Comment construire un drone Rc et l'émetteur à l'aide d'Arduino : 11 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Faire un drone est une tâche simple de nos jours, mais cela vous coûtera cher. Je vais donc vous dire comment construire un drone à l'aide d'arduino à faible coût. Je vais également vous dire comment construire l'émetteur de drone Aussi, ce drone est entièrement fait maison. Vous n'avez pas besoin d'acheter de cartes de contrôleur de vol ou d'émetteurs.

Fournitures

Nous avons besoin de ces éléments pour fabriquer le drone,

• Pour le drone-

  1. Cadre– La «colonne vertébrale» du quadcopter. Le cadre est ce qui maintient toutes les pièces de l'hélicoptère ensemble. Il doit être solide, mais d'un autre côté, il doit aussi être léger pour que les moteurs et les batteries n'aient pas de mal à le maintenir en l'air.
  2. Moteurs– La poussée qui permet au Quadcopter de décoller est fournie par des moteurs à courant continu sans balais et chacun d'eux est contrôlé séparément par un contrôleur de vitesse électronique ou ESC.
  3. ESC - Electronic Speed Controller est comme un nerf qui transmet les informations de mouvement du cerveau (contrôleur de vol) aux muscles des bras ou des jambes (moteurs). Il régule la puissance des moteurs, ce qui détermine les changements de vitesse et de direction du quad.
  4. Hélices – Selon le type de quad, vous pouvez utiliser des accessoires de 9 à 10 ou 11 pouces (pour les vols de photographie aérienne stables) ou des accessoires de course de 5 pouces pour moins de poussée mais plus de vitesse.
  5. Batterie – En fonction du niveau de tension maximum de votre configuration, vous pouvez choisir parmi des batteries 2S, 3S, 4S ou même 5S. Mais, la norme pour un quad qui est prévu pour être utilisé pour le tournage aérien (juste un exemple), vous aurez besoin d'une batterie 11,4 V 3S. Vous pouvez opter pour le 22,8 V 4S si vous construisez un quad de course et que vous souhaitez que les moteurs tournent beaucoup plus rapidement.
  6. Carte Arduino (Nano)
  7. IMU (MPU 6050) - Une carte qui est essentiellement (selon votre choix) une somme de divers capteurs qui aident votre quad à savoir où il se trouve et comment se mettre à niveau.

• Pour l'émetteur-

  1. Module émetteur-récepteur NRF24L01
  2. NRF24L01 + PA + LNA
  3. Potentiomètre
  4. Servomoteur
  5. Interrupteur à bascule
  6. Manette
  7. Arduino Pro Mini

Étape 1: SCHÉMAS

C'est le plan principal de votre opération.

Comment connecter les ESC:

• Broche de signal ESC 1 – D3
• Broche de signal ESC 3 – D9
• Broche de signal ESC 2 – D10
• Broche de signal ESC 4 – D11

Comment connecter le module Bluetooth:

• Tx – Rx
• Rx – Tx

Comment connecter le MPU-6050:

• SDA – A4
• SCL – A5

Comment connecter l'indicateur LED:

Jambe d'anode LED – D8

Comment connecter le récepteur:

• Accélérateur – 2Elerons – D4
• Ailerons – D5
• Gouvernail – D6
• AUX 1 – D7 Vous avez besoin que le MPU-6050, le module Bluetooth, le récepteur et les contrôleurs soient mis à la terre. Et, pour ce faire, vous devez connecter toutes les broches GND à la broche Arduino GND.

Étape 2: SOUDEZ TOUT ENSEMBLE

• La première chose à faire est de prendre les connecteurs femelles et de les souder à la carte prototype. Cela abritera votre carte Arduino.
• Soudez-les en plein centre afin qu'il y ait de la place pour le reste des en-têtes pour le MPU, le module Bluetooth, le récepteur et les ESC, et laissez de la place pour certains capteurs supplémentaires que vous pourriez décider d'ajouter à l'avenir.

• L'étape suivante consiste à souder les en-têtes mâles du récepteur et de l'ESC directement à partir des en-têtes femelles Arduino. Le nombre de rangées d'en-têtes ESC mâles que vous aurez dépend du nombre de moteurs que votre drone aura. Dans notre cas, nous construisons un quadricoptère, ce qui signifie qu'il y aura 4 rotors et un ESC pour chacun. Cela signifie en outre 4 rangées avec chacune 3 en-têtes mâles. Le premier en-tête de la première rangée sera utilisé pour le signal PID, le second pour le 5V (cependant, cela dépend de vos ESC ayant une broche 5V ou non, sinon, vous laisserez ces en-têtes vides), et le troisième l'en-tête sera pour le GND.

  Lorsque la partie soudure des ESC est terminée, vous pouvez passer à la partie soudure des en-têtes du récepteur. Dans la plupart des cas, un quad dispose de 4 canaux. Ce sont les gaz, le tangage, le lacet et le roulis. Le canal libre restant (le cinquième) est utilisé pour les changements de mode de vol (le canal auxiliaire). Cela signifie que vous devrez souder des embases mâles en 5 rangées. Et, chacun sauf un aura un en-tête, alors qu'une seule de ces lignes a besoin de 3 en-têtes d'affilée.

