Fyr-rotorig flygfarkost

[HonkStonk]

Jag har som projektarbete i skolan att snickra ihop en 4-rotorig flygfarkost. Till detta har jag som mekanisk grund denna:




(random film så man kan se vad den kan göra)

Nu funderar jag på styrelektroniken. Vad är enklast att använda för mikroprocessor? Funderar på Atmel AVG eller PIC... eller liknande. Sedan undrar jag var man får tag på denna krets: http://www.sztuofeng.com/pdf/9926A.pdf för att direkt styra motorerna med. Det satt 2 sådana (styr 2 motorer var) på kretskortet till flygfarkosten, men jag vill helst ha reserv plus att jag inte ens vet om de är hela. Och var får man info om hur man får mikroprocessorn att behandla PWM-signaler som kommer direkt ifrån en låt säga 4-kanalig 35Mhz radiomottagare? Målet är att den ska bli delvis radiostyrd, delvis autonom med hjälp av en 2-axlig accelerometer, tänkte skaffa en på Elfa för 115kr eller vad det var.

Tack för svar!

[Walle]

Ser precis ut som en slaktad X-UFO Har en sån ligger, med trasigt gyro, så det här projektet kan vara lite intressant för mig också

PIC eller AVR kvittar nog rätt så mycket, jag hade valt PIC av den enkla anledningen att jag aldrig har jobbat med AVR.

Angående axelerometern, så bör du använda två för bästa resultat. Alltså en tvåaxlig accelerometer per rotationsaxel. (Jag antar att du skippar accelerometer för Y-axeln?)

Det går att endast använda en, men då kan den t.ex. inte skilja mellan upp och ned. Du får även bättre upplösning om du använder en tvåaxlig accelerometer per rotationsaxel.

[HonkStonk]

Det ÄR en slaktad X-UFO fick den billigt utan kontroll så det var därför.

Vad menar du med en per rotationsaxel? Kan verkligen bara tänka mig en eftersom den säger åt vilket håll i x/y den rör sig, vill jag att den ska hovra så ska accelerometern visa på 0 i x/y. Och nej, jag tror inte jag kommer behöva någon i z-led, men det vore ju väldigt intressant att ha där med för att få den 100% stabil i luften. Förebilden är denna: och här är ett projektarbete jag hittat med några som gjort liknande grej: http://ieng9.ucsd.edu/~jbickfor/srdesign.pdf

Accelerometern: 73-218-80 (Elfa) ADXL320JCP Accelerometer LFCSP16
https://www1.elfa.se/data1/wwwroot/webr ... 321880.pdf


Ja, just det, för att få den att rotera kontrollerat runt sin egen axel så har jag tänkt på om det kan vara så att man snedvrider vart propellerpar på var sin sida om varandra så att när extra mycket kraft är lagt på par 1 (och då mindre kraft på par 2 för att inte ändra föyghöjden på farkosten) så roterar den åt det håller paret är vinklat. Då får man ju helt plötsligt en ny led att hålla reda på, där den extra accelerometern nog måste sitta för att farkosten inte ska börja rotera av sig själv.

Men till att börja med måste vi få motorerna att snurra, som bör vara första steget. Det har inte hänt något med projektet sedan det började för några månader sedan och det börjar bli brådis. Så hur får man dem enklast att börja gå kontrollerat av en mikroprocessor? Tips?

[SvenW]

Ett spännande projekt. Hoppas du lyckas!
Innan du köper hem grejer och lägger ner en massa jobb så hoppas jag att du tänker igenom ett par saker:
1. Det är ganska svårt att få en sådan att flyga (halv-)autonomt och stabilt. Du bör ha ordentligt med vana både med modellflyg och att programmera pic/avr för att lyckas!
2. Det är som med antalet cylindrar i en bilmotor. Ju fler rotorer ju sämre verkningsgrad. Det är allså bättre att ha två rotorer som i en konventitionell helikopter, och en modellhelikopter är svårt nog! Man behöver också snabba roder. Tveksamt om man kan manövrera enbart med varvtalsstyrning.
3. Det första steget är att bygga den radiostyrd utan allt för mycket automatik. Därefter kompletterar man i små steg.
Att direkt bygga en helautomatisk flygfarkost av detta slag är näst intill dömt att gå åt pipsvängen, skulle jag tro.
Men, som sagt, lycka till!

[jonnorberg]

Ta en titt här för lite idéer och tips. http://diydrones.com/
/Jon

[HonkStonk]

Jo, jag har funderat lite över det och jag tror det kan lyckas på grund av just det faktumet att man gör det väldigt simpelt i början och bygger på allt eftersom komponenter börjar fungera. Det som också gör att jag tror den kommer kunna flyga bra är att grunden är en fullt fungerande farkost som är riktigt stabil i luften utifrån videor jag sett.

