Подписываемся на VK

Ежедневные новости, видео и приколы...

Подбор моторов

TOP статьи

Вход



RC Передатчики
HK 2.4Ghz 6Ch

Mode 1
Кол. 35
Цена 25.10 $
Обзор


Turnigy 9X 9Ch

Mode 2
Кол. 33
Цена 59.99 $
Обзор



Электродвигатели
2205C 1400Kv

Кол. 50
Цена 11.75 $
Обзор



Turnigy 2205/34 1500Kv

Кол.
Цена $
Обзор




Сервомашинки
HXT900 9 грамм

Кол. 50
Цена 2.69 $
Обзор



HXT500 5 грамм

Кол. 50
Цена 2.49 $
Обзор




Видео и FPV
Turnigy 30FPS

Кол. -1
Цена 12.25 $
Обзор



FPV 900 200мВт

Кол. 0
Цена 54.72 $
Обзор




Home Технологии Авиамодельные Контроллер пропеллерного датчика аэродинамической скорости на основе Arduino
Контроллер пропеллерного датчика аэродинамической скорости на основе Arduino
Технологии моделизма - Авиамодельные технологии
Автор: Андрей   

Моему Учителю радиоэлектроники Сергею Ивановичу Мельникову посвящается.

Статья является продолжением Стабилизация крыла HK Mini-Sonic. В ней обсуждается самая сложная часть изготовления устройства - монтаж контроллера пропеллерного датчика.


Подготовка.

- Основные элементы используемые в этой конструкции должны быть хорошо изучены. Модель (в данном случае MiniSonic) облетана, стабилизатор полета (Guardian Eagle Tree) испытан, настроен и так же облетан на этой же модели до уровня, когда пилот хорошо понимает, зачем нужна вся эта бодяга с датчиком скорости.
- Нужно уметь паять и иметь в распоряжении хороший термостабилизированный паяльник или паяльную станцию - в процессе сборки нужно будет запаять около 100 соединений очень тонким проводом (я пользуюсь китайским паяльником GS90D).
- Понимать основы электроники, иметь тестер и, обязательно, осциллограф. И, конечно, уметь пользоваться этими приборами (сам я предпочитаю старые осциллографы с электронной трубкой, у меня ОСУ-10В. Цифровые осциллографы, конечно лучше и дешевле, но для меня они какие-то "бездушные").
- Программирование - нужно понимать базовые принципы программирования Arduino. Знать, что такое регистры, таймеры, прерывания и уметь скомпилировать и залить программу в контроллер.

Если все пункты подготовки прошли успешно и желание еще осталось - тогда вперед :)

Почему так много пайки и почему такие сложности?

Дело в том, что для использования схемы с крылом MiniSonic, нужно уложиться в вес 30 г, а разъемы и толстые провода весят относительно много. Поэтому в многокомпонентном контроллере большая часть разьемов будет заменена паянными соединениями, что уменьшает вес и так же увеличивает надежность. Радиотехника - наука о контактах.

Предупреждение.

Нужно понять, что данная разработка требует достаточной квалификации и понимания при изготовлении,  и просто копированием изготовить устройство вряд-ли удастся -  всегда что-то пойдет не так, что-то сломается и надо будет искать пути разрешения проблем. Поэтому, перед тем как делать контроллер - трезво оцените свои силы и, если есть какие-либо сомнения, то произведите еще раз подготовительный цикл :). С другой стороны, у данного устройства есть и преимущества - здесь практически нет аналоговых компонентов - цифровой пропеллерный стабилизатор практически не нуждается в наладке, что не скажешь об электронике бародатчика трубки Пито.

