RC Uçuş Veri Kaydedici/Kara Kutu: 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu talimatta, RC araçları, özellikle RC uçakları için arduino tabanlı bir dövüş veri kaydedici oluşturacağım. Verileri kaydetmek için bir arduino pro mini'ye bağlı bir UBlox Neo 6m GPS modülü ve bir SD kart kalkanı kullanacağım. Bu proje, diğer şeylerin yanı sıra Enlem, Boylam, Hız, Rakım ve Akü voltajını kaydedecek. Bu veriler, Google Earth Pro kullanılarak daha iyi görüntüleme deneyimi için zenginleştirilecektir.

Adım 1: Araçlar ve Parçalar

Parçalar

• Ublox NEO 6m GPS modülü: ebay/amazon
• Mikro SD kart modülü: ebay/amazon
• Mikro SD kart (yüksek hız veya kapasite gerekli değildir): amazon
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• FTDI programcısı ve ilgili kablo: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• Bağlantı kablosu: ebay/amazon
• Başlık pinleri: ebay/amazon
• Doğrultucu diyot: ebay/amazon
• 2x 1K ohm direnç: ebay/amazon
• 1500 mikron karton

Aletler

• Havya ve lehim
• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• Dizüstü veya bilgisayar
• Multimetre (kesinlikle gerekli değil ama inanılmaz derecede faydalı)
• Yardım eden eller(yine gerekli değil ama faydalı)
• zanaat bıçağı

İsteğe bağlı

• Prototipleme için kullanılan öğeler gerekli değil ama çok yardımcı oluyor
• ekmek tahtası
• Arduino Uno
• Jumper Telleri

Adım 2: Teori ve Şematik

Cihazın beyni Arduino pro mini'dir, RC araçlardan (benim durumumda bir uçak) güç alır Li-Po pil balans portu. Bunu 2 saniyelik bir pil için ayarladım, ancak bu, diğer pil boyutlarına uyacak şekilde kolayca değiştirilebilir.

Bu parça tamamlanmadı Kontrol yüzeyi okuması tamamlandığında bu talimatı güncelleyeceğim

Servo1 uçaklarımın elevon motoru, servo 2 ise uçuş kontrol servo çıkışım olacak

GPS modülü, GPS uydularından NMEA dizileri biçiminde veri alıyor. Bu dizi, konum bilgilerini içerir, ancak aynı zamanda tam zamanı, hızı, yönü, yüksekliği ve diğer birçok yararlı veriyi içerir. Bir dize alındığında, bu proje için yararlı olan bilgiler TinyGPS kod kitaplığı kullanılarak ayıklanır.

Bu veriler akü voltajı ve elevon konumu ile birlikte 1Hz hızında SD karta yazılacaktır. Bu veriler CSV(virgülle ayrılmış değer) biçiminde yazılmıştır ve bir uçuş yolu çizmek için google maps kullanılarak yorumlanacaktır.

Adım 3: Prototipleme

NOT: GPS modülü bağlantıları yukarıda gösterilmemiştir. GPS şu şekilde bağlanır:

GND'den Arduino'ya toprak

VCC'den Arduino'ya 5V

RX - Arduino dijital pin 3

TX'den Arduino'ya dijital pin 2

Tüm bileşenlerin doğru çalıştığını test etmek için, her şeyi bir devre tahtasına yerleştirerek başlamak en iyisidir, çünkü yalnızca her şey bir araya getirildikten sonra kusurlu bir parçanız olduğunu öğrenmek istemezsiniz. Gerekli olacak ek kod kitaplığı TinyGPS kitaplığıdır, bağlantı aşağıda bulunabilir.

küçük gps

Aşağıdaki voltaj test cihazı kodu sadece voltaj ölçüm devresini test eder. Arduino'nun doğru voltajı okuması için ayar değerinin değiştirilmesi gerekir.

Dosyalar kodu, her ikisinin de doğru okuduğundan ve yazdığından emin olmak için SD kart modülünü ve mikro SD kartı test etmek için kullanılır.

gpsTest kodu, gps'in doğru verileri aldığından ve doğru yapılandırıldığından emin olmak için kullanılır. Bu kod, enlem, boylam ve diğer canlı verilerinizi çıkaracaktır.

Tüm bu parçalar birlikte doğru şekilde çalışıyorsa, bir sonraki adıma geçebilirsiniz.

Adım 4: Lehimleme ve Kablolama

Herhangi bir lehimleme veya kablolama yapmadan önce, tüm bileşenlerinizi bir karton parçası üzerine yerleştirin ve bileşenlerin dış boyutlarına kesin. Bu, tüm parçalarınız için montaj plakanız olacak.

Ağırlık ve boyut öncelikler olduğundan, levhayı mümkün olan en küçük boyuta keserek devre kartını yapın. Başlık pimlerini kesilmiş perfboardun kenarı boyunca yerinde lehimleyin, burası pil balans portunun ve gelecekte kontrol yüzeyi servo ve uçuş kontrolörünün bağlanacağı yerdir. 2 1k Ohm dirençleri ve doğrultucu diyotu devre şemasına göre yerinde lehimleyin.

Mikro SD kart modülünü devre şemasına göre arduino'nun pinlerine lehimleyiniz, bağlantıları AWG 24 teli kullanarak yapınız.

Perfboard ile arduino arasındaki bağlantıları tekrar devre şemasına göre ve aynı tipten daha fazla kablo kullanarak yapın.

