Квадрокоптер Дистанционно управление без MCU

Квадрокоптер Дистанционно управление без MCU

Въпреки че веригите за дистанционно управление с квадрокоптер могат да бъдат доставени много лесно от пазара или от който и да е онлайн магазин, запален електронен любител никога не може да научи как всъщност функционират тези и дали те могат да бъдат изградени у дома?



В тази статия ще се опитаме да изградим проста верига за дистанционно управление на квадрокоптер използване на дискретни компоненти и използване на RF модули за дистанционно управление и без включване на сложните базирани на MCU схеми.

Ръководството стъпка по стъпка всъщност ще накара заинтересованите любители да разберат как просто може да се управлява квадрокоптер с помощта на концепция за ШИМ.





Вече научихме основите на квадрокоптера , сега нека изследваме секцията за дистанционно управление, която в крайна сметка ще помогне за дистанционно управление на устройството.

Необходими основни модули

Основните съставки, които може да са необходими за проекта, са дадени, както е посочено по-долу:



Ние основно ще изискваме следните 3 етапа на веригата:

1) 4-път RF дистанционно управление Tx, Rx модули - 1 комплект

2) ШИМ генераторни схеми, базирани на IC 555 - 4nos

3) BLDC вериги на контролера на двигателя - 4nos

Тъй като това е самоделна версия, можем да очакваме някои неефективност с предложения дизайн, като липсата на джойстици за контролите, които се заменят с тенджери или потенциометри, въпреки това може да се очаква работоспособността на системата да е наравно с професионални звена.

Ръчният PWM предавател основно ще се състои от дистанционния модул Tx, интегриран с 4 дискретни ШИМ контролни вериги, докато квадрокоптерът ще трябва да бъде затворен с 1 Rx верига, интегрирана с 4 дискретни BLDC схеми на драйвер.

Нека да започнем с веригите на двигателя на квадрокоптера и да видим как BLDC контролерът на двигателя трябва да бъде конфигуриран и свързан с Rx веригата.

Квадрокоптер ШИМ приемник верига

В една от предишните публикации научихме как универсален BLDC контролер на двигателя може да бъде изграден с помощта на единичен чип, но този дизайн не е проектиран да работи с относително по-тежки двигатели на квадрокоптер, поради което може да не е подходящ за настоящото приложение.

За щастие се предлага опция „по-голям брат“ за горната верига, която става напълно подходяща за задвижване на двигатели с квадрокоптер. Благодарение на TEXAS INSTRUMENTS, за това, че ни предоставихте такива прекрасни модули с определена схема с едночипово приложение.

За да научите повече за тази мощна интегрална схема на драйвера за BLDC, можете да се обърнете към следния pdf лист с данни за същия

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

Настройката по-долу показва пълната схема на схемата на контролера на драйвера на квадрокоптера, използвайки DRV11873 IC, която е самостоятелна слаботокова BLDC верига на двигателя, състояща се от всички необходими защитни характеристики, като защита от претоварване, термична защита и т.н. за настоящия ни квадрокоптер.

За повече информация относно този дизайн и подробности за печатни платки можете да се обърнете към оригиналния документ по-долу:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

Quadcopter PWM базирана верига за дистанционно управление

Как работи

FS и FG пиновете на IC са за подобряване на IC с добавени контроли чрез външни вериги, тъй като ние не използваме тези функции в нашия дизайн, тези щифтове могат да останат неизползвани и завършени до положителната линия чрез 100K резистор.

RD пиноутът на IC решава посоката на въртене на двигателя. Свързването на този щифт към Vcc чрез 100K резистор позволява въртене на двигателя срещу часовниковата стрелка, докато оставянето му е свързано, прави обратното и позволява на двигателя да се върти по посока на часовниковата стрелка.

ПИН # 16 е ШИМ входът се използва за инжектиране на ШИМ вход от външен източник, като вариращият работен цикъл на ШИМ променя съответно скоростта на двигателя.

FR, CS пиновете също не са от значение за нуждите и следователно могат да бъдат оставени неизползвани, както е показано на диаграмата, и завършени до положителната линия чрез 100K резистор.

U, V, W пиновете са изходите на двигателя, които трябва да бъдат свързани със съответния квадрокоптер BLDC 3 фазен двигател.

COM pinout е за свързване на общия проводник на 3-фазния двигател, ако вашият двигател няма общ проводник, можете просто да го симулирате, като свържете 3 носа от 2k2 резистори към U, W, W пиновете и след това да се присъедините към техните общи завършва с COM щифта на IC.

Схемата също така показва IC 555, конфигуриран в режим на стабилна верига PWM. Това става част от модула на веригата и ШИМ изходът от неговия щифт # 7 може да се види свързан с ШИМ входа на схемата на DRV IC, за да се задействат 4-те мотора с постоянна базова скорост и да се даде възможност на двигателя да се движи постоянно скорост на дадено място.

Това завършва основната верига ELC или веригата на BLDC драйвер за дизайн на квадрокоптер.

Ще се нуждаем от четири такива модула за четирите мотора в нашия дизайн на квадрокоптера.

Това означава, че 4 такива DRV IC, заедно с IC 555 PWM каскада, ще трябва да бъдат свързани с всеки от 4-те мотора на квадрокоптера.