Необходимые материалы:



- стабилизатор Guardian Eagle Tree - в постоянное использование - соединительный шлейф будет кастомизирован (впрочем, в интернет магазинах есть запасные шлейфы для этого устройства).
- Аэродинамический датчик скорости, изготовленный по материалам статьи и используемая здесь опто-пара (HOA 1874-012).
- плата Arduino Pro Micro - продается на Алиэкспрессе и Бангуде (перед покупкой внимательно читаем описание - нам нужна модификация платы с micro-USB, а в продаже так же существует очень похожая дешевая модификация c mini-USB - она в полтора раза больше размером и в два раза тяжелее).
- 6-ти канальный приемник в постоянное использование (будет припаян напрямую к схеме). Я испытывал сначала 6-ти канальный приемник HK TR6A V2, затем клон Spectrum-а  AR6100e, который сложнее в настройке, но меньше весом и лучше защищен от помех.
- Небольшой фрагмент макетной платы, чтобы сделать навесную панель.
- Многожильный провод во фторопластовой изоляции МГТФ, лучше 0.05 мм или, если такого нет, то 0.12 мм диаметром, всего около 2 м. Такой провод продается на рынках и в популярных магазинах радиодеталей типа Чип-и-Дипа. Почему именно МГТФ? Провод имеет тонкие и гибкие медные жилки, а фторопластовая изоляция очень прочна и не плавится от прикосновений жала паяльника. Я не рекомендую здесь использовать провода другого типа - МГТФ-ом были смонтированы большенство советских спутников и самолетов.
- Активный зуммер - 12 мм в диаметре (на Алиэкспрессе ищется, как "active buzzer alarm 5V sounder").
- Светодиод (любой индикаторный).
- Комплект резисторов, приведенных в схеме номиналов.
- Термоусадочные трубки: диаметром 1.6 мм около 20 см, диаметром 6 мм около 2 см, а так же (опционально) 5 см отрезок трубки диаметром 20 мм для обтяжки регулятора двигателя.
- Влагоизоляционный лак PLASTIK-71.
- Толстая двусторонняя клейкая лента шириной 1 см.

Схема соединений:



На схеме показаны только "внутренние" соединения контроллера - платы Ардуно с  другими компонентами. Схема питания, сам Guardian, регулятор двигателя и сервомоторы элеронов модели не обозначены - они подключаются к выходам Guardian напрямую стандартным образом. Обозначения и назначения сигналов:

- Сигналы поступающие с приемника: GAIN IN, TRH IN, MOD IN.
- Сигналы идущие на Guardian: GAIN OUT, так же с приемника сигнал MOD IN  (режим работы стабилизатора). 
- Сигналы поступающие на контакты разъема регулятора тяги модели GND, VCC(5V), THR OUT.
- Активный зуммер подключен к 5V и ZUMM OUT.
- К оптопаре подключены: GND к светодиоду и фотодиоду, 5V через сопротивление 200 Ом на светодиод, 5V через сопротивление 2.2 КОм на фотодиод. Сигнал с фотодиода так же идет на цифровой вход платы Arduino - PROP IN (Arduino будет считать импульсы и по их частоте определять скорость воздушного потока).
- Аналоговый сигнал BATT IN формируется делителем на двух сопротивлениях 2.2 КОм. Вход делителя подсоединеннх к 1-пиновому щупу BATT 7V, который будет воткнут в  балансировочный разъем батареи. Напряжение BATT IN будет измерено АЦП Arduino и разряд батарейки будет сигнализирован импульсами зуммера.

Вариации.

Конечно, компоненты можно варьировать. Вместо MiniSonic можно использовать какое-нибудь другое небольшое крыло, вместо Guardian EagleTree стабилизатор FY-40A, оптопару тоже можно взять другую, разъемы приемника не удалять и т.д., здесь я описываю изготовленную конструкцию. Замены надо производить осмысленно -   в схеме есть и критичные элементы, например, в качестве платы Arduino подходят только клоны Arduino Leonardo. Популярные Arduino Nano и Uno использовать нельзя - у них меньше аппаратных прерываний, чем нужно для работы стабилизатора. У платы Arduino Mega прерываний достаточно, но программируются они по-другом.

Теперь поговорим о технологиях:

Удаление изоляции с провода MГТФ.

Существует много приемов зачистки концов провода МГТФ. Погуглите интернет по этому поводу - тема очень важная и популярная. Я использую прецизионный cтриппер Engineer PA-14. Так же у неплохо у меня получается обжигать изоляцию на концах провода пламенем турбинной зажигалки (обычная коптит), но тут надо избегать вдыхать продукты сгорания фторопласта. Использовать скальпель, тонкие бокорезы для провода диаметром 0.05 мм у меня не получалось - операция требует невероятной сноровки.

Крепление концов проводов.

