Dron za grosz (a przynajmiej tanio)

[zuba1]

Witam. W tym temacie będę wspierał się naszym forum w budowaniu drona. Dla moderatorów mówiących że to nie forum dla takich rzeczy z góry zaznaczam iż dron będzie sterowany autopilotem. Ale od początku przemyślmy temat.

Główne założenia:

-konstrukcja typu latające skrzydło.

-2 serwomechanizmy dla stateczników

-zasięg 2km

-czas latania 20min

-własna elektronika poza regulatorem

elektronika:

-procesor główny ATmega32 20MHz

-OSD na układzie do nakładania obrazu na obraz wyciągniętym dekodera.

-akcelerometr i żyroskop mpu 6050

-jakiś barometr i magnetometr

-gps

-moduł radiowy jeszcze do przemyślenia

-obraz z drona przesyłany pewnie na 2,4ghz lub 5,8

-kontrola pewnie z poziomu laptopa za pomocą pada od ps

-kamera cmos lub ccd ale raczej zostanę przy cmos czarno-biała

materiał i waga

-prawdopodobnie styropian lub pianka

-listewki drewniane dla wzmocnienia

napęd i zasilanie

-silnik Redox 1200/1300 (1200g ciągu 1300 obrotów na volt)

-Regulator Redox 40A

-Pakiet Li-Pol Redox 11.1V 2200 mAh 20C

-śmigło do przemyślenia

-serwa 9g Tower Pro SG-90

oprogramowanie

-na komputer w c++

-dla drona w c/bascom jeszcze przemyślę

struktura drona

poniżej dodaję zdjęcia i linki materiałów którymi się wspierałem:

http://www.rcclub.pl/kiler-latajace-skrzydelko-budowa-krok-po-kroku/comment-page-1/

[ps19]

- Mam wątpliwości czy atmega uciągnie wszystkie czujniki które chcesz użyć. STM32F1 kosztuje niewiele więcej/ albo tyle samo, a wydajność znaaacznie większa.

- Ile chcesz użyć silników ?

Sam chcesz pisać autopilota i regulatory czy gotowce ?

[zuba1]

Tak jak w linku pod spodem całość ma być jednosilnikowa w stylu latającego skrzydła. Dron ma za zadanie pełnić rolę patrolową więc nie wymagam tu zbytniej mocy obliczeniowej. Dużo bardziej zaawansowane obliczenia wykonują atmegi w quadrocopterach. Martwię się jedynie o OSD -czy procek wyrobi przesłać informacje do układu STV. Auto pilota pisać będę sam. Pisałem prostą wersję do swojego quadro na atmega8 -teraz będę musiał się zmierzyć z autopilotem który nie porusza się po płaszczyznach ale dla robota poruszającego się liniowo. Zobaczymy co będzie. Poza tym do atmeg mam jakiś taki śmieszny sentyment.

[ Dodano: 01-01-2015, 17:09 ]

Transmisja obrazu po kosztach. Co o tym sądzicie?? Będzie kłopot z anteną. Taki nadajnik ma moc 5mW ale nie widzę problemu z podkręceniem mocy na nawet 15mW stosując prostą antenę kierunkową.

[Harnas]

Czemu nie chcesz skorzystać z gotowego kontrolera na multiwii? Nie wyjdzie to drożej niż składanie samemu prawie tego samego. Wszystko jest opensourcowe więc możesz sie bawić do woli.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

Nie wiem jakie masz doświadczenie w konstruowaniu modeli latających, ale napisz proszę:

1. Dlaczego wybrałeś układ latającego skrzydła? Ma on swoje zalety i wady, ale w przypadku lotów patrolowych gdzie ważny staje się czas przebywania w powietrzu wybór jest dość kontrowersyjny.

2. Jaką przewidujesz masę MTOW i jakie w związku z tym obciążenie powierzchni nośnej? Innymi słowy dlaczego akurat to skrzydło?

