Enregistreur de données de vol RC/Boîte noire : 8 étapes (avec photos)

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

Dans ce instructable, je vais construire un enregistreur de données de combat basé sur arduino pour les véhicules RC, en particulier les avions RC. Je vais utiliser un module GPS UBlox Neo 6m connecté à un arduino pro mini et un shield carte SD pour enregistrer les données. Ce projet va enregistrer la latitude, la longitude, la vitesse, l'altitude et la tension de la batterie, entre autres. Ces données vont être enrichies pour une meilleure expérience de visionnage avec Google Earth Pro.

Étape 1: Outils et pièces

les pièces

• Module GPS Ublox NEO 6m: ebay/amazon
• Module carte micro SD: ebay/amazon
• Carte Micro SD (haute vitesse ou capacité non nécessaire): amazon
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• Programmateur FTDI et câble correspondant: ebay/amazon
• Tableau de bord: ebay/amazon
• Fil de connexion: ebay/amazon
• Broches d'en-tête: ebay/amazon
• Diode de redressement: ebay/amazon
• 2x résistance 1K ohm: ebay/amazon
• carton 1500 microns

Outils

• Fer à souder et soudure
• Pistolet à colle chaude
• Ordinateur portable ou ordinateur
• Multimètre (pas strictement nécessaire mais incroyablement utile)
• Aider les mains (encore une fois pas nécessaire mais utile)
• Couteau artisanal

Optionnel

• Les éléments utilisés pour le prototypage ne sont pas nécessaires mais très utiles
• Planche à pain
• Arduino Uno
• Fils de cavalier

Étape 2: Théorie et schéma

Le cerveau de l'appareil est l'Arduino pro mini, il est alimenté par le port d'équilibrage de la batterie Li-Po des véhicules RC (dans mon cas un avion). J'ai cette configuration pour une batterie 2s, mais cela peut facilement être modifié pour s'adapter à d'autres tailles de batterie.

C'est la pièce n'est pas terminée, je mettrai à jour cette instructable lorsque la lecture de la surface de contrôle est terminée

Servo1 sera le moteur d'élévation de mon avion tandis que le servo 2 sera la sortie du servo de mon contrôleur de vol

Le module GPS reçoit des données des satellites GPS sous forme de chaînes NMEA. Ces chaînes contiennent des informations de localisation, mais également l'heure exacte, la vitesse, le cap, l'altitude et de nombreuses autres données utiles. Une fois une chaîne reçue, les informations utiles à ce projet sont extraites à l'aide de la bibliothèque de code TinyGPS.

Ces données, ainsi que la tension de la batterie et la position elevon, seront écrites sur la carte SD à une fréquence de 1 Hz. Ces données sont écrites au format CSV (valeur séparée par des virgules) et seront interprétées à l'aide de Google Maps pour tracer une trajectoire de vol.

Étape 3: Prototypage

REMARQUE: les connexions du module GPS ne sont pas illustrées ci-dessus. Le GPS est câblé comme suit:

GND au sol Arduino

VCC vers Arduino 5V

RX vers la broche numérique Arduino 3

TX vers la broche numérique Arduino 2

Pour tester que tous les composants fonctionnent correctement, il est préférable de commencer par tout disposer sur une planche à pain, car vous ne voulez pas découvrir qu'une fois que tout est assemblé, vous avez une pièce défectueuse. La bibliothèque de code supplémentaire qui sera nécessaire est la bibliothèque TinyGPS dont le lien se trouve ci-dessous.

petit GPS

Le code du testeur de tension ci-dessous teste simplement le circuit de mesure de tension. La valeur de réglage doit être modifiée pour que l'arduino lise la tension correcte.

Le code Files est utilisé pour tester le module de carte SD et la carte micro SD pour s'assurer que les deux lisent et écrivent correctement.

Le code gpsTest est utilisé pour s'assurer que le GPS reçoit des données correctes et est correctement configuré. Ce code affichera votre latitude, votre longitude et d'autres données en direct.

Si toutes ces pièces fonctionnent correctement ensemble, vous pouvez passer à l'étape suivante.

Étape 4: Soudure et câblage

Avant de faire la soudure ou le câblage, disposez tous vos composants sur un morceau de carton et coupez-le aux dimensions extérieures des composants. Ce sera votre plaque de montage pour toutes vos pièces.

Fabriquez le circuit imprimé en coupant le panneau perforé à la plus petite taille possible, car le poids et la taille sont des priorités. Soudez les broches d'en-tête en place le long du bord du panneau perforé coupé, c'est là que le port d'équilibrage de la batterie et à l'avenir le servo de surface de contrôle et le contrôleur de vol se connecteront. Souder les 2 résistances de 1k Ohm et la diode de redressement en place selon le schéma électrique.

Soudez le module de carte micro SD aux broches de l'arduino selon le schéma de circuit faire les connexions à l'aide du fil AWG 24.

Faites à nouveau les connexions entre le perfboard et l'arduino selon le schéma de circuit et en utilisant plus du même type de fil.