Одно из популярных ошибок монтажа проводом MГТФ -  плохое закрепление концов провода, и как следствие, вероятный обрыв провода в месте отреза изоляции из-за остаточной деформации, сгибов и вибрации -  здесь особенно страдают тонкие провода, нужно закреплять провод. В общей сложности существуют 2 типа соединений:
- В случае внутриплатных соединений провод достаточно приклеить его изоляционным лаком (PLASTIK 71 вполне подходит).
- В случае межплатных соединений, шлейфов для внешних устройств, требуется более серьезная защита - механическая нагрузка должна быть перенесена с конца провода на фторопластовую оплетку. Провод можно защитить как продеванием через отверстие платы, так и приклеить каплей клея. Не нужно только капать клей на сам контакт - он будет мешать ремонту соединения.


Пайка

Чтобы не разводить грязь, надо стараться паять такие мелкие схемы с минимальным количеством флюса. Если вы используете проволочный припой - вам вполне должно хватить флюса, который содержится внутри. Старайтесь не греть контактные площадки платы Arduinon паяльником более 10 - 15 сек - гетинакс и медные дорожки могут разрушиться. По этой же причине не припаивайте много проводов к одной контактной площадке.  Используйте специальную губку для вытирания жала паяльника.

Изготовление добавочной панели.

Электронные компоненты типа резисторов, светодиодов, разъемов лучше не припаивать к плате с Arduino - она не расчитана на такие дополнения.  Эти компоненты надо смонтировать отдельно, на добавочной панели, которая делается из кусочка обычной макетной платы. Здесь так же расположите 3-х пиновый разъем для подсоединения регулятора скорости двигателя модели - его можно сделать из гребенок контактов, которые входят в комплект платы Arduino.
Крепится добавочная панель на 4-х ножках из облуженной проволоки, которые вставляются в соответствующие отверстия платы Ардуино.  Две ножки припаиваются сразу, две оставшиеся только тогда, когда устройство будет 100% собрано и настроено.


Подготовка и подключение приемника.

Для обеспечения легкости, надежности и компактности конструкции мы будем использовать приемник с удаленными разъемами сервомоторов.  Приемник перед монтажом надо забиндить на передатчик (потом эта операция будет требовать пайки). Корпус с приемника следует снять, контакты разъемов перекусить кусачками и выпаивать ножки разъема одну за одной.
- Как правило, у приемника оставленного без корпуса, очень ненадежно место крепления антенны (или 2-х антенн) и есть вероятность повредить антенны даже во время испытаний.  Поэтому, контакты антенн нужно укрепить капелькой клея или сделать им защиту из пластмассовой трубки подходящего диаметра, которую надо надеть на антенну и приклеить к плате приемника.
- Если использовать приемник HK TR6A V2, то у него на антенне расположен тяжелый трубчатый "противовес". Его нужно аккуратно нагреть зажигалкой, отпаять и снять с антенны, оставив 32 мм неэкранированного провода в качестве приемного элемента - вопреки опасениям, эта операция незначительно ухудшит чувствительность.

Внизу, на снимке, показана распайка контактов приемника AR6100e.


Подсоединение стабилизатора Guardian.

Стандартно Guardian подсоединяется к приемнику с помощью соединительного шлейфа-кабеля, находящегося в комплекте стабилизатора. Проблема в том, что комплектный соединительный кабель сам по себе достаточно тяжел и габаритен, поэтому предлагается заменить провода кабеля на шлейф из проводов МГТФ-0.05 и припаять его к приемнику без использования серво-разъемов. Двухрядный 8-пиновый разъем Guardian нестандартный, сложно найти ему замену, поэтому его мы оставляем, но провода отрезаем на расстоянии около 1 см от разъема и удлиняем до нужной длинны МГТФ-ом (Перед модификацией записать назначения всех контактов разъема!). 

В принципе, можно обойтись и без этого разъема - соединительные МГТФ провода легко припаять и непосредственно к контактным площадкам на плате самого стабилизатора, но я пока не решился на эту меру, и Guardian сейчас является единственным съемным элементом контроллера.

Для жгутовки соединении приемника с Guardian удобно использовать термоусадочную трубку 6 мм. Колечки трубки надеваются на шлейф из МГТФ проводов  в процессе его формирования и, после нагреваются пламенем зажигалки - термоусадочная трубка сожмет провода в один "жгут".

