Perakam Data Penerbangan RC / Kotak Hitam: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Dalam instruksional ini, saya akan membina alat perakam data pertarungan berasaskan arduino untuk kenderaan RC, khususnya pesawat terbang RC. Saya akan menggunakan modul GPS UBlox Neo 6m yang disambungkan ke arduino pro mini dan pelindung kad SD untuk merakam data. Projek ini akan merakam voltan Lintang, Bujur, Kelajuan, Ketinggian dan Bateri antara lain. Data ini akan diperkaya untuk pengalaman menonton yang lebih baik menggunakan Google Earth Pro.

Langkah 1: Alat dan Bahagian

Bahagian

• Modul GPS Ublox NEO 6m: ebay / amazon
• Modul kad SD mikro: ebay / amazon
• Kad SD mikro (kelajuan tinggi atau kapasiti tidak diperlukan): amazon
• Arduino pro mini: ebay / amazon
• Pengaturcara FTDI dan kabel yang sesuai: ebay / amazon
• Perfboard: ebay / amazon
• Kawat cangkuk: ebay / amazon
• Pin pengepala: ebay / amazon
• Diod penerus: ebay / amazon
• Perintang 2x 1K ohm: ebay / amazon
• Kadbod 1500 mikron

Alat

• Soldering Iron dan solder
• Pistol gam panas
• Komputer riba atau komputer
• Multimeter (tidak semestinya diperlukan tetapi sangat membantu)
• Menolong tangan (sekali lagi tidak perlu tetapi bermanfaat)
• Pisau kraf

Pilihan

• Item yang digunakan untuk membuat prototaip tidak perlu tetapi sangat membantu
• Papan roti
• Arduino Uno
• Wayar Pelompat

Langkah 2: Teori dan Skematik

Otak peranti adalah Arduino pro mini, ia digerakkan dari kenderaan RC (dalam kes saya sebuah kapal terbang) port keseimbangan bateri Li-Po. Saya telah menyediakan ini untuk bateri 2s tetapi ini boleh diubah dengan mudah untuk menampung saiz bateri yang lain.

Ini adalah bahagian yang tidak lengkap Saya akan mengemas kini arahan ini apabila bacaan permukaan kawalan selesai

Servo1 akan menjadi motor elevon pesawat saya sementara servo 2 akan menjadi output servo pengawal penerbangan saya

Modul GPS menerima data dari satelit GPS dalam bentuk rentetan NMEA. Rentetan ini mengandungi maklumat lokasi tetapi juga tepat waktu, kelajuan, arah, ketinggian dan banyak data berguna lain. Setelah rentetan diterima maklumat yang berguna untuk projek ini diekstrak menggunakan pustaka kod TinyGPS.

Data ini bersamaan dengan voltan bateri dan kedudukan ketinggian akan ditulis ke kad SD pada kadar 1Hz. Data ini ditulis dalam format CSV (nilai dipisahkan koma) dan akan ditafsirkan menggunakan peta google untuk merancang jalan penerbangan.

Langkah 3: Prototaip

CATATAN: Sambungan modul GPS tidak ditunjukkan di atas. GPS berwayar seperti berikut:

GND ke tanah Arduino

VCC ke Arduino 5V

RX ke pin digital Arduino 3

TX ke pin digital Arduino 2

Untuk menguji bahawa semua komponen berfungsi dengan betul, sebaiknya mulakan dengan meletakkan semuanya di papan roti kerana anda tidak mahu mengetahui hanya setelah semuanya disatukan bahawa anda mempunyai bahagian yang rosak. Perpustakaan kod tambahan yang diperlukan adalah pustaka TinyGPS yang terdapat di pautan di bawah.

gps kecil

Kod penguji voltan di bawah hanya menguji litar pengukur voltan. Nilai pelarasan perlu diubah agar arduino membaca voltan yang betul.

Kod Fail digunakan untuk menguji modul kad SD dan kad mikro SD untuk memastikan kedua-duanya membaca dan menulis dengan betul.

Kod gpsTest digunakan digunakan untuk memastikan bahawa gps menerima data yang betul dan dikonfigurasi dengan betul. Kod ini akan menghasilkan data lintang, garis bujur dan data langsung anda yang lain.

Sekiranya semua bahagian ini berfungsi sama dengan betul maka anda boleh meneruskan ke langkah seterusnya.

Langkah 4: Pematerian dan Pendawaian

Sebelum melakukan pematerian atau pendawaian, letakkan semua komponen anda pada sekeping kadbod dan potong ke dimensi luar komponen. Ini akan menjadi pelat pemasangan anda untuk semua kepingan anda.

Jadikan papan litar dengan memotong papan wangi ke ukuran terkecil mungkin kerana berat dan ukuran adalah keutamaan. Selesaikan pin header di tempat di sepanjang tepi papan pemotong, di sinilah port keseimbangan bateri dan di masa depan servo permukaan kawalan dan pengawal penerbangan akan bersambung. Selesaikan perintang 2 1k Ohm dan diod penerus di tempatnya mengikut rajah litar.

Memasukkan modul kad SD mikro ke pin arduino mengikut gambarajah litar membuat sambungan menggunakan wayar AWG 24.

Buat sambungan antara papan wangi dan arduino sekali lagi mengikut gambarajah litar dan gunakan lebih banyak jenis wayar yang sama.