REMARQUE: le GPS est un appareil sensible à l'électricité statique, soyez prudent lors de la soudure et ne laissez jamais aucun courant passer par l'un des fils lors de la connexion

Soudez les broches des modules GPS aux broches correspondantes sur l'arduino en utilisant des longueurs d'environ 3-4 cm (1-1,5 pouces) de fil, cela donne au module GPS suffisamment de mou pour se replier de l'autre côté de la carte de support.

Vérifiez et revérifiez la continuité de toutes les connexions pour vous assurer que tout est câblé correctement.

À l'aide de colle chaude, montez le module de carte SD, l'Arduino Pro Mini et vous perfboard personnalisé d'un côté du carton et le module GPS et l'antenne de l'autre.

Une fois que vous avez correctement câblé et monté toutes les pièces sur le carton, il est temps de passer au code.

Étape 5: Le code

C'est le code qui s'exécute sur l'appareil final. Pendant que ce code est en cours d'exécution, la LED du module GPS commencera à clignoter dès que le GPS aura une position avec plus de 3 satellites. La LED sur la carte arduino clignotera une fois dès que l'arduino démarre pour montrer que le fichier CSV a été créé avec succès, puis il clignotera à temps avec la LED GPS lorsqu'il sera écrit avec succès sur la carte micro SD. Si la LED reste de la carte micro SD ne peut pas être initialisée et il y a très probablement un problème avec votre câblage ou votre carte micro SD.

Ce code créera un nouveau fichier CSV à chaque exécution du programme, il sera étiqueté "flightxx" où xx est un nombre compris entre 00 et 99 qui augmente à chaque exécution du programme.

Pour que le champ d'heure actuelle dans la feuille de calcul soit correct, vous devez convertir l'UTC (temps universel coordonné) dans le fuseau horaire qui vous convient. Pour moi, la valeur est UTC +2.0 car c'est le fuseau horaire dans lequel je me trouve, mais cela peut être modifié dans le code en modifiant le flotteur "timezone".

Étape 6: Tester, tester, tester

A présent, vous devriez avoir un système fonctionnel, il est temps de le tester, assurez-vous que tout fonctionne comme prévu.

Une fois que tout fonctionne et que vous obtenez une sortie sur la feuille de calcul qui semble correcte, il est temps de procéder à des ajustements précis. Par exemple, à l'origine, l'appareil était monté au bas de mon avion avec des attaches de câble, mais après quelques recherches, j'ai compris que cela réduisait le nombre de satellites GPS pouvant voir à tout moment d'environ 40%.

Testez votre système, assurez-vous que tout fonctionne et affinez-le si nécessaire.

Étape 7: Enrichir vos données

Maintenant que vous disposez d'un système fiable, il est temps de trouver comment afficher ces données de manière plus lisible. La feuille de calcul est très bien si vous voulez la vitesse exacte à un moment donné ou si vous voulez vérifier exactement comment votre véhicule se comportait lorsque vous avez effectué une certaine action, mais que faire si vous voulez tracer un vol entier sur une carte ou voir chaque point de données de manière plus lisible, c'est là que l'enrichissement des données est utile

Pour visualiser nos données de manière plus lisible, nous allons utiliser google earth pro, vous pouvez cliquer ici pour aller les télécharger.

Vous devez maintenant convertir le fichier CSV en un fichier GPX qui peut être lu plus facilement par Google Earth à l'aide du visualiseur GPS. Sélectionnez la sortie GPX, téléchargez votre fichier CSV et téléchargez le fichier converti. Ensuite, ouvrez le fichier GPX dans Google Earth et il devrait automatiquement importer et tracer toutes les données dans une belle trajectoire de vol. Cela contient également des informations supplémentaires comme le titre à tout moment.

REMARQUE: j'ai supprimé les données lat et longue des photos car je ne veux pas divulguer ma position exacte

Étape 8: Conclusion et améliorations possibles

Donc, dans l'ensemble, je suis très heureux de la façon dont ce projet s'est avéré. J'aime avoir les données de tous mes vols. Cependant, il y a quelques choses sur lesquelles je veux travailler.

De toute évidence, je veux pouvoir lire la position exacte des surfaces de contrôle. J'ai la plupart du matériel en place pour cela, mais je dois en activer l'utilisation dans le code. Il y a encore des défis techniques à surmonter.

Je voudrais également ajouter un baromètre pour des données d'altitude plus précises, car actuellement les données d'altitude du GPS ne semblent pas beaucoup plus qu'une supposition éclairée.

Je pense que l'ajout d'un accéléromètre à trois axes serait cool pour que je puisse voir exactement combien de force g l'avion endure à tout moment.

Peut-être créer une clôture de quelque sorte. Actuellement, avec les composants exposés et le câblage, ce n'est pas très élégant ou robuste.

S'il vous plaît laissez-moi savoir si vous proposez des améliorations ou des modifications à la conception, je serais ravi de les voir.