ساخت کوادکوپتر با آردوینو – جلسه ۱

ساخت کوادکوپتر با استفاده از پلتفرم آردوینو یک پروژه جذاب و چالش‌برانگیزی است. برای ساخت یک کوادکوپتر با آردوینو، شما به قطعات الکترونیکی مورد نیاز، کدهای برنامه‌نویسی و تجربه در زمینه الکترونیک و برنامه‌نویسی نیاز دارید.

• چهار موتور براشلس (Brushless Motor) با کنترلرهای ESC (Electronic Speed Controller)
• یک برد پرواز (Flight Controller) که آردوینو می‌تواند در آن قرار گیرد
• یک باتری لیتیوم پلیمر برای تامین انرژی کوادکوپتر
• قطعات جانبی مانند پره‌ها (Propellers)، چهار پایه (Frame)، و دیگر قطعات مکمل

شما باید کدهای برنامه‌نویسی برای کنترل کوادکوپتر با استفاده از آردوینو بنویسید. این کدها باید قابلیت کنترل موتورها، ژیروسکوپ (Gyroscope)، شتاب‌سنج (Accelerometer)، و GPS را داشته باشند.

این کواد کوپتر خیلی ساده و ارزان و بسیار استابل (دارای حفظ تعادل خوب) هست. و فقط با یه رادیو کنترل و آردوینو و یک سنسور mpu6050 میتونین بسازید .در این جلسه ، آموزش ساخت فلایت کنترل و وسایل مورد نیاز رو میگم :

• آردوینو uno smd – یک عدد — خرید از فروشگاه
• mpu6050 – یک عدد — خرید از فروشگاه
• شیلد آردوینو – یک عدد — خرید از فروشگاه
• رادیو کنترل با حداقل ۴ کانال — خرید از فروشگاه
• موتور براشلس (بهتره از پک کامل موتور ، اسپید و ملخ t-motor airgear 350 استفاده کنین)
• باطری ۳ سل  ، ۳۵۰۰ میلی آمپر ، ۳۵C ( ظرفیت خروجی همون C هست)
• برد توضیع برق ۴ اتصاله
• تخته چند لای Baltic Birch 3 میلیمتری (یک تخته ۴۵٫۷ در ۶۰٫۹ سانت و دو تخته ۳۰٫۴ در ۳۰٫۴ سانت)
• میتوانید از فریم های آماده هم استفاده کنید مثل F450 و …

ساخت بدنه

این قسمت مختص کسانی است که می خواهند بدنه را خودشان درست کنند و اگر می خواهید از فریم های آماده استفاده کنید میتوانید این قسمت را مطالعه نکنید.طراحی این کوادکوپتر با دو هدف انجام شده است : بتواند وظایف مورد نظر را انجام بدهد و با دستگاه برش لیزری ساخته بشود. برای ساخت قطعات بدنه کوادکوپتر هم می‌توان از دستگاه برش لیزری استفاده کرد و هم از پرینتر سه بعدی. هر کدام از این دو روش مزیت‌های خودشان را دارند اما چون میخواهیم از چوب استفاده کنیم، دستگاه برش لیزری را انتخاب کرده ایم.طراحی کوادکوپترمراحل مختلفی دارد و با آزمون و خطاهای زیادی همراه است. اگر می‌خواهید طراحی کوادکوپتر را تغییر بدهید، باید وقت زیادی صرف کنید. نکاتی که ما در حین طراحی کوادکوپتر در نظر داشتیم استفاده از چهار پروانه هم اندازه، اختصاص یک قسمت برای نصب پایه موتور و یک کنسول مرکزی برای جا دادن سیم‌ها و قطعات الکترونیکی بودند. در حین طراحی باید به افزایش کارایی کوادکوپتر، افزایش ایمنی آن و به حداقل رساندن تصادفات فکر کنید. هشت ضلعی که وسط طراحی نهایی می‌بینید پاسخگوی بسیاری از این نیازهاست. می‌توانیم بجای هشت ضلعی این باکس را به شکل مستطیل بسازیم اما هشت ضلعی جای بیشتری دارد و همه قطعات را خیلی راحت داخل خود جای میدهد.اگر بخواهیم طرح ساده و ابتدایی کوادکوپتر را به تصویر بکشیم، چیزی شبیه تصویر زیر خواهد بود :

در این تصویر بخوبی می‌توانید نحوه قرار گرفتن قطعات چوبی کنار هم و مونتاژ آنها را مهم ببینید. در تصویر بالا لایه رویی بدنه کوادکوپتر را شفاف کرده ایم تا بتوانید محتویات داخل آن را خوب ببنید :

اگر به بازوهای کوادکوپتر دقیق نگاه کنید، متوجه یک ایراد مهم در آن میشوید. بازوها در واقع نوعی مستطیل منشوری توخالی هستند.

این نوع طراحی نمی‌تواند در مواقع برخورد کوادکوپتر با موانع کمک زیادی بکند. به همین خاطر باید یک قطعه مسطح به آن اضافه کنیم. این قطعه که شکل آن را در زیر می‌بینید، هم ساختار بدنه را مستحکم تر میکند و هم نقش تقسیم کننده سیم‌ها را ایفا میکند :

این قطعه به این شکل در بازوی کوادکوپتر قرار می‌گیرد :

در تصویر بالا به بازوها دو پایه هم اضافه کرده ایم که هنگام فرود قسمتی از وزن پرنده را تحمل میکند و نمی‌گذارد همه فشار روی بازوها باشد. برای اینکه همیشه به قطعات الکترونیکی دسترسی داشته باشیم و بتوانیم کواکوپتر را تعمیر کنیم یا ارتقا بدهیم، چهار سوراخ روی همه لایه‌های چوبی اضافه کرده ایم. لایه‌ها با چند پیچ و از طریق این سوراخ‌ها بهم وصل میشوند و هربار که بخواهید به یکی از لایه‌ها دسترسی داشته باشید، کافی است که پیچ‌ها را باز کنید. این چهار سوراخ به ثابت کردن جای قطعات الکترونیکی بخصوص باتری‌ها هم کمک میکند. سوراخ‌های بزرگی هم که روی لایه وسطی قرار دارند، برای رد کردن کابل‌ها بین لایه‌های مختلف کوادکوپتر در نظر گرفته شده اند.

در ادامه می‌توانید فایل‌های مورد نیاز برای برش لیزری تمام این قطعات را دریافت کنید. البته اندازه این قطعات به نسبت قطعات الکترونیکی که استفاده می‌کنید، نیاز به تغییر دارند. در حین مونتاژ بدنه می‌توانید با اضافه کردن چند قطعه دیگر این مشکل را حل کنید. البته توصیه ما این است که برای داشتن بدنه مقاوم تر، این اصلاحات را قبل از برش لیزری و روی فایل‌های طراحی پیاده کنید.

دانلود فایل برش لیزری Quadcopter Illustrator Files for Laser Cutting

حالا همه قطعات و وسایل مورد نیاز برای ساخت کوادکوپتر آماده است و می‌توانیم سراغ قسمت اصلی آموزش ساخت برویم. در قسمت بعدی ، مونتاژ بدنه و ساخت مدارات الکترونیکی کوادکوپتر را شروع می‌کنیم.