Тези модули ще гарантират, че обикновено всичките 4 двигателя са настроени на предварително определена скорост, като прилагат фиксиран и идентичен ШИМ сигнал към всяка от съответните интегрални схеми на DRV контролера.

Сега нека научим как ШИМ може да се променя чрез дистанционно управление, за да се променят скоростите на отделния двигател с помощта на обикновена 4-канална слушалка за дистанционно управление.

Модулът за RF приемник (PWM декодер)

Горната схема показва отдалечена RF верига на приемника, която трябва да бъде разположена в квадрокоптера за получаване на външни безжични PWM данни от слушалката на отдалечения предавател на потребителя и след това обработва сигналите по подходящ начин, за да захрани придружаващите модули на DRV контролер, както е обяснено в предишен раздел.

4-те изхода, посочени като PWM # 1 ... .PWM # 4 трябва да бъдат свързани с PWM пин # 15 на DRV IC, както е посочено в предишната диаграма.

Тези PWM пиноти от RF приемника се активират при всяко натискане на съответния бутон от потребителя в неговата слушалка на предавателя.

Как трябва да бъде свързан RF предавателят (PWM Encoder)

В горния раздел обсъдихме Rx или веригата на отдалечения приемник и как нейните 4 изхода трябва да бъдат свързани с ESC модулите на двигателя на квадрокоптера.

Тук виждаме как простият RF предавател трябва да бъде създаден и свързан с ШИМ вериги за безжично предаване на ШИМ данни към приемника на квадрокоптера, така че скоростите на отделния двигател да се контролират просто с натискане на бутон, което в крайна сметка причинява quadcopter за промяна на посоката или нейната скорост, според предпочитанията на потребителите.

Показаната по-горе схема показва подробности за окабеляването на модула на предавателя. Идеята изглежда доста проста, основната верига на предавателя се формира от чипа TSW434, който предава кодираните PWM сигнали в атмосферата, и HT12E, който става отговорен за подаването на кодираните сигнали към TSW чипа.

ШИМ сигналите се генерират от 4 отделни етапа на веригата IC 555, които могат да бъдат идентични с този, който беше обсъден по-рано в модула за контрол на DRV.

Съдържанието на ШИМ на 4-те интегрални схеми може да се види завършено към съответните пинотури на енкодера IC HT12E чрез 4 дискретни бутона, обозначени като SW1 ---- SW4.

Всеки от тези бутони съответства и превключва идентичния пиноут на приемния модул, който обсъдихме по-рано и посочихме като PWM # 1, PWM # 2 ... ..PWM # 4.

Това означава, че натискането на SW1 може да доведе до активен изход PWM # 1 на приемното устройство и това ще започне захранването на получените декодирани PWM сигнали от предавателя към свързания DRV модул и от своя страна съответният двигател да промени съответно скоростта си.

По същия начин натискането на SW2,3,4 може да се използва за въздействие върху скоростите на останалите 3 двигателя с квадрокоптер според желанието на потребителите.

IC 555 PWM схема

4-те ШИМ вериги, показани в горната радиочестотна предавателна слушалка, могат да бъдат изградени, като се позовава на следната диаграма, която е точно подобна на тази, която е видяна на нашата ESV схема на нашия DRV контролер.

Моля, не забравяйте, че 5K потът може да бъде под формата на обикновен пот и този пот може да се използва допълнително с бутоните за избор на различни скорости на съответните двигатели.

Значение, като задържите натиснат избран бутон и едновременно премествате съответния 5KPWMpot, може да доведе до увеличаване или намаляване на скоростта на квадрокоптера в желаната посока.

Като алтернатива ШИМ може първоначално да се настрои на някакво по-високо или по-ниско ниво и след това да се натисне съответният бутон, за да се даде възможност на съответния двигател на квадрокоптера да достигне предпочитаната скорост, според настройката на ШИМ.

Спецификация на двигателя на квадрокоптера

Обяснената по-горе схема за дистанционно управление на Qiadcopter е предназначена да се използва само за показване и не може да се използва за повдигане на товари или камера. Това предполага, че двигателите, използвани в конструкцията, трябва да бъдат за предпочитане с нисък ток.

DRV11873 IC е проектиран да задвижва двигатели с мощност от 15 V, 1,5 ампера или около 20 вата ... така че всеки 3-фазен BLDC мотор с мощност от 15 до 30 вата може да се използва за целта.

Батерията за този дизайн на квадрокоптера може да бъде всяка 12v Lipo pr Li-ion батерия, способна да захранва 15V пик при 1,5 ампера непрекъснат ток.

Подробности за спецификацията

1306N Безчетков миниатюрен миниатюрен DC мотор

Тип: Микро мотор

Конструкция: Постоянен магнит

Комутация: Без четка

Скорост (RPM): 2200rpm / v

Непрекъснат ток (A): 1.5 ~ 2.6A

Напрежение (V): 7.4 ~ 11.1V

миниатюрен DC мотор: AX-1306N

тегло: 8гр

диаметър на вала: 1,5 мм

Батерия LI-PO: 2-3 секунди

работен ток: 1,5 ~ 2,6А

максимална ефективност: 67%




Предишен: Безсензорна BLDC верига на моторния драйвер Напред: Верига на контролера на нагревателя с помощта на бутони