Men som sagt, det första är att få motorerna att snurra. Kan jag göra det så enkelt som att med hjälp av en PIC-processor koppla ut 4st analog-utgångar till varsin fet (som det sitter två av i dessa http://www.sztuofeng.com/pdf/9926A.pdf) på gaten, sedan matar jag 12V i sourcen, och motorn kopplas till drain? Tänkte då att man bara gör ett litet testprogram för att få motorerna att snurra. Meningen är att analogutgångarna ska pulsa ut PWM där alla höga pulser är 5V (för då är feten helt öppen väl) och de låga 0V som bryter feten, och därefter få ut varvtal genom pulsning (Xms 0V Xms 5V osv för att få 50% varvtal tex). Men var ska jag börja? Har ju som sagt ovan nämna fet och PICen har jag med.

Tänkte därefter få PICen att läsa signaler från en vanlig radiomottagare, och sen få den att mixa ut till vad motorerna ska göra via fetarna. Finns det färdiga/halvfärdiga program till detta?

EDIT: nja. blir inte riktigt klok på diydrones. verkar som de mest vill sälja saker...

[hcb]

Nja, för det första är det inte analogutgångar du skall ha om du skall PWM:a. För det andra skall väl drain och source vara omkastade om jag inte tänker helt tokigt, och för det tredje behöver du en logiknivåstyrd FET (de flesta andra öppnar fullt vid okring 10 V). Jo, och så skall FETen sitta mellan noll och motorn om du skall kunna öppna den utan att ha fler komponenter: det är G--S-spänningen som skall vara >0 för att FETen skall leda. Sök på "high side drive" och "low side drive".

Allt sagt med förbehållet att jag är så trött att ögonen går mer i kors än vanligt.

[SvenW]

HonkStonk:
Vilken typ av motorer är det? Borstlös?
I båda fallen kan de styras från en AVR/PIC. Borstlösa är bättre men kräver mer programmering.
När det gäller transistorn 9926A, så finns det massor av andra transistorer av liknande typ som går lika bra, om den är svår att hitta. Se t.ex elfa/halvledare/diskreta/effekttransistorer/fälteffekt.
Det finns också finns färdiga 'fartreglage' att köpa, se t.ex. http://www.rcflight.se/ eller http://www.airel.nu

[Walle]

HonkStonk: Jag trodde du skulle ha accelerometern till att mäta farkostens läge i luften (roll/nick). I det fallet är det nämligen bäst att använda ett accelerometerpar per rotationsaxel. Anledningen till det är att den ena accelerometern bara kan mäta 180 grader. Genom att kombinera två accelerometrar (altså en sockel med en två-axlig accelerometer) så får man full 360-graders rotationsdetektering.

Jag hade antagligen använt mig av fyra accelerometrar (altså totalt 8 "axlar"): en för rotation runt x-axeln, en för rotation längs z-axeln, en för acceleration längs x/z-axel, och en för rotation längs y-axeln.

Om du kollar lite noggrannare på propparna så ser du att det är två par med motroterande proppar. Du behöver altså inte vinkla motorerna ö.h.t, utan drar bara på mer på ett par som roterar åt samma håll, så ser vridmomentet till att farkosten roterar åt andra hållet.

SvenW:

Instämmer på punkt ett, men inte på tvåan och trean. Dels behövs det inga roder, orginalet flyger enbart m.h.a. differentiell drift av motorerna. Och dels tror jag inte alls på att först bygga den radiostyrd och sen lägga till automatik. System för autonom flygning bör man självklart vänta med, men farkosten behöver aktiv stabilisering för att gå att flyga.

Jag hade börjat med att göra den så att _endast_ gaspådraget från radiostyrningen läses in i styrningen. Farkosten själv ska se till att inte "tippa över", även om man petar till den. Den ska även klara att driva mot en vägg utan att få fnatt. Först därefter är det någon poäng i att börja introducera styrning. Styrningen programmerar man sen så att den mixas in i stabiliseringen. Vid styrutslag ska altså stabiliseringen fortfarande vara aktiv och jobba mot styrningen.

[Walle]

HonkStonk:
Vilken typ av motorer är det? Borstlös?

Det är små ineffektiva växlade DC-motorer.

Trots det är det inga problem att flyga drygt 10 minuter med en tre-cells 1200mAh LIPO.

Tillägg: Orginalet stabiliseras av ett mekaniskt gyro, så superavancerat stabiliseringssystem krävs absolut inte.

[SvenW]

"flyger enbart m.h.a. differentiell drift av motorerna."
Förvånar mig lite grann! Det kanske går bra vid vackert väder! Jag kan tänka mig att det blir lite lättare tack vare motroterande propellrar.

