מקליט נתוני טיסה/קופסה שחורה: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

בהנחיה זו אני הולך לבנות מקליט נתוני קרב מבוסס ארדואינו עבור רכבי RC, במיוחד מטוסי RC. אני הולך להשתמש במודול GPS של UBlox Neo 6m המחובר ל- Arduino Pro Mini ומגן כרטיס SD כדי להקליט את הנתונים. פרויקט זה מתעד בין היתר את קו הרוחב, האורך, המהירות, הגובה והסוללה. נתונים אלה הולכים ומועשרים לחוויית צפייה טובה יותר באמצעות Google Earth Pro.

שלב 1: כלים וחלקים

חלקים

• מודול GPS של Ublox NEO 6m: ebay/amazon
• מודול כרטיס מיקרו SD: eBay/אמזון
• כרטיס מיקרו SD (אין צורך במהירות גבוהה או קיבולת): אמזון
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• מתכנת FTDI והכבל המתאים: ebay/amazon
• Perfboard: ebay/amazon
• חיבור חוט: ebay/amazon
• סיכות כותרת: ebay/amazon
• דיודה מיישרת: ebay/amazon
• נגד 2x 1K אוהם: eBay/אמזון
• קרטון 1500 מיקרון

כלים

• מלחם והלחמה
• אקדח דבק חם
• מחשב נייד או מחשב
• מולטימטר (לא הכרחי אך מועיל להפליא)
• עזרה בידיים (שוב אין צורך אך מועיל)
• סכין יצירה

אופציונאלי

• פריטים המשמשים לאב טיפוס אינם נחוצים אך מועילים מאוד
• לוח לחם
• ארדואינו אונו
• חוטי מגשר

שלב 2: תיאוריה וסכימה

מוחו של המכשיר הוא Arduino pro mini, הוא מופעל מרכבי ה- RC (במקרה שלי מטוס) יציאת איזון סוללות Li-Po. יש לי את זה מוגדר עבור סוללה 2s אבל זה יכול בקלות להיות שונה כדי להתאים עבור גדלים אחרים של הסוללה.

היצירה לא הושלמה. אעדכן את ההוראה הזו כאשר קריאת משטח הבקרה תושלם

סרוו 1 יהיה מנוע ה elevon שלי במטוסים ואילו סרוו 2 יהיה פלט סרוו של בקר הטיסה שלי

מודול ה- GPS מקבל נתונים מלווייני ה- GPS בצורה של מחרוזות NMEA. מחרוזת זו מכילה פרטי מיקום אך גם את הזמן, המהירות, הכותרת, הגובה והרבה נתונים שימושיים אחרים. לאחר שהתקבלה מחרוזת המידע שחילוץ לפרויקט זה מופק באמצעות ספריית הקוד של TinyGPS.

נתונים אלה יחד עם מתח הסוללה ומיקום האלבון ייכתבו לכרטיס ה- SD בקצב של 1 הרץ. נתונים אלה נכתבים בפורמט CSV (ערך המופרד בפסיקים) ויתפרשו באמצעות מפות גוגל כדי לשרטט נתיב טיסה.

שלב 3: אב טיפוס

הערה: חיבורי מודול ה- GPS אינם מוצגים למעלה. ה- GPS מחובר באופן הבא:

GND לקרקע ארדואינו

VCC ל- Arduino 5V

RX ל- pin דיגיטלי של Arduino 3

TX ל- Arduino סיכה דיגיטלית 2

כדי לבדוק שכל הרכיבים פועלים כראוי עדיף להתחיל לפרוש הכל על קרש לחם מכיוון שאתה לא רוצה לברר רק לאחר שהכל מורכב שיש לך חלק פגום. ספריית הקוד הנוספת שתידרש היא ספריית TinyGPS והקישור ניתן למצוא להלן.

GPS זעיר

קוד בודק המתח להלן בודק רק את מעגל מדידת המתח. יש לשנות את ערך ההתאמה כדי לגרום לארדואינו לקרוא את המתח הנכון.

קוד הקבצים משמש לבדיקת מודול כרטיס SD וכרטיס מיקרו SD כדי לוודא ששניהם קוראים וכותבים כראוי.

נעשה שימוש בקוד gpsTest כדי לוודא שה- gps מקבל נתונים נכונים ומוגדר כראוי. קוד זה יפיק את קו הרוחב, האורך שלך ונתונים חיים אחרים.

אם כל החלקים האלה עובדים ביחד כמו שצריך, תוכל לעבור לשלב הבא.

שלב 4: הלחמה וחיווט

לפני ביצוע כל הלחמה או חיווט הניח את כל הרכיבים שלך על פיסת קרטון וחתך אותו למידות החיצוניות של הרכיבים. זו תהיה צלחת ההרכבה שלך לכל החלקים שלך.

הפוך את לוח המעגלים על ידי חיתוך לוח הלוח עד לגודל הקטן ביותר שכן משקל וגודל הם סדרי עדיפויות. הלחם את סיכות הכותרת במקומן לאורך קצה הלוח החתוך, כאן יתחברו יציאת איזון הסוללות ובעתיד סרוו משטח הבקרה ובקר הטיסה. הלחם את 2 נגדי 1 קילו אוהם ואת דיודת המיישר במקום על פי תרשים המעגל.

הלחם את מודול כרטיס ה- micro SD לפינים של הארדואינו בהתאם לתרשים המעגלים בצע את החיבורים באמצעות חוט AWG 24.

בצע שוב את החיבורים בין הלוח והארדואינו בהתאם לתרשים המעגלים ושימוש יותר מאותו סוג חוט.