Подключение зуммера и оптопары.

Монтаж так же производится МГТФ проводом -  к ножкам устройств припаиваются провода и соединения изолируются отрезками термоусадочной трубки. Зуммер активный -  при его подключении надо помнить о полярности, перед припайкой испытав зуммер от батарейки. Провода объеденяются в шлейфы и тоже жгутуются 2 мм колечками термоусадочной трубки.

Покрытие водозащитным лаком.

Как показали испытания, схемы на основе Arduino практически беззащитны к попаданию воды, которая замыкает контакты и быстро выводит контроллер из строя. Без влагозащиты контроллер не будет работать во влажную и холодную погоду. Для влагоизоляции я использую лак PLASTIK 71. Все открытые элементы конструкции (Arduino, добавочную панель, приемник) надо покрыть 3 слоями лака, высушивая каждый слой в течении часа. При покрытии следить, чтобы лак не попал на разъемы.

Улучшение штатного регулятора тяги MiniSonic.

Комплектный регулятор тяги модели полезно доработать:
- он собран на полевых транзисторах и очень чувствителен к влаге, так же требует покрытия лаком PLASTIK 71 (регулятор обрабатывают, предварительно сняв изоляцию из термоусадочной трубки).
- по непонятной мне причине, в штатом регуляторе MiniSonic отсутствует электролитический конденсатор, фильтрующий помехи в цепи напряжения. Из-за этого, генерируемые сервомоторами импульсные наводки могут повлиять (и в действительности влияют) на работу электроники гироскопа-стабилизатора и приемника. Чтобы устранить эту проблему, электролитический конденсатор номиналом около 100 mkF 12V припаивается к контактам разъема батарейки так, как это сделано в большенстве стандартных регуляторов тяги.

После всех этих улучшений на регулятор вновь устанавливается изоляция из отрезка 20 мм термоусадочной трубки.

Стенд для настройки стабилизатора.

Испытывать и настраивать контроллер, установленный в модель, крайне неудобно, поэтому, лучше потратить несколько минут и построить стенд для отладки стабилизатора. Двигатель MiniSonic лучше временно снять с модели и закрепить на  подходящей подставке таким образом, чтобы мотор мог устойчиво работать. Для контроля работы стабилизатора надо взять любой подходящий сервопривод и  так же закрепить его вертикально. Потом подсоединить все остальные компоненты устройства.

Предварительная проверка.

Итак контроллер готов - начинаем ее испытывать. Как можно увидеть по схеме, все компоненты питаются напряжением 5V, поступающим с регулятора тяги модели. Перед подачей питания еще раз проверяем полярность и тестером "прозваниваем" провода питания на всех компонентах. Ошибки при подсоединении питания могут дорого стоить. 

Подсоединяем батарейку - светодиоды на Ардуино, Guardian-е и приемнике должны загореться - сигнализируя о том, что питание подано правильно.


(Окончание - следующая статья Программирование и настройка контроллера аэродинамической скорости на основе Arduino.)
 

 





Добавить комментарий

Для вопросов используйте Авиамодельный форум!
Обсуждения, желательны, там же.

Защитный код
Обновить

Последние сообщения форумаПоследние созданные темы
1) Не модельный юмор
2) Интересные фотографии 2
3) Не храните деньги в банках :(
4) Соревнование роботов в Тюмени
5) Почти полукопия А-20 бостон (хавок)
6) Пенорезка
7) Автоюмор
8) О вкусных и нездоровых напитках.
9) аккумулятор для фпв системы
10) аккумулятор runcam 2 залезает слишком далеко
1) аккумулятор для фпв системы
2) Платформа для FPV на базе Bixler-1
3) ЛК X5 двигатель, регулятор, сервы
4) ZMR250 = CC3D, XRotor20A + 1806, PDB, minimOSD, 600TVL + 5.8 200mW
5) аккумулятор runcam 2 залезает слишком далеко
6) где скачать симулятор liftoff
7) Способ крепления носовой части модели - Хотелось бы поделиться своим способом крепления носа модели
8) Traxxas Summit 1/10
9) 1/16 Ford Fiesta от Traxxas
10) 13 сентября - день программиста - Ура, товарищи! :-)