• tous les motifs étaient connectés aux motifs Arduino. Cela inclut toutes les masses ESC, la masse du récepteur (en-tête du signal d'accélérateur complètement à droite) et le module Bluetooth et les masses MPU.
• Ensuite, vous devez suivre les schémas et les connexions que nous avons expliquées ci-dessus. Par exemple, le MPU (SDA – A4 et SCL – A5), et pour Bluetooth (TX – TX et RX – RX) d'Arduino. Après cela, suivez simplement les connexions telles que nous les avons écrites: broches de signal d'ESC1, ESC2… à D3, D10… d'Arduino. Ensuite, le signal du récepteur épingle Pitch – D2, Roll – D4… et ainsi de suite. De plus, vous devez connecter le fil long de la LED (borne positive) à la broche Arduino D8, ainsi qu'ajouter la résistance de 330 ohms entre la terre d'Arduino et le fil court de la LED (borne négative). La dernière chose à faire est de fournir une connexion à une source d'alimentation 5V. Et, pour cela, vous devez connecter en parallèle le fil noir (masse de la batterie) à la masse de tous vos composants, et le fil rouge à Arduino, MPU et module Bluetooth, broches 5V. Maintenant, le MPU 6050 doit être soudé aux embases mâles à celles que vous prévoyez d'utiliser. Après cela, tournez la carte à 180 degrés et connectez tous vos composants aux en-têtes respectifs sur la carte prototype.
• Mettez-le sous tension et votre Arduino est prêt à ajouter des codes via un ordinateur !

Étape 3: COMMENT PROGRAMMER VOTRE CONTRLEUR DE VOL ARDUINO

1. Tout d'abord, vous devez télécharger le MultiWii 2.4. Ensuite, extrayez-le.
2. Entrez dans le dossier MultiWii, recherchez l'icône MultiWii et exécutez-le
3. Utilisez l'IDE Arduino pour trouver le "Fichier Arduino" ou le fichier Multiwii avec ".ino". Tout "fichier CPP" ou "fichier H" sont les fichiers de support pour notre code Multiwii, donc ne les ouvrez pas. Utilisez simplement le fichier Multiwii.ino.
4. Lorsque vous ouvrez le fichier, vous trouverez de nombreux onglets Alarms.cpp, Alarms.h, EEPROM.cpp, EEPROM.h et bien d'autres. Trouvez le "config.h"
5. Faites défiler jusqu'à ce que vous trouviez « Le type de multi-coptère », puis en supprimant le « // » que vous marquez est tel que défini et en cours d'exécution. Quad X car nous supposons que vous utilisez la configuration de rotor « X » sur votre quad.
6. Faites maintenant défiler vers le bas et recherchez "Cartes IMU combinées" et activez le type de carte Gyro+Acc que vous utilisez. Dans notre cas, nous avons utilisé le GY-521, nous avons donc activé cette option.
7. Si vous décidez d'ajouter d'autres capteurs comme un baromètre ou un capteur à ultrasons, il vous suffit de les "activer" ici et ils fonctionneront.
8. Vient ensuite le "Buzzer pin", Là, vous devez activer les options de l'indicateur de vol (les 3 premiers)
9. Débranchez la carte Arduino du contrôleur de vol, puis connectez-la à votre ordinateur via USB. Une fois sorti du FC et connecté à votre ordinateur, vous trouverez TOOLS et sélectionnerez le type de votre carte Arduino (dans notre cas Arduino Nano).
10. Recherchez maintenant « Serial Port » et activez le port COM auquel l'Arduino Nano est connecté (notre cas, COM3). Enfin, cliquez sur la flèche et téléchargez le code, puis attendez que le code soit transféré.
11. Une fois le téléchargement terminé, décrochez l'Arduino de l'USB, insérez-le à sa place dans la carte FC et connectez une batterie 5V pour que l'ensemble du FC soit alimenté, puis attendez que la LED de l'Arduino soit rouge. Cela signifie qu'il a fini de démarrer et que vous pouvez le reconnecter à votre ordinateur. Maintenant, recherchez le dossier Multiwii 2.4, puis le MultiwiiConfig, et localisez le dossier compatible avec votre système d'exploitation. Dans notre cas, il s'agit de « application.windows64 ».
12. Lancez maintenant l'application MultiwiiConfEt c'est tout ! Vous remarquerez immédiatement comment vous déplacez le FC, les valeurs des données de l'accéléromètre et du gyroscope à l'écran. L'orientation de votre FC est affichée en bas. Dans cette interface, vous pouvez modifier les valeurs PID et affiner votre quad pour correspondent à vos préférences personnelles. Et, vous pouvez également affecter les modes de vol à certaines positions de commutateur auxiliaire dans cette interface. Il ne vous reste plus qu'à trouver une place pour votre Arduino FC sur le cadre et il est prêt à décoller.