הערה: ה- GPS הוא מכשיר רגיש אלקטרוסטטי היזהר בעת הלחמה ולעולם לא יזרום זרם באף אחד מהחוטים בעת ביצוע חיבורים

הלחמה של סיכות מודולי ה- GPS לפינים המתאימים על הארדואינו באמצעות אורך של כ 3-4 ס מ (1-1.5 אינץ ') של חוט זה נותן למודול ה- GPS מספיק רפיון להתקפל לצד השני של כרטיס הגיבוי.

בדוק ובדוק שוב את ההמשכיות של כל החיבורים כדי לוודא שהכל מחובר כראוי.

בעזרת דבק חם הרכיבו את מודול כרטיס ה- SD, ה- Arduino Pro Mini ואתה לוח לוח מותאם אישית בצד אחד של הקרטון ומודול ה- GPS והאנטנה בצד השני.

ברגע שיש לך את כל היצירה מחוברת כראוי ומותקנת על הקרטון הגיע הזמן לעבור לקוד.

שלב 5: הקוד

זהו הקוד הפועל במכשיר הסופי. בזמן קוד זה פועל, מודול ה- LED על ה- GPS יתחיל להבהב ברגע של- GPS יש תיקון עם יותר מ -3 לוויינים. נורית הלוח על לוח הארדואינו תהבהב פעם אחת ברגע שהארדואינו יתחיל להראות שקובץ ה- CSV נוצר בהצלחה ואז הוא יהבהב בזמן עם נורית ה- GPS כאשר הוא נכתב בכרטיס ה- micro SD בהצלחה. אם לא ניתן לאתחל את נוריות ה- LED של כרטיס ה- micro SD וסביר להניח שיש בעיה בכבל או בכרטיס ה- Micro SD שלך.

קוד זה ייצור קובץ CSV חדש בכל פעם שהתוכנית מופעלת הם יסומנו בשם "flightxx" כאשר xx הוא מספר בין 00 ל- 99 שגדל בכל פעם שהתוכנית מופעלת.

כדי לגרום לשדה הזמן הנוכחי בגיליון האלקטרוני להיות נכון, עליך להמיר את UTC (זמן אוניברסלי מתואם) לאזור הזמן הנכון עבורך. בשבילי הערך הוא UTC +2.0 מכיוון שהוא אזור הזמן בו אני נמצא, אך ניתן לשנות זאת בקוד על ידי שינוי צף "אזור הזמן".

שלב 6: בדיקה, בדיקה, בדיקה

עד עכשיו אמורה להיות לך מערכת עובדת, הגיע הזמן לבדוק אותה, לוודא שהכל מתפקד כצפוי.

ברגע שהכל עובד ואתה מקבל פלט בגיליון האלקטרוני שנראה נכון שהגיע הזמן לבצע התאמות עדינות. לדוגמה במקור היה לי את המכשיר מותקן בתחתית המטוס שלי עם קשרי כבלים, אך לאחר בדיקה מסוימת הבנתי שזה הפחית את כמות לווייני ה- GPS שיכולים לראות בכל פעם בכ -40%.

בדוק את המערכת שלך וודא שהכל עובד ושכלול אותו במידת הצורך.

שלב 7: העשרת הנתונים שלך

כעת, כשיש לך מערכת אמינה, הגיע הזמן להבין כיצד להציג את הנתונים בצורה קריאה יותר. הגיליון האלקטרוני בסדר אם אתה רוצה את המהירות המדויקת בכל פעם או אם אתה רוצה לבדוק בדיוק איך הרכב שלך התנהג כאשר ביצעת פעולה מסוימת אבל מה אם אתה רוצה לתכנן טיסה שלמה על מפה או לראות כל נקודת נתונים באופן קריא יותר כאן העשרת הנתונים מועילה

כדי לצפות בנתונים שלנו בצורה קריאה יותר אנו הולכים להשתמש ב- Google earth pro, אתה יכול ללחוץ כאן כדי להוריד אותם.

כעת עליך להמיר את קובץ ה- CSV לקובץ GPX שניתן לקרוא ביתר קלות על ידי google earth באמצעות מכשיר GPS. בחר פלט GPX, העלה את קובץ ה- CSV שלך והורד את הקובץ שהומר. לאחר מכן פתח את קובץ ה- GPX ב- google earth והוא אמור לייבא ולשרטט באופן אוטומטי את כל הנתונים לנתיב טיסה נחמד. זה מכיל גם מידע נוסף כמו הכותרת בכל נקודת זמן.

הערה: הסרתי את הנתונים הרחבים והארוכים מהתמונות מכיוון שאיני רוצה לחשוף את מיקומי המדויק

שלב 8: סיכום ושיפורים אפשריים

אז בסך הכל אני מאוד שמח איך יצא הפרויקט הזה. אני נהנה לקבל נתונים מכל הטיסות שלי. עם זאת יש כמה דברים שאני רוצה לעבוד עליהם.

הכי ברור שאני רוצה להיות מסוגל לקרוא את המיקום המדויק של משטחי הבקרה. יש לי את רוב החומרה במקום זה אבל אני צריך לאפשר את השימוש בה בקוד. עדיין יש להתמודד עם כמה אתגרים טכניים.

אני גם רוצה להוסיף ברומטר לנתוני גובה מדויקים יותר, מכיוון שכרגע נתוני הגובה של ה- GPS לא נראים הרבה יותר מניחוש משכיל.

אני חושב שהוספת מד תאוצה עם שלושה צירים תהיה מגניבה, כך שאוכל לראות בדיוק כמה כוח ז 'המטוס סובל בכל עת.

אולי ליצור מארז כלשהו. כרגע עם הרכיבים החשופים והחיווט הוא לא מאוד אלגנטי או חסון.

אנא יידע אותי אם יש לך שיפורים או שינויים בעיצוב אשמח לראות אותם.