RC Flight Data Recorder / Black Box: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Sa itinuturo na ito ay magtatayo ako ng isang recorder ng data ng laban sa arduino para sa mga sasakyang RC, partikular ang mga eroplano ng RC. Gumagamit ako ng isang module na UBlox Neo 6m GPS na konektado sa isang arduino pro mini at isang SD card na kalasag upang maitala ang data. Itatala ng proyektong ito ang boltahe ng Latitude, Longitude, Bilis, Altitude at Baterya bukod sa iba pang mga bagay. Ang data na ito ay pagpayaman para sa mas mahusay na karanasan sa pagtingin gamit ang Google Earth Pro.

Hakbang 1: Mga Tool at Bahagi

Mga Bahagi

• Ublox NEO 6m GPS module: ebay / amazon
• Module ng Micro SD card: ebay / amazon
• Micro SD card (hindi kinakailangan ang mataas na bilis o kapasidad): amazon
• Arduino pro mini: ebay / amazon
• FTDI programmer at kaukulang cable: ebay / amazon
• Perfboard: ebay / amazon
• Hookup wire: ebay / amazon
• Mga pin ng header: ebay / amazon
• Rectifier diode: ebay / amazon
• 2x 1K ohm resistor: ebay / amazon
• 1500 micron karton

Mga kasangkapan

• Panghinang na bakal at panghinang
• Mainit na glue GUN
• Laptop o computer
• Multimeter (hindi mahigpit na kinakailangan ngunit hindi kapani-paniwalang kapaki-pakinabang)
• Mga kamay na tumutulong (muli hindi kinakailangan ngunit kapaki-pakinabang)
• Craft kutsilyo

Opsyonal

• Ang mga item na ginamit para sa prototyping ay hindi kinakailangan ngunit kapaki-pakinabang
• Breadboard
• Arduino Uno
• Jumper Wires

Hakbang 2: Teorya at Iskema

Ang utak ng aparato ay ang Arduino pro mini, pinalakas ito mula sa mga sasakyang RC (sa aking kaso isang eroplano) Li-Po port ng balanse ng baterya. Na-set up ko ito para sa isang bateryang 2s ngunit madali itong mabago upang mapaunlakan para sa iba pang mga laki ng baterya.

Ang piraso na ito ay hindi kumpleto I-update ko ang itinuturo na ito kapag ang kontrol sa ibabaw ng pagbabasa ay kumpleto

Ang Servo1 ay ang aking sasakyang panghimpapawid na motor habang ang servo 2 ang aking output ng servo ng flight controller

Ang modyul ng GPS ay tumatanggap ng data mula sa mga satellite ng GPS sa anyo ng mga string ng NMEA. Naglalaman ang string na ito ng impormasyon sa lokasyon ngunit ang eksaktong oras, bilis, heading, altitude at maraming iba pang kapaki-pakinabang na data. Kapag natanggap ang isang string ang impormasyon na kapaki-pakinabang sa proyektong ito ay nakuha gamit ang TinyGPS code library.

Ang data na ito kasama ang boltahe ng baterya at posisyon ng elevator ay isusulat sa SD card sa rate na 1Hz. Ang data na ito ay nakasulat sa format na CSV (hiwalay na hiwalay na kuwit) na format at bibigyan ng kahulugan sa pamamagitan ng google map upang magplano ng isang landas sa paglipad.

Hakbang 3: Prototyping

TANDAAN: Ang mga koneksyon sa module ng GPS ay hindi ipinakita sa itaas. Ang GPS ay naka-wire tulad ng sumusunod:

GND sa Arduino ground

VCC hanggang Arduino 5V

RX sa Arduino digital pin 3

TX sa Arduino digital pin 2

Upang subukan na ang lahat ng mga bahagi ay gumagana nang tama mas mahusay na magsimula sa pamamagitan ng paglalagay ng lahat sa isang breadboard dahil hindi mo nais na malaman lamang pagkatapos na ang lahat ay magkasama na mayroon kang isang sira na bahagi. Ang karagdagang library ng code na kakailanganin ay ang TinyGPS library na matatagpuan ang link sa ibaba.

maliit na gps

Ang code ng tester ng boltahe sa ibaba ay sinusubukan lamang ang boltahe sa pagsukat ng circuit. Ang halaga ng pagsasaayos ay kailangang baguhin upang mabasa ng arduino ang wastong boltahe.

Ginamit ang Files code upang subukan ang module ng SD card at micro SD card upang matiyak na kapwa nagbabasa at nagsusulat nang tama.

Ginamit ang gpsTest code ay ginagamit upang matiyak na ang mga gps ay tumatanggap ng tamang data at na-configure nang tama. Ang code na ito ay maglalabas ng iyong latitude, longitude at iba pang live na data.

Kung ang lahat ng mga bahaging ito ay nagtutulungan nang wasto pagkatapos ay maaari kang magpatuloy sa susunod na hakbang.