Étape 4: cadre

Maintenant, vous devez régler toutes les pièces sur le cadre. Vous pouvez acheter un cadre ou en fabriquer un à la maison

Étape 5: Assemblage des moteurs et des contrôleurs de vitesse

• Vous devez d'abord percer les trous dans le cadre pour les moteurs, en fonction de la distance entre les trous de vis sur les moteurs. Il serait bon de faire un autre trou qui permettra au clip et à l'arbre du moteur de se déplacer librement.
• Il est recommandé de connecter les contrôleurs de vitesse sur la face inférieure du cadre pour plusieurs raisons qui impliquent la fonctionnalité du drone. Ces raisons, entre autres, incluent le fait qu'il « déchargera » la partie supérieure du drone où d'autres composants devraient être ajoutés.

Étape 6: Ajout du contrôleur de vol et de la batterie

• Assemblez maintenant notre contrôleur de vol fait maison (récepteur arduino) au centre du cadre du drone.
• Il est recommandé de mettre un petit morceau d'éponge sur le dessous du contrôleur de vol car il absorbe et réduit les vibrations des moteurs. Ainsi, votre drone sera plus stable en vol, et la stabilité est la clé pour piloter un drone.
• Ajoutez maintenant la batterie lipo au bas du cadre et assurez-vous que le drone est équilibré au centre.
• maintenant votre drone est prêt à décoller

Étape 7: fabrication de l'émetteur

• La communication radio de ce contrôleur est basée sur le module émetteur-récepteur NRF24L01 qui, s'il est utilisé avec une antenne amplifiée, peut avoir une portée stable jusqu'à 700 mètres dans un espace ouvert. Il dispose de 14 canaux, dont 6 entrées analogiques et 8 entrées numériques.
• Il dispose de deux joysticks, de deux potentiomètres, de deux interrupteurs à bascule, de six boutons et en plus d'une unité de mesure interne composée d'un accéléromètre et d'un gyroscope qui peut également être utilisé pour contrôler des choses en déplaçant ou en inclinant simplement le contrôleur.

Étape 8: Schéma de circuit

• Le cerveau de ce contrôleur RC est un Arduino Pro Mini qui est alimenté par 2 batteries LiPo produisant environ 7,4 volts. Nous pouvons les connecter directement à la broche RAW du Pro Mini qui possède un régulateur de tension qui réduit la tension à 5V. Notez qu'il existe deux versions de l'Arduino Pro Mini, comme celle que j'ai qui fonctionne à 5V et l'autre à 3,3V.
• D'autre part, le module NRF24L01 a strictement besoin de 3,3V et il est recommandé de provenir d'une source dédiée. Par conséquent, nous devons utiliser un régulateur de tension de 3,3 V qui est connecté aux batteries et convertir les 7,4 V en 3,3 V. Nous devons également utiliser un condensateur de découplage juste à côté du module afin de maintenir la tension plus stable, ainsi la communication radio sera également plus stable. Le module NRF24L01 communique avec l'Arduino en utilisant le protocole SPI, tandis que le module accéléromètre et gyroscope MPU6050 utilise le protocole I2C.
• Vous devez souder toutes les pièces ensemble selon le schéma. Vous pouvez concevoir et imprimer un circuit qui le rend plus facile.

Étape 9: Codage de l'émetteur

• Pour programmer une carte Pro Mini, nous avons besoin d'une interface USB vers série UART qui peut être connectée à l'en-tête de programmation situé sur le dessus de notre contrôleur.
• Ensuite, dans le menu des outils Arduino IDE, nous devons sélectionner la carte Arduino Pro ou Pro Mini, sélectionner la version appropriée du processeur, sélectionner le port et sélectionner la méthode de programmation sur "USBasp".
• Voici le code Arduino complet pour ce transmetteur DIY Arduino RC
• Téléchargez-le sur l'arduino pro mini.

Étape 10: Codage du récepteur

• Voici un simple code de récepteur où nous recevrons les données et les imprimerons simplement sur le moniteur série afin que nous sachions que la communication fonctionne correctement. Encore une fois, nous devons inclure la bibliothèque RF24 et définir les objets et la structure de la même manière que dans le code de l'émetteur. Dans la section de configuration lors de la définition de la communication radio, nous devons utiliser les mêmes paramètres que l'émetteur et définir le module comme récepteur à l'aide de la fonction radio.startListening().
• Téléchargez-le sur le récepteur

Étape 11: Décollage du drone

• Tout d'abord, positionnez votre drone au sol et préparez-le à fonctionner. Prenez votre contrôleur de vol, puis commencez votre premier vol avec précaution et en toute sécurité.
• Cependant, il est fortement recommandé d'accélérer lentement le drone. De plus, pour la première fois, assurez-vous de le faire voler à une altitude inférieure.
• J'espère que cet article vous aidera à construire votre drone maison.
• N'oubliez pas d'aimer et de laisser un commentaire.