Faire et voler un avion contrôlé par téléphone intelligent pas cher : 8 étapes

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

Avez-vous déjà rêvé de construire un avion volant de parc télécommandé bricolage à moins de 15 $ qui se contrôle par votre téléphone portable (application Android via WiFi) et vous donne une dose quotidienne d'adrénaline de 15 minutes (temps de vol d'environ 15 minutes) ? que cette instructable est pour vous les gars.. Cet avion est très stable et lent vol, il est donc très facile pour même les enfants de le piloter.

En parlant de portée de l'avion… J'ai une portée LOS d'environ 70 mètres en utilisant mon mobile Moto G5S agissant comme point d'accès WiFi et télécommande. Plus de RSSI en temps réel affiché sur l'application Android et si l'avion est sur le point de sortir de la plage (RSSI tombe en dessous de -85 dBm), alors le téléphone mobile commence à vibrer. Si l'avion sort de la portée du point d'accès Wi-Fi, le moteur s'arrête pour permettre un atterrissage en toute sécurité. De plus, la tension de la batterie est affichée sur l'application Android et si la tension de la batterie tombe en dessous de 3,7 V, le téléphone portable commence à vibrer pour fournir un retour au pilote pour atterrir l'avion avant que la batterie ne soit complètement déchargée. L'avion est entièrement contrôlé par les gestes si vous inclinez le téléphone portable à gauche que l'avion tourne à gauche et à l'opposé pour tourner à droite. Donc, ici, je partage les instructions de construction étape par étape de mon petit avion contrôlé par WiFi basé sur ESP8266. Le temps de construction requis pour cet avion est d'environ 5 à 6 heures et nécessite des compétences de base en soudure, un peu de connaissances en programmation d'ESP8266 à l'aide d'Arduino IDE et avoir une tasse de café chaud ou de bière fraîche sera génial:).

Étape 1: Étape 1: Liste des composants et des outils

Pièces électroniques: Si vous êtes amateur d'électronique, vous trouverez la plupart des pièces répertoriées ci-dessous dans votre inventaire

• 2 nos. Moteur à courant continu sans noyau avec hélice cw et ccw 5$
• 1 n° Module ESP-12 ou ESP-07 2$
• 1 n° Batterie LiPo 3.7V 180mAH 20C --> 5$
• 2 nos. MOSFET SI2302DS A2SHB SOT23 0.05$
• 5 nos. Résistances smd 3,3kOhms 1/10 watt ou trou traversant 1/4 watt 0,05$ (3,3K à 10K n'importe quelle résistance fonctionnera)
• 1 n° 1N4007 smd ou diode à trou traversant 0,02 $
• 1 n° Module chargeur Lipo TP4056 1S 1A 0.06$
• 2 connecteurs mini JST mâle et 1 femelle 0.05$

Coût total ------ 13 $ environ

Autres parties:

• 2-3 nos. Bâton de barbecue
• 1 n° Feuille de dépron de 50 cm x 50 cm de 3 mm ou toute feuille de mousse rigide de 3 mm
• Cavalier isolé à un noyau
• Nodemcu ou cp2102 convertisseur USB vers UART en tant que programmeur pour télécharger le firmware vers esp8266
• Ruban adhésif
• Super colle

Outils nécessaires:

• Outils de soudure de qualité passe-temps
• Lame chirurgicale avec porte-lame
• Pistolet à colle chaude
• Escalader
• Ordinateur ayant Arduino IDE avec ESP8266 Arduino Core
• Téléphone portable Android

C'est tout ce dont nous avons besoin… Maintenant, nous sommes prêts à construire notre fou avion contrôlé par WiFi

Étape 2: Étape 2: Comprendre le mécanisme de contrôle

Cet avion utilise une poussée différentielle pour le contrôle de lacet (direction) et une poussée collective pour le tangage (montée/descente) et le contrôle de la vitesse de l'air, donc aucun servomoteur n'est nécessaire et seuls deux moteurs CC principaux sans noyau fournissent la poussée et le contrôle.

La forme polyédrique de l'aile offre une stabilité en roulis contre les forces extérieures (rafales de vent). Éviter intentionnellement les servomoteurs sur les surfaces de contrôle (ascenseur, aileron et gouvernail) rend la conception de l'avion très facile à construire sans aucun mécanisme de contrôle complexe et réduit également les coûts de construction. Pour contrôler l'avion Tout ce dont nous avons besoin est de contrôler la poussée des deux moteurs Coreless DC à distance via WiFi à l'aide de l'application Android fonctionnant sur un téléphone mobile. Juste au cas où quelqu'un voudrait observer la conception de cet avion en 3D, j'ai joint la capture d'écran Fusion 360 et le fichier stl ici.. vous pouvez utiliser la visionneuse stl en ligne pour regarder la conception sous n'importe quel angle de vue. une conception CAO d'avion pour la documentation, vous n'avez pas besoin d'imprimante 3D ou de découpeur laser.. alors ne vous inquiétez pas:)