"men farkosten behöver aktiv stabilisering för att gå att flyga"
Ja, aktiv stabilisering behövs från början, annars blir den svårstyrd. Men automatik utöver detta tror jag bara ökar på svårigheterna en storleksordning.

När det gäller verkningsgraden så är vi väl överens. Fler rotorer ger sämre verkningsgrad. Men med LiPo-batterier och bra motorer så är det kanske inte längre något stort problem.

[Walle]

Den är gjord för att flyga inomhus och vid lugnt väder, japp. Tror den klassas som så kallad "park flyer".

Jag kan ta lite bilder på hur den ser ut orginal, om det är av intresse

För övrigt är jag helt enig! Verkningsgraden är absolut inte den bästa, men är ändå tillräckligt bra för att den ska vara rolig

Jag kommer ihåg när jag började med elflyg. Då var det NiCd eller i bästa fall NiMh som gällde. Och de små fina borstlösa motorerna var så hutlöst dyra att man bara kunde drömma om att använda dem. Istället blev det stora tunga DC-motorer, om man ville ha lite fart i grejerna. Man fick vara glad om man fick 5 minuters flygtid.

[SvenW]

- "Jag kan ta lite bilder på hur den ser ut orginal, om det är av intresse."

Visst. Det vore intressant.
- Har du fluget den också?

[Walle]

Motorassembly.


Styrkortet med gyro.


Hela skrället.

Ursäkta det korta skärpedjupet, har ingen blixt hemma, så det fick bli stor bländare (f/1.2) istället

De är rolig att flyga! Speciellt eftersom den är så fruktansvärt oömtålig! Den svagaste delen är gyrot..och det har ju gått sönder på min också.

[HonkStonk]

Måste bara säga: vilket fantastiskt forum och tack för alla svar!


Ska försöka svara i tur å ordning nu...

1. Vad är det för utgångar på mikroprocessorn jag ska använda om inte analoga för att styra med PWM? Och vad är det för skillnad på en logiknivåstyrd fet och en vanlig?.... Det jag lite naivt tänker mig (som jag prövat med DC-motorer som tar 80A i peak och 25 kontinuerligt) är denna mkt enkla koppling: http://www.interq.or.jp/tokyo/akishino/ ... 20seis.htm (schemat längst upp) och så pulsar man bara ut olika långa pulser där strömbrytaren sitter direkt ifrån mikroprocessorn. Är det en alldeles för enkel lösning? Eller oj, vad sitter jag och tänker på, det är ju en strömbrytarfunktion, ingen nivåläsare... Ja, förslag tack

2. Att det är drain som motorn ska vara kopplad till är jag 100 på

3. Ja, givetvis borde jag använt Elfas kategorier. Hittade bara alldeles för stora fetar som var dyra där... men det blir nog inget problem. Att köpa 4st fartreglage blir däremot alldeles för dyrt/stort/onödigt. Och ja, ineffektiva DC-motorer som hängde med när jag köpte vraket ni ser längst upp.

4. 8 axlar att leka med är givetvis alltid bäst när man har så många ledder att styra på, men med tanke på smal budget och att jag inte programmerat så mycket innan så får det räcka med en eller 2 accelerometrar till att börja med. Men som sagt, första steget är att överhuvudtaget kunna få motorerna att snurra via mikroprocessorn! Vill gärna ha förslag på kopplingar till detta! Därefter ska signaler från radiomottagaren tolkas av mikroprocessorn och i samma steg ska den då till att börja med mixa ut till alla motorerna vad "höjdspaken" på fjärrkontrollen säger åt den att göra, dvs öka pulslängderna till var motor lika mycket. Steg 3 är att sätta på accelerometer för att den ska kunna hovra. Men då är det så att min teori stämde att den roterar kring sin egen axel för att rotorpar är färdigvinklade? De ser dock inte lika vinklade ut så jag får nog justera det senare. Kan inte tänka mig att originalkretskortet (som jag har liggande framför mig) kan känna av rotationen (yaw?), bara när den tippar över via gyrot, vilket säger att det egentligen inte borde behövas en accelerometer på den ledden under vanliga förhållanden, den ser ju ruskigt stabil ut i videorna.

5. 11.1V 2250mAh lipo lär väl räcka ett tag... Bara den orkar bära det.


Det som skulle vara ultimat med detta projekt, och nu drömmer jag, vore att den hade kanske 4 accelerometrar då, och var fruktansvärt stabil, och hade kraft nog att hinna rätta till för vindpustar väldigt fort så att man skulle kunna lämna den utan att röra fjärrkontrollen utomhus och den skulle fortfarande hålla kvar på samma ställe (det är iofs inga höjdmätare, så den kan bara stå still, men när väl korrigerat rörelse så får man väl ta att den flyttat position lite) och så kanske man skulle kunna ha en liten kamera på den.... Men som sagt det är ju dröm..