सीधे पन्नी पर मुद्रित होता है (यह प्रिंटर में पन्नी में कागज लोड करने के लिए बल्कि डरावना है), और फिर, इसे लोहे के साथ दबाने के बाद, बोर्ड पन्नी के साथ etched है। इस तथ्य के कारण कि सब्सट्रेट को छीलने के लिए आवश्यक नहीं है, पैटर्न स्पष्ट और सुंदर है। इलेक्ट्रॉनिक्स करने का फैसला करने वालों के लिए एक और टिप यह है कि इस पद्धति की गुणवत्ता बहुत अधिक है, अस्वीकार दर कम है, और उत्पादन आसान है।

हम जीपीएस के लिए एक डॉक बनाते हैं:


और मुख्य बोर्ड:

(दूसरी तस्वीर से पता चलता है कि लोहे से पन्नी को दबाने के बाद पटरियों की राहत कैसे दिखाई देती है, और आखिरी में यह उतना बुरा नहीं है जितना लगता है, यह सिर्फ उसी तरह पीस रहा है)

अब आपको बोर्ड की दो परतों के बीच संपर्क बनाने के लिए छेदों को ड्रिल और धातुई करने की आवश्यकता है। घर पर, "ईमानदार" धातुकरण (जब धातु छेद की दीवारों पर बैठती है) को प्राप्त करना बेहद मुश्किल है, इसलिए एक तांबे के तार को छेद में डाला जाता है और दोनों तरफ सील कर दिया जाता है। हालांकि, मैंने इस विधि के एक छोटे से बदलाव को तार की riveting के साथ करने का फैसला किया (इस तरह यह कम और बिकने में आसान हो जाता है)। दो चीजें जो हम इस समय मूंछों के चारों ओर घाव करते हैं: होममेड मिनी-ड्रिल के साथ बहुत सारे छेद ड्रिल करना बहुत मुश्किल है, और यदि आप तार को काटते हैं, तो आपको अधिक संपर्क मंडलियां करने की आवश्यकता है।


और फिर भी, सुविधाजनक वायर फीड के लिए, इसे स्टाइलस के बजाय एक स्वचालित पेंसिल में टक किया जा सकता है, और एक साधारण उपकरण बोर्ड को छिद्रों को सख्ती से छेदने में मदद करेगा। हालांकि, लंबवत ड्रिलिंग से मदद नहीं मिलेगी यदि बोर्ड की परतें ठीक से संरेखित नहीं हैं, इसलिए मैं अपने हाथों से उन लोगों को सलाह देता हूं जैसे मेरा एक फोटोरिस्ट का उपयोग करना है।

पहला प्रयास राम

के लिए मज़ेदार, मैं आपको बताता हूँ कि कैसे एक फ्रेम बनाने के लिए नहीं । यह 5x5 मिमी के क्रॉस सेक्शन के साथ टिमटिमाते पीसीबी और कार्बन-फाइबर प्रोफाइल से बने होने की आवश्यकता नहीं है, वे 300 ग्राम से अधिक क्वाड्रोकॉप्टर का कुछ भी सामना नहीं करेंगे, हमारे उद्देश्यों के लिए हमें एक सेंटीमीटर व्यास के कम से कम 1.5 मिमी एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम पाइप की आवश्यकता होती है। ठीक है, अगर आप पूरी तरह से सौंदर्य, शक्ति और कम वजन चाहते हैं, तो केवल एक विकल्प है: कई परतों में कार्बन फाइबर, एपॉक्सी राल ("कार्बन") के साथ संसेचन।



अंतिम फोटो में, कोई भी नोटिस कर सकता है कि एपिक की अवधारणा में क्या विशेषता है: विफलताओं के अंत एक दूसरे को छूते हैं। मुझे नहीं पता कि क्यों, लेकिन मैं ऊपर से पहली बार सफल नहीं हुआ (और नीचे भी)। यदि गलत पक्ष पर कुछ पेंच करना संभव था, तो मैंने निश्चित रूप से किया, हालांकि मैंने इसे एक से अधिक बार पहले जांच लिया था। यह दुखद है।

वह खंड जो मैं लिखना नहीं चाहता था

मेरे पास आपके लिए कुछ अच्छी और बुरी खबरें हैं। बुरी बात यह है कि सभी "रचनात्मकता" समाप्त हो जाती है। हमने महसूस किया कि परियोजना पहले से ही एक हजार डॉलर और लगभग एक वर्ष का समय बिता चुकी है, और परिणाम, इसे हल्के ढंग से रखने के लिए, बस कोने के आसपास हैं। सॉफ्टवेयर को खरोंच से कम या ज्यादा लिखने के लिए कम से कम छह महीने का समय चाहिए, और डिबगिंग के लिए अधिक से अधिक की आवश्यकता होती है। और मेरी वक्रता और सीमित वित्त को ध्यान में रखते हुए, हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि यह बंद नहीं होगा।

यह निश्चित रूप से दुखद है, लेकिन हमने इस परियोजना को नहीं खींचा। मैं यह विश्वास करना चाहता हूं कि कोई इसे हमारी तुलना में बेहतर करेगा, और मैं ऐसे लोगों को सलाह और जानकारी के साथ खुशी से मदद करूंगा जो बड़ी मात्रा में सामग्री का अध्ययन करने के बाद मेरे सिर और मेरे हार्ड ड्राइव पर जमा किए गए थे।

लेकिन अच्छी खबर है: अगले भाग में, हम अंत में अभ्यास करने के लिए आगे बढ़ेंगे, और फिर भी हम इस शैतानी मशीन को इकट्ठा करेंगे (हालांकि फिर से मिसफायर के बिना नहीं), हालांकि, पहले से ही तैयार सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर पर। इस विषय में आपकी रुचि और पिछले (और संभवतः यह) भागों पर उपयोगी टिप्पणियों के लिए धन्यवाद।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का विकास एक बहुत ही रोचक और आकर्षक गतिविधि है। लेकिन इस मामले में अनुभव और प्रेरित और ऊर्जावान सहयोगियों की एक टीम के बिना, नीचे की रेखा केवल अनुभव है। खैर, और शायद एक उबाऊ थीसिस।

अपनी ताकत को कम मत समझो, अधिक लोगों को भर्ती करें (दो सिर एक से बेहतर हैं, हालांकि, दो बटुए की तरह), किसी भी संबंधित क्षेत्रों में अधिमानतः पेशेवर, और आपको हमारी तुलना में कई गुना अधिक मिलेगा।

जारी रखा जाए।