CATATAN: GPS adalah peranti sensitif elektrostatik berhati-hati semasa memateri dan tidak pernah mengalirkan arus melalui wayar semasa membuat sambungan

Memasukkan pin modul GPS ke pin yang sesuai pada arduino dengan menggunakan panjang wayar 3-4cm (1-1.5in) wayar ini memberikan modul GPS cukup kendur untuk melipat ke sisi lain kad sokongan.

Periksa dan periksa kesinambungan untuk semua sambungan untuk memastikan bahawa semuanya disambungkan dengan betul.

Menggunakan lem panas memasang modul kad SD, The Arduino Pro Mini dan papan serpihan khas anda di satu sisi kadbod dan modul GPS dan antena di sisi lain.

Sebaik sahaja anda memasang semua bahagian dengan betul dan dipasang ke kadbod masanya untuk beralih ke kod.

Langkah 5: Kod

Ini adalah kod yang terdapat pada peranti terakhir. Semasa kod ini menjalankan modul LED pada GPS akan mula berkelip sebaik sahaja gps diperbaiki dengan lebih dari 3 satelit. LED di papan arduino akan berkedip sebaik sahaja arduino bermula untuk menunjukkan bahawa fail CSV telah berjaya dibuat dan kemudian ia akan berkelip tepat pada waktunya dengan LED GPS apabila berjaya ditulis ke kad micro SD. Sekiranya LED kad mikro SD tidak dapat dimulakan dan kemungkinan besar terdapat masalah dengan pendawaian atau kad SD mikro anda.

Kod ini akan membuat fail CSV baru setiap kali program dijalankan, mereka akan diberi label "flightxx" di mana xx adalah nombor antara 00 dan 99 yang meningkat setiap kali program dijalankan.

Untuk memastikan bidang waktu semasa di spreadsheet betul, anda perlu menukar UTC (Coordinated Universal Time) ke zon waktu yang betul untuk anda. Bagi saya nilainya adalah UTC +2.0 kerana itu adalah zon waktu di mana saya berada tetapi ini boleh diubah dalam kod dengan mengubah pengapungan "zon waktu".

Langkah 6: Menguji, Menguji, Menguji

Sekarang anda harus mempunyai sistem kerja, sudah waktunya untuk mengujinya, pastikan semuanya berfungsi seperti yang diharapkan.

Setelah semuanya berfungsi dan anda mendapat output pada hamparan yang nampaknya tepat waktunya untuk membuat penyesuaian yang baik. Sebagai contoh, pada awalnya saya memasang peranti ke bahagian bawah pesawat dengan ikatan kabel tetapi setelah beberapa siasatan, saya dapati bahawa jumlah satelit GPS dapat dilihat pada satu masa sekitar 40%.

Uji sistem anda untuk memastikan semuanya berfungsi dan perbaiki jika perlu.

Langkah 7: Memperkayakan Data Anda

Sekarang anda mempunyai sistem yang boleh dipercayai, inilah masanya untuk mengetahui cara memaparkan data tersebut dengan cara yang lebih mudah dibaca. Spreadsheet baik jika anda mahukan kelajuan yang tepat pada satu masa atau jika anda ingin memeriksa dengan tepat bagaimana kelakuan kenderaan anda ketika anda melakukan tindakan tertentu tetapi bagaimana jika anda ingin merancang keseluruhan penerbangan di peta atau melihat setiap titik data dengan cara yang lebih mudah dibaca inilah pengayaan data sangat membantu

Untuk melihat data kami dengan cara yang lebih mudah dibaca, kami akan menggunakan google earth pro, anda boleh klik di sini untuk pergi dan memuat turunnya.

Sekarang anda harus menukar fail CSV menjadi fail GPX yang dapat dibaca dengan lebih mudah oleh google earth menggunakan visualizer GPS. Pilih output GPX, muat naik fail CSV anda dan muat turun fail yang ditukar. Kemudian buka fail GPX di google earth dan secara automatik ia akan mengimport dan memplot semua data ke jalur penerbangan yang bagus. Ini juga mengandungi maklumat tambahan seperti tajuk pada bila-bila masa.

CATATAN: Saya telah membuang data lat dan panjang dari foto kerana saya tidak mahu mendedahkan lokasi sebenar saya

Langkah 8: Kesimpulan dan Penambahbaikan Yang Pasti

Oleh itu, saya sangat gembira dengan bagaimana projek ini dihasilkan. Saya menikmati data dari semua penerbangan saya. namun ada beberapa perkara yang ingin saya jalankan.

Paling jelas saya mahu dapat membaca kedudukan permukaan kawalan yang tepat. Saya mempunyai sebahagian besar perkakasan untuk ini tetapi saya perlu membenarkan penggunaannya dalam kod. Masih ada beberapa cabaran teknikal yang harus diatasi.

Saya juga ingin menambahkan barometer untuk data ketinggian yang lebih tepat, kerana pada masa ini data ketinggian gps nampaknya tidak lebih daripada tekaan yang terdidik.

Saya fikir bahawa menambah akselerometer tiga paksi akan menjadi sejuk sehingga saya dapat melihat dengan tepat berapa daya g-pesawat yang bertahan pada bila-bila masa.

Mungkin membuat kepungan semacam. Pada masa ini dengan komponen yang terdedah dan pendawaiannya tidak terlalu elegan atau kuat.

Tolong beritahu saya jika anda membuat penambahbaikan atau pengubahsuaian pada reka bentuk yang saya ingin melihatnya.