3. Podany zasięg 2km to ma być zasięg lotu (z możliwym powrotem do miejsca startu) czy zasięg zdalnego sterowania a może zasięg nadajnika TV i/lub telemetrii?

4. Jak rozumiesz zwiększenie mocy poprzez stosowanie anteny kierunkowej? Chodzi o moc EIRP? Antena kierunkowa i to sterowana aktualnym położeniem modelu uzyskiwanym z GPS to raczej w stacji naziemnej - takie rozwiązania są od dawna stosowane w FPV, nie wiem co tu wymyślać. Acha, będziesz potrzebował nadajnika o mocy ok. 50x większej. 5mW to możesz się bawić w mieszkaniu i to też z zanikami. Poniżej 150mW nie warto wychodzić na lotnisko.

Na akumulatorze 2S 2200mAh (a więc o 1/3 mniejszym niż Twój) jestem w powietrzu ponad 35 minut. Samolot w typowym układzie ma swoje przewagi 🙂

Jeżeli to Twój pierwszy samolot (quadro nie liczę), lepiej załóż zbudowanie pierwszej sztuki wyłącznie zdalnie sterowanej przeznaczonej na naukę, czyli wielokrotne rozbicie i naprawy. Kup jakąś porządną aparaturę RC, normalny odbiornik, dwa serwa i w górę. To skrzydełko (podobnie jak większość) ma nieruchome stateczniki (to te pionowe płytki). Jednymi powierzchniami sterowymi są tutaj klapolotki a z uwagi na duży skos i podobieństwo do układu delta, nazwałbym je raczej jest sterolotkami. Dopiero jak już oblatasz model i będziesz mógł z zamkniętymi oczami prowadzić go jak po sznurku, dołącz równolegle działającego autopilota (na początek tylko stabilizacja lotu) włączanego dodatkowym kanałem RC koniecznie z możliwością natychmiastowego odebrania mu sterowania. To tak, jakbyś uczył kolegę latania. Jeśli zrobi coś głupiego, zawsze możesz przełączyć na swoje drążki i wyjść z opresji - musisz mieć tylko zapas wysokości a tego nauczysz się w pierwszych dniach latania. Jeżeli nie budowałeś nic z pianki, to też nie jest trywialny temat. Jest mnóstwo szczegółów dot. klejenia, formowania profili, ostatecznej obróbki, oklejania. Moim zdaniem powinieneś zacząć od konstrukcji dobrze oblatanych i gotowych do złożenia. Poszukaj w "dobrych sklepach modelarskich" 😉 Niektóre konstrukcje dedykowane do FPV (a więc z miejscem na kamery, nadajnik itp) można kupić już poniżej 200zł:

http://abc-rc.pl/q/?keywords=fpv&categories[]=1

W quadrokopterkach procesory zajmują się głównie stabilizacją - to musi być szybkie i zajmuje największą część mocy obliczeniowej. Funkcje powrotu do miejsca startu itp są robione w tle i nie wymagają wiele. Tutaj, w płatowcu statecznym statycznie i dynamicznie to odpada, ale z kolei nie można się zatrzymać więc planowanie trasy, przewidywanie położenia i algorytmy trafiania w waypointy pożrą mnóstwo mocy. Do tego dochodzi narzut związany z uruchamianiem i testowaniem. Dobrze byłoby mieć zapisywanie wszystkiego do logu na karcie i/lub szerokopasmową telemetrię. Takie systemy już dawno zostały zbudowane i są dostępne w postaci open-source, nie wiem po co wyważasz otwarte drzwi. Dostępne jest oprogramowanie zarówno kontrolerów lotu jak naziemnych stacji bazowych. Zaimplementuj to u siebie i ew. po dogłębnym zrozumieniu działania dodaj coś nowego. Nie narobisz się niepotrzebnie.

Silnik z ciągiem 1200g pozwala na pionowy start tej wielkości modelu. Po co taki nadmiar ciągu (i niepotrzebna masa napędu)? Przecież to nie akrobat.

