Quadcopter-kaukosäädinpiiri ilman MCU: ta

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Vaikka quadcopter-kaukosäätimen piirit voidaan hankkia helposti markkinoilta tai mistä tahansa verkkokaupasta, innokas elektroninen harrastaja ei saa koskaan oppia, miten nämä todella toimivat ja voidaanko ne rakentaa kotona?

Tässä artikkelissa yritämme rakentaa a yksinkertainen quadcopter-kaukosäädinpiiri käyttämällä erillisiä komponentteja ja RF-kaukosäätömoduuleja ilman monimutkaisia ​​MCU-pohjaisia ​​piirejä.



Vaiheittainen opas saa kiinnostuneet harrastajat ymmärtämään, kuinka yksinkertaisesti quadcopteria voidaan ohjata PWM-konseptilla.

Olemme jo oppineet quadcopterin perusteet , nyt tutkitaan kaukosäädinosa, joka lopulta auttaa lentämään yksikköä etänä.



Vaaditut perusmoduulit

Tärkeimmät ainesosat, joita projektissa voidaan tarvita, ovat seuraavat:

Vaadimme periaatteessa seuraavat 3 piirivaihetta:

1) 4-suuntainen RF-kaukosäädin Tx, Rx-moduulit - 1 sarja

2) IC 555 -pohjaiset PWM-generaattoripiirit - 4nos

3) BLDC-moottorin ohjainpiirit - 4nos

Koska kyseessä on kotitekoinen versio, voimme odottaa joitain tehottomuutta ehdotetussa suunnittelussa, kuten ohjaimien puuttuminen ohjaimista, jotka korvataan ruukuilla tai potentiometreillä, mutta järjestelmän toimintakyvyn voidaan kuitenkin olettaa olevan samanlainen kuin ammatilliset yksiköt.

Kädessä pidettävä PWM-lähetinyksikkö koostuu periaatteessa Tx-etämoduulista, joka on integroitu 4 erilliseen PWM-ohjauspiiriin, kun taas nelikopteri on suljettava yhdellä Rx-piirillä, joka on integroitu 4 erilliseen BLDC-ohjainpiiriin.

Aloitetaan quadcopter-moottoripiireistä ja katsotaan, kuinka BLDC-moottorin ohjain on määritettävä ja liitettävä Rx-piiriin.

Quadcopter PWM -vastaanotinpiiri

Yhdessä edellisistä viesteistä opimme, kuinka monipuolinen BLDC-moottoriohjain voitaisiin rakentaa yhdellä sirulla, mutta tätä mallia ei ole suunniteltu toimimaan suhteellisen raskaammilla nelikoptereilla, joten se ei välttämättä sovi tähän sovellukseen.

`` Isoveli '' -vaihtoehto yllä olevalle piirille on onneksi saatavilla, ja siitä tulee täydellisesti sopiva quadcopter-moottoreiden ajamiseen. Kiitos TEXAS INSTRUMENTSille, että toimitit meille niin upeita yhden sirun sovelluksessa määriteltyjä piirimoduuleja.

Saat lisätietoja tästä suurivirtaisesta BLDC-ohjaimen IC: stä seuraavasta saman pdf-lomakkeesta

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

Alla oleva kokoonpano näyttää quadcopter-moottorin kuljettajan ohjaimen täydellisen piirikaavion DRV11873 IC: llä, joka on itsenäinen matalavirtainen BLDC-moottoripiiri, joka koostuu kaikista vaadituista suojausominaisuuksista, kuten ylikuormitussuoja, lämpösuoja jne. Tämä moduuli muodostaa pohjimmiltaan ESC: n nykyiselle nelikopteriyksikölle.

Lisätietoja tästä mallista ja piirilevyn yksityiskohdista saat alla olevasta alkuperäisestä asiakirjasta:

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

Quadcopter PWM -pohjainen kaukosäädinpiiri

Kuinka se toimii

IC: n FS- ja FG-pinoutit on tarkoitettu parantamaan IC: tä lisäämällä ohjauksia ulkoisten piirien kautta, koska emme käytä näitä ominaisuuksia suunnittelussa, nämä nastat voidaan pitää käyttämättöminä ja päättää positiiviseen linjaan 100K: n vastuksen kautta.