Étape 3: Étape 3: Schéma du contrôleur basé sur ESP8266

Commençons par comprendre la fonction de chaque composant dans le schéma,

• ESP12e: Ce SoC WiFi ESP8266 reçoit les paquets de contrôle UDP de l'application Android et contrôle les RPM du moteur gauche et droit. Il mesure la tension de la batterie et le RSSI du signal WiFi et l'envoie à l'application Android.
• D1: le module ESP8266 fonctionne en toute sécurité entre 1,8 V et 3,6 V selon sa fiche technique. Par conséquent, la batterie LiPo à cellule unique ne peut pas être utilisée directement pour l'alimentation ESP8266, un convertisseur abaisseur est donc requis. Réduire le poids et la complexité du circuit J'ai utilisé la diode 1N4007 pour faire chuter la tension de la batterie (4,2 V ~ 3,7 V) de 0,7 V (coupure de tension de 1N4007) pour obtenir une tension dans la plage de 3,5 V ~ 3,0 V qui est utilisée comme tension d'alimentation de l'ESP8266. Je sais que c'est une façon laide de le faire, mais cela fonctionne très bien pour cet avion.
• R1, R2 et R3: ces trois résistances sont au minimum requises pour la configuration minimale de l'ESP8266. R1 pull-up CH_PD (EN) broche de ESP8266 pour l'activer. La broche RST de l'ESP8266 est active basse, donc R2 tire la broche RST de l'ESP8266 et la fait sortir du mode de réinitialisation. selon la fiche technique à la mise sous tension, la broche GPIO15 de l'ESP8266 doit être basse afin que R3 soit utilisé pour dérouler le GPIO15 de l'ESP8266.
• R4 et R5: R4 et R5 utilisés pour abaisser la porte de T1 et T2 pour éviter tout faux déclenchement de mosfet (fonctionnement du moteur) lors de la mise sous tension de l'ESP8266. (Remarque: les valeurs R1 à R5 utilisées dans ce projet sont de 3,3 Kohms, mais toute résistance comprise entre 1 K et 10 K fonctionnera de manière transparente)
• T1 et T2: il s'agit de deux mosfets de puissance à canal N Si2302DS (valeur nominale de 2,5 A) qui contrôlent les RPM des moteurs gauche et droit par PWM provenant de GPIO4 et GPIO5 d'ESP8266.
• L_MOTOR et R_MOTOR: Ce sont des moteurs à courant continu sans noyau de 7 mm x 20 mm 35 000 tr/min qui fournissent une poussée différentielle pour le vol et l'avion de contrôle. Chaque moteur fournit une poussée de 30 grammes à 3,7 V et consomme 700 mA de courant à grande vitesse.
• J1 et J2: ce sont des connecteurs mini JST utilisés pour le module ESP12e et la connexion de la batterie. Vous pouvez utiliser n'importe quel connecteur capable de gérer au moins 2 Amp de courant.

(Remarque: je comprends parfaitement l'importance du condensateur de découplage dans la conception de circuits à signaux mixtes, mais j'ai évité de découpler les condensateurs dans ce projet pour éviter la complexité du circuit et le nombre de pièces, car seule la partie WiFi de l'ESP8266 est RF/analogique et le module ESP12e lui-même ayant les condensateurs de découplage nécessaires BTW sans aucun circuit de condensateur de découplage externe fonctionne très bien.)

Le schéma du récepteur basé sur ESP12e avec connexion de programmation au format pdf est joint à cette étape.

Étape 4: Étape 4: Assemblage du contrôleur

La vidéo ci-dessus avec légende montre le journal de construction étape par étape du contrôleur cum du récepteur basé sur ESP12e conçu pour ce projet. J'ai essayé de placer les composants selon mes compétences. vous pouvez placer des composants selon vos compétences en considérant le schéma donné à l'étape précédente.

Seuls les mosfets SMD (Si2302DS) sont trop petits et nécessitent des soins lors de la soudure. J'ai ces mosfets dans mon inventaire donc je les ai utilisés. Vous pouvez utiliser n'importe quel mosfet de puissance TO92 plus grand avec Rdson < 0,2 ohms et Vgson 1,5 ampères. (Suggérez-moi si vous trouvez un tel mosfet facilement disponible sur le marché.) Une fois que ce matériel est prêt, nous sommes tous prêts à télécharger le firmware de WiFi Plane pour nodemcu ce processus discuté à l'étape suivante.

Étape 5: Étape 5: Configuration et téléchargement du micrologiciel ESP8266

Le firmware ESP8266 pour ce projet est développé à l'aide d'Arduino IDE.

Nodemcu ou USBtoUART Converter peut être utilisé pour télécharger le firmware sur ESP12e. Dans ce projet, j'utilise Nodemcu en tant que programmeur pour télécharger le firmware sur ESP12e.

La vidéo ci-dessus montre le processus étape par étape du même.

