ساخت فلایت کنترل MultiWii با استفاده از آردوینو

 در این پروژه، می خواهیم یک برد فلایت کنترل برای کوادکوپتر خود با استفاده از آردوینو نانو ایجاد کنیم. این یعنی اینکه از خود برد آردوینو نانو بعنوان برد فلایت کنترل استفاده می شود. و نیازی به برد فلایت کنترل نمی باشد.

نکته: این مقاله صرفاً جهت یادگیری تئوری است و به طور عملی توسط مترجم تست نشده است.

هشدار: استفاده از این مقاله، فعلاً به دلیل اشتباه بودن اندازه ی MPU6050 در برد فلایت کنترل، توصیه نمی شود.

گام شماره 1: سخت افزار

در این پروژه از یک برد آردوینو نانو برای پردازش و از یک ماژول MPU-6050 برای دریافت داده های ژیروسکوپ و شتاب سنج استفاده می شود.

گام شماره 2: طراحی

با رفتن به این لینک، نرم افزار Fritzing را دانلود کنید. این یک نرم افزار طراحی مدار برای مدارهای ساده تر و کوچکتر است. این یکی از ساده ترین و موثرترین برنامه ها برای طراحی مدار PCB است. اگر سنسور شما در نرم افزار Fritzing به طور پیش فرض در دسترس نیست، می توانید شماتیک سنسور را با پسوند fzz. دانلود کنید و آن را در محیط نرم افزار درگ کنید.

هشدار 1: در بورد بالا، عرض قطعه MPU6050 برابر است با 1.5 سانتی متر و طول آن برابر با 2 سانتی متر است. بنابراین قطعه ای که می خواهیم استفاده کنیم نیز باید به این اندازه باشد. این قطعه که در این آدرس قرار دارد، دارای عرض 1.5 سانتی متر و طول 2 سانتی متر است.

نکته: فایل ایجاد شده، حدوداً 4.4 سانتی متر عرض و ارتفاع دارد.

گام شماره 3: ساخت و مونتاژ

برای ایجاد یک مدار چاپی مخصوص این کار، مراحل زیر را انجام دهید:

1. بر روی این لینک کلیک کنید تا فایل مداری که طراحی کرده ایم دانلود شود.

2. نرم افزار Fritzing را باز کنید و با رفتن به منوی File > open این فایل را باز کنید.

3. در وسط پنجره در سمت بالا، بر روی گزینه ی PCB کلیک کنید. تصویر زیر را مشاهده خواهید کرد:

شما می توانید تمام این اتصالات را در اینجا تغییر دهید و بورد مدار چاپی خودتان را بعنوان بورد فلایت کنترل مولتی وی(MultiWii) آردوینو ایجاد کنید. به نکات زیر در مورد مدار بالا توجه کنید:

نکته1: این مدار که از سایت اصلی گرفته شده است، به صورت دوطرفه می باشد؛ یعنی در دو طرف مدار اتصالات ایجاد شده اند. اما بنده این مدار را به یک مدار چاپی یک طرفه به صورت زیر با استفاده از همین برنامه تبدیل کرده ام، که برای دانلود آن می توانید اینجا کلیک کنید. این مدار را به صورت زیر تبدیل کرده ام، که عرض آن 7 سانتی متر و ارتفاع آن 6 سانتی متر است:

نکته 2: مدار زیر شاید اشکال داشته باشد. بنابراین آن را نادیده بگیرید.

البته این مدار شاید کامل نباشد و مشکلاتی داشته باشد که فعلا درگیر آنها نمی شوم. شما می توانید هریک از این مدارها را دانلود کرده و به دلخواه خود در آورید.

نکته2: برای وصل کردن یک گره در مدار به یک گره دیگر، باید کلیک Ctrl را پایین نگه دارید.

نکته 3: برای حذف یا تغییر متن های برچسب، صفحه خاکستری را از حالت lock بیرون بیاورید و آن را از مدارها کنار ببرید. حالا می توانید متن ها را حرکت دهید و یا حذف کنید.

برای ایجاد یک فایل گربر به صورت زیر عمل کنید:

1. بر روی این لینک کلیک کنید تا فایل مداری که طراحی کرده ایم دانلود شود.

2. این فایل را در نرم افزار Fritzing باز کنید. تصویری شبیه به زیر خواهید داشت:

3. به آدرس زیر بروید:

3. یک پوشه ایجاد کنید و بر روی دکمه Select Folder کلیک کنید:

 4. به پوشه مورد نظر بروید و همه فایل ها را انتخاب کنید  و به صورت یک فایل zip در آروید:

5. برای مشاهده فایل گربر، به این آدرس بروید و نرم افزار Gerbview را دانلود و نصب کنید. سپس نرم افزار را باز کنید.