IC: n RD-nasta päättää moottorin pyörimissuunnan. Tämän nastan liittäminen Vcc: hen 100 K: n vastuksen kautta sallii moottorin pyörimisen vastapäivään samalla, kun se jätetään kytkemättä, päinvastoin ja antaa moottorin pyöriä myötäpäivään.

Nasta # 16 on PWM-tulo, jota käytetään PWM-tulon injektointiin ulkoisesta lähteestä, PWM: n käyttöjakson vaihtelu muuttaa moottorin nopeutta vastaavasti.

FR, CS-pinouteilla ei myöskään ole merkitystä tarpeiden kannalta, ja ne voidaan sen vuoksi jättää käyttämättä kaavion mukaisesti, ja päättää positiiviseen viivaan 100K-vastuksen kautta.

U, V, W-liitännät ovat moottorilähtöjä, jotka on kytkettävä vastaavaan nelikopterin BLDC 3-vaihemoottoriin.

COM-liitäntä on tarkoitettu 3-vaihemoottorin yhteisen johdon liittämiseen, jos moottorillasi ei ole yhteistä johtoa, voit yksinkertaisesti simuloida sitä kytkemällä 3 2k2-vastuksen nasta U-, W- ja W-nastaa ja liittämällä sitten niiden yhteisiin johtimiin päättyy IC: n COM-nastaan.

Kaavio esittää myös IC 555: n, joka on konfiguroitu PWM: n stabiilipiiritilassa. Tästä tulee osa piirimoduulia ja sen nastasta # 7 tuleva PWM voidaan nähdä kytkettynä DRV IC -piirin PWM-tuloon, jotta voidaan käynnistää 4 moottoria vakiona perusnopeudella ja sallia moottorin jatkuva leijuu nopeus tietyssä paikassa.

Tämä päättää pääelektroniikan piirin tai BLDC-ohjainpiirin ulos quadcopter-suunnittelusta.

Tarvitsemme neljä tällaista moduulia neljälle moottorille quadcopter-suunnittelussamme.

Tämä tarkoittaa, että 4 tällaista DRV-IC: tä yhdessä IC 555 PWM -vaiheen kanssa on liitettävä mihin tahansa nelikopterin 4 moottoriin.

Nämä moduulit varmistavat, että normaalisti kaikki 4 moottoria asetetaan ennalta määrätyllä nopeudella soveltamalla kiinteää ja identtistä PWM-signaalia kuhunkin asiaankuuluvaan DRV-ohjaimen piiriin.

Opitaan nyt, kuinka PWM: ää voidaan muuttaa kaukosäätimellä yksittäisen moottorin nopeuksien muuttamiseksi tavallisella 4-kanavaisella kaukosäätimellä.

RF-vastaanotinmoduuli (PWM-dekooderi)

Yllä oleva piiri esittää vastaanottimen kauko-ohjattavan RF-piirin, jonka oletetaan olevan neljän kopterin sisällä vastaanottamaan ulkoinen langaton PWM-data käyttäjän kauko-ohjaimen luurista ja käsittelemään sitten signaalit asianmukaisesti mukana olevien DRV-ohjainmoduulien syöttämiseksi, kuten selitetään edellinen osa.

4 lähtöä nimeltään PWM # 1…. PWM # 4 on kytkettävä DRV-IC: n PWM-nastaan ​​# 15 edellisen kaavion mukaisesti.

Nämä PWM-liitännät RF-vastaanotinyksiköstä aktivoituvat aina, kun käyttäjä painaa vastaavaa painiketta lähetinpuhelimessaan.

RF-lähettimen johdotus (PWM-kooderi)

Yllä olevassa osiossa keskustelimme Rx: stä tai etävastaanotinpiiristä ja siitä, kuinka sen 4 lähtöä on kytkettävä nelikopterimoottorin ESC-ohjainmoduuleihin.

Täällä näemme, kuinka yksinkertainen RF-lähetin on luotava ja kytkettävä PWM-piireillä PWM-datan lähettämiseksi langattomasti quadcopter-vastaanotinyksikköön siten, että yksittäisen moottorin nopeuksia ohjataan yksinkertaisesti napin painalluksella, mikä lopulta aiheuttaa quadcopter muuttaa suuntaa tai sen nopeutta käyttäjien mieltymysten mukaan.