[zuba1]

Wcześniej latałem modelem samolotu pieper cub j3. 3-kanałowy prosty model. Multiwii nie jest sztuką. Wolę wykonać własny sterownik. Nie jestem z tych osób które kupują gotowe sterowniki i tylko piszą soft. Ne wyważam otwartych dziwi-po prostu buduję ten model by sprawdzić swoje myślenie w praktyce i dla sportu. Dlaczego skrzydło?? nie wiem. Być może przez prostotę,niską cenę i przede wszystkim zwinność. masa-tak na oko 600-700g. 2km to maksymalny dystans w lini prostej od bazy (dalej niema co latać) oczywiście aparatura zgodnie z logiką powinna mieć większy zasięg.Obraz powinien mieć podobny zasięg. Oczywiście dziękuję za taką ilość dobrych informacji-to naprawdę wiele dla mnie znaczy a na dowód daję piwo. Dane do sterowania i tak będą przepuszczane przez uc do silnika i serw. Logiczne jest że najpierw oblatam model, wyciągnę wnioski z latania i dopiero wtedy stworzę program autopilota. Co do silnika. Nie znam się na doborze napędów. wybrałem silnik pracujący z 2xwiększym ciągiem niż masą. Zależało mi na dużej prędkości oraz możliwości pionowego wznoszenia się. Jaki więc silnik proponujesz?? Silnika nie zamierzam piłować na moim J3 latałem tak na 50% mocy. Stwierdziłem że warto mieć pewien zapas mocy. Dodaję schemat płyty głównej. Jako barometr i magnetometr zdecydowałem się na moduł GY-88. Jest to zaufany mi już żyroskop/akcelerometr MPU6050 i HMC5883L (magnetometr) oraz BMP085 (barometr). Brzmi smakowicie. Aparaturę wykorzystam własną 5-cio kanałową.

[ Dodano: 01-01-2015, 19:50 ]

Na schemacie brakuje tylko układu STV zaraz wrzucę pełną wersję.

[Mechano]

Jak będzie obsługiwany ten moduł radiowy?

[zuba1]

Bardzo prosto. Może to być zwykła aparatura ,turnigy 9x,itp. Ponieważ całość będzie pisana w bascom (przynajmniej na razie) wykorzystam instrukcję pulsein. Podaje ona obecną długość impulsu na danym porcie. Więc będę mógł sprawdzić wypełnienie. Ponieważ częstotliwość 433mhz jest nielicencjonowana,zrobię własną aparaturę w oparciu u moduł radiowy odbiorczy i własnej roboty nadawczy. Ale to się jeszcze zobaczy. Dodaję schemat płyty głównej. Pin SIG służy pomiarowi siły sygnału a przynajmniej jego detekcji.

[marek1707]

Jeżeli Twoja aparatura opiera się na gotowym module radiowym do którego podajesz ciąg impulsów PPM (to raczej na 35MHz) lub wręcz dane cyfrowe (2.4GHz) to OK, ale jeśli sam zrobiłeś nadajnik a w szczególności modulator i stopień końcowy, nie chcę być w pobliżu z moimi modelami gdy będziesz latał. Tym bardziej, że do uzyskania takiego zasięgu na niskich wysokościach będziesz musiał sporo przekroczyć dopuszczalne normy mocy promieniowanej. To prastara dyskusja na temat aparatur zdalnego sterowania DIY. Wciąż jeszcze znajdują się się chętni do "oszczędzania" na tym, chociaż programowany nadajnik z mikserami (a taki będzie Ci potrzebny) nadajnik można kupić dobrze poniżej 200zł. Chociaż nie, mając procesor na pokładzie możesz robić miksowanie lotki-wysokość on-board. No, tylko musisz go mieć od początku.