6. در نرم افزار به آدرس file >Open بروید و فایل zip گربر ایجاد شده را انتخاب کنید و بر روی OK کلیک کنید. اکنون می توانید مدار طراحی شده را مشاهده کنید:

گام شماره 4: نصب کدهای MultiWii در آردوینو

 کدهای مولتی وی(MultiWii) ساده و رایگان هستند و از اکثر قطعات پشتیبانی می کنند. برای دانلود مولتی وی 2.4 اینجا کلیک کنید. و همچنین IDE آردوینو را نیز دانلود کنید. فلایت کنترل را به رایانه خود متصل کنید. اکنون در رایانه ی خود، پوشه مولتی وی که دانلود کرده ایم را باز کنید و یک فایل مخصوص آردوینو به نام MultiWii.ino را با کلیک کردن، در IDE آردوینو باز کنید. به تب config.h بروید و در بخش The type of multicopter با حذف کردن علامت // از یکی از موردها، نوع کوادکوپتر خود را برای برنامه مشخص کنید. به سمت پایین اسکرول کنید و ماکزیمم و مینیمم مقدار برای فرستنده را مشخص کنید. همچنین سنسورهای به کار رفته را نیز از حالت کامنت بیرون بیاورید. وقتی که تمام دستورالعمل های مورد نیاز را انجام دادید(که در اینجا ذکر نشده است)، از منوی بالای IDE آردوینو، بر روی Tools > Board کلیک کنید و نوع آردوینوی خود را انتخاب کنید. سپس به منوی Tools> Processor بروید و نوع میکروکنترلر آردوینو را مشخص کنید. سپس در همین منو، به گزینه ی Port بروید و پورت آردوینو را انتخاب کنید.

حالا کدهای مولتی وی را آپلود کنید. برای این کار، بر روی دکمه ای که یک علامت فلش سمت راست، دارد کلیک کنید. پس از آپلود، خواهید دید که عبارت Upload Done نشان داده می شود.

استفاده از محیط گرافیکی مولتی وی

فولدر مولتی وی را در رایانه خود باز کنید  و بر روی فولدر MultiwiiConf کلیک کنید تا باز شود، سپس فولدر application.windows64 یا فولدر مخصوص به رایانه خود را باز کنید. سپس فایل MultiWiiConf.exe را اجرا کنید. پس از باز شدن محیط گرافیکی، پورتی که فلایت کنترل شما بر روی آن قرار دارد را انتخاب کنید و بر روی دکمه start کلیک کنید. حالا باید مقادیر سنسورها در این برنامه نشان داده شوند. در سمت راست، نوع سنسور را انتخاب کنید. برای تنظیم سنسور، به آرامی، همان طور که خواسته شده است، فلایت کنترل را حرکت دهید. یک مدل از نوع پهپاد در این برنامه نشان داده می شود. این مدل، حرکات فلایت کنترلر را تقلید می کند.

سوال 1: با ایجاد این فلایت کنترل، 11 پین دیجیتال داریم، حالا این پین ها رو  باید به چه چیزی وصل کنیم؟ 

جواب: هر یک ردیفِ سه تایی، را باید به سیم هایی سه تایی یک اسپید کنترل متصل کنیم. بنابراین، چهار ردیف سه تایی، مختص سیم های چهار اسپید کنترل مورد استفاده قرار می گیرند.

نکته: اما در انتهای مقاله ی متصل کردن ESC در پهپاد، در اتصال بورد آردوینو به اسپید کنترل(ESC)، سیم برق قرمز رنگ استفاده نشده است و مبهم است. باید دید علت چیست! چون اگه اینطوری باشه، دیگه به پین برق 5 ولت در فلایت کنترل ی که ساخته ایم نیازی نیست. پس باید اون رو از هدرهای سمت چپ فلایت کنترل حذف کنیم. اما چون سیم قرمز وسط موجود نیست که بهش وصل بشه، مشکلی ایجاد نمی کنه.

سوال 2: اگر اسپید کنترل به باتری متصل شود، برق بورد آردوینو از کجا تامین می شود؟

جواب: در سمت راست و بالای این بورد، یک سوراخ به نام 5v هست که به پین vin وصل میشه و برق رو برای برد آردوینو نانو و هدرهای سمت چپ تامین می کنه.

سوال 3: فایده ی حفره ی GND در سمت راست و بالای برد فلایت کنترل چیست؟

جواب: به نظر می رسه که باید یه باتری 5 ولت باشه و سیم منفی باتری به GND و سیم مثبت باتری به 5V وصل شود.

سوال 4: اگه به این فلایت کنترل، برق 5 ولت(در VIN) وصل بشه، پین وسط هدرها، دارای برق 5 ولت میشه، ولی ما که گفتیم پین وسط به سیم وسط از سه سیم سیگنال ESC متصل نمیشه، پس برق به چه دردی می خوره؟

جواب: به نظر می رسه که ESC به برق نیازی نداره، چون خودش به باتری متصل هست. شاید اصلا استفاده از برق 5 ولت برای هدرهای سمت چپ برد، لازم نباشد.

سوال 5: اصلاً این سیم سیگنال و مثبت و منفی که به برد آردوینو متصل میشه به چه دردی می خوره؟

جواب: از دسته سیم(سه تایی) سیگنال، برای کنترل ESC و میزان برق وارده به موتور استفاده می شود.

سوال 6: حفره های Tx و Rx در سمت چپ و بالای فلایت کنترل چه فایده ای دارند؟

جواب: پین Tx یک سیگنال دیجیتال را ارسال می کند و پین Rx یک سیگنال دیجیتال را دریافت می کند. 

سوال 7: پین Tx و Rx چه ارتباطی با فلایت کنترل دارند؟

جواب:

منابع:

https://www.instructables.com