NOT: GPS, elektrostatik duyarlı bir cihazdır, lehimleme yaparken dikkatli olun ve bağlantı yaparken hiçbir kablodan kesinlikle akım geçmesin

GPS modüllerinin pinlerini arduino üzerindeki ilgili pinlere yaklaşık 3-4 cm (1-1,5 inç) uzunluğunda kablo kullanarak lehimleyin, bu GPS modülüne arka kartın diğer tarafına katlanması için yeterli gevşeklik sağlar.

Her şeyin doğru şekilde kablolandığından emin olmak için tüm bağlantıların sürekliliğini kontrol edin ve iki kez kontrol edin.

Sıcak tutkal kullanarak SD kart modülünü, Arduino Pro Mini'yi ve size özel perfboard'u kartonun bir tarafına ve GPS modülünü ve anteni diğer tarafına monte edin.

Tüm parçayı doğru şekilde bağladıktan ve kartona monte ettikten sonra, koda geçme zamanı.

Adım 5: Kod

Bu, son cihazda çalışan koddur. Bu kod çalışırken GPS modülündeki LED, gps'in 3'ten fazla uydu ile bir düzeltme yaptığı anda yanıp sönmeye başlayacaktır. Arduino kartındaki LED, CSV dosyasının başarıyla oluşturulduğunu göstermek için arduino başladığında bir kez yanıp sönecek ve ardından mikro SD karta başarılı bir şekilde yazıldığında GPS LED'i ile zamanında yanıp sönecektir. Mikro SD kartın LED'i yeniden başlatılamıyorsa ve büyük olasılıkla kablolamanızda veya mikro SD kartınızda bir sorun var demektir.

Bu kod, program her çalıştırıldığında yeni bir CSV dosyası oluşturur, bunlar "flightxx" olarak etiketlenir; burada xx, program her çalıştırıldığında artan 00 ile 99 arasında bir sayıdır.

Elektronik tablodaki geçerli saat alanının doğru olmasını sağlamak için UTC'yi (Koordineli Evrensel Saat) sizin için doğru saat dilimine dönüştürmeniz gerekir. Benim için değer UTC +2.0, çünkü bulunduğum saat dilimi bu ama bu, "zaman dilimi" kayan nokta değiştirilerek kodda değiştirilebilir.

Adım 6: Test Etme, Test Etme, Test Etme

Şimdiye kadar çalışan bir sisteminiz olmalı, test etme zamanı geldi, her şeyin beklendiği gibi çalıştığından emin olun.

Her şey çalıştığında ve elektronik tabloda herhangi bir ince ayar yapma zamanının doğru olduğu görünen bir çıktı alıyorsunuz. Örneğin, cihazı ilk başta uçağımın altına kablo bağlarıyla monte etmiştim ama biraz araştırmadan sonra bunun, herhangi bir zamanda görebilen GPS uydularının miktarını yaklaşık %40 oranında azalttığını anladım.

Sisteminizi test edin, her şeyin çalıştığından emin olun ve gerektiğinde iyileştirin.

7. Adım: Verilerinizi Zenginleştirme

Artık güvenilir bir sisteme sahip olduğunuza göre, bu verileri daha okunaklı bir şekilde nasıl görüntüleyeceğinizi bulmanın zamanı geldi. Herhangi bir anda tam hızı istiyorsanız veya belirli bir eylemi gerçekleştirdiğinizde aracınızın nasıl davrandığını tam olarak kontrol etmek istiyorsanız, ancak tüm bir uçuşu bir harita üzerinde çizmek veya her bir veri noktasını görmek istiyorsanız, elektronik tablo iyidir. daha okunabilir bir şekilde, veri zenginleştirmenin yararlı olduğu yer burasıdır

Verilerimizi daha okunaklı bir şekilde görüntülemek için google earth pro kullanacağız, buraya tıklayıp indirebilirsiniz.

Artık CSV dosyasını, GPS görselleştiricisi kullanılarak google earth tarafından daha kolay okunabilen bir GPX dosyasına dönüştürmeniz gerekiyor. GPX çıktısını seçin, CSV dosyanızı yükleyin ve dönüştürülen dosyayı indirin. Ardından GPX dosyasını google earth'de açın ve tüm verileri otomatik olarak içe aktarmalı ve güzel bir uçuş yoluna yerleştirmelidir. Bu aynı zamanda herhangi bir zamanda başlık gibi ek bilgileri de içerir.

NOT: Tam konumumu açıklamak istemediğim için fotoğraflardan en uzun verileri kaldırdım

8. Adım: Sonuç ve Olası İyileştirmeler

Sonuç olarak, bu projenin nasıl sonuçlandığından çok mutluyum. Tüm uçuşlarımdan veri almaktan keyif alıyorum. ancak üzerinde çalışmak istediğim birkaç şey var.

En açık şekilde, kontrol yüzeylerinin tam konumunu okuyabilmek istiyorum. Bunun için donanımın çoğuna sahibim ama kodda kullanımını etkinleştirmem gerekiyor. Hala üstesinden gelinmesi gereken bazı teknik zorluklar var.

Şu anda gps yükseklik verileri eğitimli bir tahminden çok daha fazla görünmediğinden, daha doğru yükseklik verileri için bir barometre eklemek istiyorum.

Üç eksenli bir ivmeölçer eklemenin harika olacağını düşünüyorum, böylece herhangi bir zamanda uçağın ne kadar g-kuvvetine dayandığını tam olarak görebilirdim.

Belki bir tür mahfaza oluşturun. Şu anda açıkta kalan bileşenler ve kablolama ile çok zarif veya sağlam değil.

Tasarımda herhangi bir iyileştirme veya değişiklik yaparsanız lütfen bana bildirin, bunları görmeyi çok isterim.