Jeżeli założeniem był duży nadmiar ciągu wynikający z Twoich doświadczeń i/lub świadomego wyboru to OK, rozumiem. Fajnie jest latać czując "pod drążkiem" drugie tyle mocy i wiedzieć, że napęd wyciągnie model z (prawie) każdych tarapatów. Skoro napisałeś o patrolowaniu, to takie latadła są projektowane jako spokojne maszyny a wtedy do lotu poziomego wystarcza ciąg rzędu 20-30% MTOW (to zaleta samolotów nad wszelkimi n-kopterkami). Podczas szaleństw kamera jest bezużyteczna więc i zadanie nie jest wykonywane. Do tego dochodzi znaczny spadek sprawności napędów i samego skrzydła podczas ewolucji co natychmiast widać po czasach lotu.

Z tego samego powodu pytałem o wybór skrzydła. Z uwagi na konieczność zapewnienia stateczności podłużnej, profile latających skrzydeł muszą być "odpuszczane" (relaxed) bo inaczej duży moment standardowo działającego profilu pochyla dziób do dołu a przecież nie masz statecznika poziomego do przeciwdziałania temu. Ale coś za coś. Profile samostateczne mają mniejszą siłę nośną w tych samych warunkach (kąt natarcia i liczba Reynoldsa) a utrzymanie tej samej masy w powietrzu kosztuje więcej energii. Z tego prostego powodu nie ma tego typu szybowców, a Ty właśnie - jak rozumiem - chcesz zrobić statek utrzymujący się jak najdłużej w powietrzu. Projekt który pokazałeś - o ile dobrze zrozumiałem szczątkowe rysunki - nie ma profilu samostatecznego sensu stricte. Stateczność podłużną uzyskano więc dwoma metodami: dodaniem sterolotek z definicji wychylonych lekko w górę no i zwiększeniem cięciwy skrzydła i dużym skosem. Wszystkie te zabiegi (wydłużające model od dzioba do ogona) bardzo pogarszają sprawność czyli zwiększają zapotrzebowanie na moc w locie poziomym. O ile pierwszy jeszcze można zrozumieć prostotą technologii i budowy, o tyle drugi i trzeci to już poważne zmniejszenie wydłużenia skrzydła a to daje opłakane wyniki. Dlaczego szybowce mają takie wydłużenia (wąskie i długie skrzydła)? Bo to jeden z podstawowych warunków dobrego opływu i prawidłowego działania profilu aerodynamicznego. Jeżeli zachwycisz się osiągami jakiegoś dobrego profilu przy wydłużeniu skrzydła = ∞ (bo to standardowe obliczenia początkowe), ustaw λ=7 (typowy mały samolot) a potem λ=2 bo tyle jest w tym skrzydełku. Wszystkie biegunowe natychmiast się kładą i równie dobrze mógłbyś użyć płaskiej płytki zamiast kombinowania z jakimś profilem. Jeżeli już decydujesz się z jakiegoś powodu na latające skrzydło, znajdź coś o jak największym stosunku kwadratu rozpiętości do powierzchni nośnej. Skrzydło musi być smukłe. To będzie wymagało przyłożenia się do budowy, ale będzie latało dużo lepiej niż drzwi od stodoły. Skrzydełko które pokazałeś lata prawie wyłącznie dzięki silnikowi a to nie jest to o czym marzysz, prawda?

Do Twoich celów najlepszy byłaby klasyczny układ płatowca z lotkami, klapami do lądowania oraz sterem kierunku i wysokości, o rozpiętości ok 2m z dobrym profilem (moto)szybowcowym. Silnik może być pchający - to poprawia widoczność do przodu i pozwala obciążyć przód kamerami i elektroniką z zachowaniem wymaganego położenia środka ciężkości.

Przewidujesz gimball kamery? Duży zapas stateczności, duża rozpiętość i aktywna stabilizacja żyroskopowa z użyciem wszystkich powierzchni (łącznie z lotkami) pozwoliłaby na zrezygnowanie z tego dość ciężkiego dodatku. Pomyśl o składanym śmigle - przy dużej doskonałości modelu można jeszcze trochę uszczknąć z oporów szczególnie w warunkach pracującej termiki (patrolowanie lasów np).