Il existe deux méthodes pour télécharger ce firmware sur ESP12e,

1. Utilisation du flasher nodemcu: Si vous souhaitez simplement utiliser le fichier binaire wifiplane_esp8266_esp12e.bin joint à cette étape sans aucune modification du micrologiciel, c'est la meilleure méthode à suivre.

   • Téléchargez wifiplane_esp8266_esp12e.bin à partir de la pièce jointe de cette étape.
   • Téléchargez le référentiel nodemcu flasher à partir de son référentiel github officiel et décompressez-le.
   • Dans le dossier décompressé, accédez à nodemcu-flasher-master\Win64\Release et exécutez ESP8266Flasher.exe
   • Ouvrez l'onglet de configuration de ESP8266Flasher et modifiez le chemin du fichier binaire de INTERNAL://NODEMCU au chemin de wifiplane_esp8266_esp12e.bin
   • Que de suivre les étapes de la vidéo ci-dessus….

2. Utilisation d'Arduino IDE: si vous souhaitez modifier le micrologiciel (c'est-à-dire le SSID et le mot de passe du réseau WiFi - Android Hotspot dans ce cas), c'est la meilleure méthode à suivre.

   • Configurez Arduino IDE pour ESP8266 en suivant cet excellent Instructable.
   • Téléchargez wifiplane_esp8266.ino à partir de la pièce jointe de cette étape.
   • Ouvrez Arduino IDE et copiez le code de wifiplane_esp8266.ino et collez-le dans Arduino IDE.
   • Modifiez le SSID et le mot de passe de votre réseau dans le code en éditant les deux lignes suivantes. et suivez les étapes de la vidéo ci-dessus.
   • char ssid = "plan wifi"; // votre réseau SSID (nom) char pass = "wifiplane1234"; // votre mot de passe réseau (à utiliser pour WPA, ou comme clé pour WEP)

Étape 6: Étape 6: Assemblage de la cellule

Le journal de construction de la cellule est présenté étape par étape dans la vidéo ci-dessus.

J'ai utilisé un morceau de mousse de dépron de 18 cm x 40 cm pour la cellule. Bâton de barbecue utilisé pour fournir une résistance supplémentaire au fuselage et à l'aile. Dans l'image ci-dessus, le plan de la cellule est fourni, mais vous pouvez modifier le plan selon vos besoins en gardant à l'esprit l'aérodynamique de base et le poids de l'avion. En considérant la configuration électronique de cet avion, il est capable de piloter un avion avec un poids maximum d'environ 50 grammes. BTW avec cette cellule et toute l'électronique, y compris le poids de vol de la batterie de cet avion est de 36 grammes.

Emplacement du CG: j'ai utilisé la règle générale du CG pour une glisse en douceur… ses 20 % à 25 % de la longueur de la corde loin du bord d'attaque de l'aile… Avec cette configuration de CG avec une profondeur légèrement vers le haut, il glisse avec des gaz nuls, vol en palier avec 20-25% des gaz et avec des gaz supplémentaires, il commence à grimper en raison de l'ascenseur légèrement vers le haut…

Voici une vidéo youtube de ma conception d'avion à aile volante avec la même électronique pour vous inspirer simplement à expérimenter différentes conceptions et aussi pour prouver que cette configuration peut être utilisée avec de nombreux types de conception de cellule.

Étape 7: Étape 7: Configuration et test de l'application Android

Installation de l'application Android:

Il vous suffit de télécharger le fichier wifiplane.apk joint à cette étape sur votre smartphone et de suivre les instructions de la vidéo ci-dessus.

À propos de l'application, cette application Android est développée à l'aide du traitement pour Android.

L'application n'est pas un package signé, vous devez donc activer l'option de source inconnue dans les paramètres de votre téléphone. L'application n'a besoin que du droit d'accéder au vibrateur et au réseau WiFi.

Test avant vol de l'avion à l'aide de l'application Android: une fois que l'application Android est opérationnelle sur votre téléphone intelligent, reportez-vous à la vidéo ci-dessus pour savoir comment fonctionne l'application et les diverses fonctionnalités intéressantes de l'application. Si votre avion répond à l'application de la même manière que la vidéo ci-dessus, que c'est SUPER… VOUS L'AVEZ FAIT…

Étape 8: Étape 8: Il est temps de voler

Prêt à voler?…

• ENTREZ SUR LE TERRAIN
• FAIRE UN TEST DE GLISSEMENT
• MODIFIER L'ANGLE DE L'ÉLÉVATEUR ou AJOUTER/ENLEVER DU POIDS SUR LE NEZ DE L'AVION JUSQU'À CE QU'IL glisse doucement…
• UNE FOIS QU'IL glisse doucement, ALLUMEZ L'AVION et OUVREZ L'APPLICATION ANDROID
• AVION DE LANCEMENT À LA MAIN FERMEMENT AVEC 60% DE GAZ contre le vent
• UNE FOIS QU'IL EST EN L'AIR, IL DEVRAIT VOLER FACILEMENT AU NIVEAU AVEC ENVIRON 20% À 25% DE GAZ