Edellä esitetyssä piirissä on lähetinmoduulin johdotuksen yksityiskohdat. Idea näyttää melko yksinkertaiselta, päälähetinpiirin muodostaa TSW434-siru, joka lähettää koodatut PWM-signaalit ilmakehään, ja HT12E, joka tulee vastaamaan koodattujen signaalien syöttämisestä TSW-sirulle.

PWM-signaalit generoidaan 4 erillisellä IC 555 -piirivaiheella, jotka voivat olla identtisiä DRV-ohjainmoduulissa aiemmin käsitellyn kanssa.

4 IC: n PWM-sisältö voidaan nähdä päättyneenä kooderin IC HT12E vastaaviin pinouteihin neljällä erillisellä painikkeella, jotka on merkitty SW1 ---- SW4.

Kukin näistä painikkeista vastaa ja vaihtaa samaa vastaanottimen moduulin pinoutia, josta keskustelimme aiemmin ja joka ilmoitettiin PWM # 1, PWM # 2 ... ..PWM # 4.

Tarkoitus, että SW1-painikkeen painaminen voi aiheuttaa vastaanotinyksikön PWM # 1 -lähdön aktiiviseksi ja tämä kytkeytyy syöttämään vastaanotettuja dekoodattuja PWM-signaaleja lähettimestä siihen liittyvään DRV-moduuliin ja puolestaan ​​saa moottorin muuttamaan nopeutta vastaavasti.

Vastaavasti SW2,3,4-painallusta voidaan käyttää vaikuttamaan muiden 3 nelikopterimoottorin nopeuksiin käyttäjien toivomalla tavalla.

IC 555 PWM-piiri

Edellä olevassa RF-lähettimen luurissa esitetyt 4 PWM-piiriä voidaan rakentaa viittaamalla seuraavaan kaavioon, joka on täsmälleen samanlainen kuin se, joka nähtiin DRV-ohjaimen ESC-piirissä.

Muista, että 5K-potti voi olla tavallisen potin muodossa ja tätä pottia voidaan käyttää lisäksi painikkeilla eri nopeuksien valitsemiseksi vastaaville moottoreille.

Tarkoitus pitämällä valittua painiketta painettuna ja samanaikaisesti siirtämällä vastaavaa 5KPWMpotia voi saada nelikopterin lisäämään tai laskemaan nopeuttaan aiottuun suuntaan.

Vaihtoehtoisesti PWM voidaan aluksi asettaa jollekin korkeammalle tai matalammalle tasolle ja sitten vastaavaa painiketta painaa, jotta vastaava nelikopterimoottori voi saavuttaa edullisen nopeuden PWM-asetuksen mukaisesti.

Nelikopterikoneen erittely

Edellä selitetty Qiadcopter-kaukosäädinpiiri on tarkoitettu käytettäväksi vain näyttöä varten, eikä sitä voida käyttää kuormien tai kameran nostamiseen. Tämä tarkoittaa, että suunnittelussa käytettävien moottoreiden tulisi olla mieluiten matalavirtaisia.

DRV11873 IC on suunniteltu käyttämään moottoreita, joiden nimellisjännite on 15 V, 1,5 ampeeria tai noin 20 watin moottori ... joten mitä tahansa kolmivaiheista BLDC-moottoria, jonka teho on 15-30 wattia, voidaan käyttää tähän tarkoitukseen.

Tämän nelikopterikokoonpanon akku voi olla mikä tahansa 12 V: n Lipo pr Li-ion -akku, joka pystyy syöttämään 15 V: n huippua 1,5 ampeerin jatkuvalla virralla.

Tekniset tiedot

1306N harjaton etumatkan miniatyyri DC-moottori

Tyyppi: Mikromoottori

Rakenne: Pysyvä magneetti

Kommutaatio: Harjaton

Nopeus (RPM): 2200 rpm / v

Jatkuva virta (A): 1,5 ~ 2,6A

Jännite (V): 7,4 ~ 11,1 V

pienikokoinen tasavirtamoottori: AX-1306N

paino: 8g

akselin halkaisija: 1,5 mm

Akku LI-PO: 2-3 s

käyttövirta: 1,5 ~ 2,6A

suurin hyötysuhde: 67%




Pari: Sensoriton BLDC-moottorin ohjainpiiri Seuraava: Lämmittimen ohjainpiiri painikkeilla