Używałem IMU na MPU, HMC i BMP - to typowy zestaw 🙂 Działa, mogę polecić. Magnetometr jest czuły - musisz umieścić go gdzieś daleko od wszelkich metalowych rzeczy i dużych prądów. Po odpowiedniej obróbce danych potrafi wykryć 5cm przesunięcie malutkiego wkrętaczka z odległości 1m.

Może pomyśl o profilach typu Kline-Fogleman (KFm) - bardzo proste w budowie skrzydła dają zaskakująco dobre rezultaty.

[zuba1]

Hmm... Czy mógł byś mi podesłać jakieś fotografie,rysunki takiego rozwiązania??

[ Dodano: 01-01-2015, 22:09 ]

Poza tym moja aparatura działa w ten sposób. W modelu umieszczam atmegę8 połączoną z modułem radiowym na 433mhz choć teraz zmienię na 386mhz. Nadajnik jest wykonany z modułu radiowego na 433 przerobionego przez znajomego radiowca (nowa płytka ,większe wzmocnienie i mocny tranzystor). w razie utraty sygnału star przejmie autopilot i zarządzi powrót w kierunku bazy lub"bezpieczne" lądowanie. Pomysł z składanym śmigłem jest niezły.

[Treker (Damian Szymański)]

Swego czasu prowadzona byłą dyskusja dotycząca pojazdów latających na Forbocie i wyraziłem zgodę na taką tematykę. Szczególnie w wydaniu jak powyższe. Temat przeniosłem do worklog'ów 🙂

[zuba1]

właśnie projektuję płytkę i nad magnetometrem będzie się znajdował akumulator. Nie będzie przeszkadzał??

[ Dodano: 01-01-2015, 22:16 ]

Dzięki Treker .

[ps19]

Akumulator to dosyć spory kawałek różnych metali także możesz mieć poważne problemy z uzyskaniem dobrych pomiarów.

Na twoim miejscu zrobiłbym go na osobnym module i odsunął jak najdalej od źródeł zakłóceń.

[marek1707]

Nie wiem o jakie rysunki pytasz, pisałem o wielu rzeczach.

Acha, czyli "znajomy radiowiec" zrobi Ci absolutnie nielegalny nadajnik pracujący w niedozwolonym paśmie z wystarczająco dużą mocą by zapewniła łączność z prymitywnym odbiornikiem latającym w odległości 2km.

Zanim jednak zabrniesz za daleko proponuję przeczytać:

"Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie urządzeń radiowych nadawczych i nadawczo-odbiorczych, które mogą być używane bez pozwolenia radiowego"

lub praktyczne to samo z UKE:

http://www.uke.gov.pl/files/?id_plik=12366

Bardzo pouczające dokumenty, w szczególności załączniki o mocach, pasmach i i ich dopuszczalnych zastosowaniach, polecam Aneks 8 - "Urządzenia do zdalnego sterowania modelami". Jeżeli masz trochę oleju w głowie, przekaż to "znajomemu radiowcowi".

A w szczegółach polecam "Krajową Tablicę Przeznaczeń Częstotliwości":

http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20051341127

Czy już wiesz której służby państwowej łączność będziesz niszczyć? Straży Granicznej? Pożarnej? A może Policji? Masz jeszcze jakieś pomysły?

[zuba1]

Rysunki które mówiły by jak ty to widzisz. Co do radia 433MHz jest nielicencjonowane (Choć pan Staszek nie mówił że od pewnej mocy wszystko jest nielegalne 😕 atak nawiasem mówiąc to mój mistrz radiokomunikacji wspominał coś o 35mW a to 3,5 raza za dużo ). No nic. Trzeba będzie się ogarnąć. W tabeli znalazłem 2 zakresy częstotliwości gdzie dopuszczalna moc to500mw a co lepsze w tych zakresach znajdą się moduły radiowe. Oto one:

869,40-869,65 MHz

169,4-169,475 MHz

Jak to nie wypali to kupię aparaturę. Sam nie wiem teraz co robić.

[ Dodano: 02-01-2015, 00:07 ]

Chociaż 100mW na 27MHz to też nie taki głupi pomysł.