Hakbang 4: Paghihinang at Mga Kable

Bago gawin ang alinman sa paghihinang o mga kable na ilatag ang lahat ng iyong mga bahagi sa isang piraso ng karton at i-cut ito sa mga panlabas na sukat ng mga bahagi. Ito ang magiging iyong mounting plate para sa lahat ng iyong mga piraso.

Gawin ang circuit board sa pamamagitan ng pagputol ng perfboard sa pinakamaliit na laki na magagawa bilang timbang at sukat ay mga prayoridad. Inhihinang ang mga header pin sa lugar sa gilid ng cut perfboard, dito mag-uugnay ang port ng balanse ng baterya at sa hinaharap ang control ibabaw na servo at flight controller. Paghinang ng 2 1k Ohm resistors at ang rectifier diode sa lugar alinsunod sa diagram ng circuit.

Paghinang ang module ng micro SD card sa mga pin ng arduino ayon sa circuit diagram gawin ang mga koneksyon gamit ang AWG 24 wire.

Gawin muli ang mga koneksyon sa pagitan ng perfboard at ng arduino ayon sa circuit diagram at paggamit ng higit sa parehong uri ng kawad.

TANDAAN: Ang GPS ay isang electrostatic na sensitibong aparato mag-ingat habang nag-i-solder at hindi kailanman mayroong anumang kasalukuyang tumatakbo sa alinman sa mga wire habang gumagawa ng mga koneksyon

Paghinang ang mga pin ng module ng GPS sa mga kaukulang mga pin sa arduino gamit ang haba ng halos 3-4cm (1-1.5in) ng kawad na bigyan ito ng sapat na slack ng module ng GPS upang tiklop sa kabilang panig ng back card.

Suriin at i-double check ang pagpapatuloy para sa lahat ng mga koneksyon upang matiyak na ang lahat ay na-wire nang tama.

Gamit ang mainit na pandikit i-mount ang module ng SD card, Ang Arduino Pro Mini at pasadyang perfboard mo sa isang gilid ng karton at ang module ng GPS at antena sa kabilang panig.

Sa sandaling mayroon ka ng lahat ng mga piraso ng wastong wired at naka-mount sa karton oras nito upang magpatuloy sa code.

Hakbang 5: Ang Code

Ito ang code na tumatakbo sa pangwakas na aparato. Habang tumatakbo ang code na ito ang LED sa module ng GPS ay magsisimulang mag-flash sa lalong madaling may pag-aayos ang gps na may higit sa 3 mga satellite. Ang LED sa board ng arduino ay kumikislap isang beses sa sandaling ang isang arduino ay nagsisimulang upang ipakita na ang file ng CSV ay matagumpay na nilikha at pagkatapos ay magpapikit ito sa oras gamit ang GPS LED kapag matagumpay itong nakasulat sa micro SD card. Kung ang LED na nananatili ng micro SD card cant ay masisimulan at malamang na may problema sa iyong mga kable o micro SD card.

Ang code na ito ay lilikha ng isang bagong CSV file sa tuwing tatakbo ang programa ay mamamarkahan silang "flightxx" kung saan ang xx ay isang numero sa pagitan ng 00 at 99 na nagdaragdag sa tuwing tatakbo ang programa.

Upang makuha ang kasalukuyang patlang ng oras sa spreadsheet na tama kailangan mong i-convert ang UTC (Coordinated Universal Time) sa tamang time zone para sa iyo. Para sa akin ang halaga ay UTC +2.0 dahil iyon ang time zone kung saan ako matatagpuan ngunit maaari itong mabago sa code sa pamamagitan ng pagbabago ng float na "timezone".

Hakbang 6: Pagsubok, Pagsubok, Pagsubok

Sa ngayon dapat mayroon kang isang gumaganang system, oras na upang subukan ito, tiyakin na ang lahat ay gumagana tulad ng inaasahan.

Kapag ang lahat ay gumagana at nakakakuha ka ng isang output sa spreadsheet na tila wasto ang oras nito upang gumawa ng anumang mga mahusay na pagsasaayos. Halimbawa, orihinal kong na-mount ang aparato sa ilalim ng aking eroplano na may mga kurbatang kurdon ngunit pagkatapos ng ilang pagsisiyasat nalaman ko na binabawasan ang dami ng mga satellite ng GPS na makikita sa anumang oras ng halos 40%.

Subukan ang iyong system tiyakin na gumagana ang lahat at pinuhin ito kung kinakailangan.

Hakbang 7: Pagpapayaman ng Iyong Data

Ngayon na mayroon kang isang maaasahang system oras na upang malaman kung paano ipakita ang data na iyon sa isang mas madaling mabasa. Mabuti ang spreadsheet kung nais mo ang eksaktong bilis ng anumang oras o kung nais mong suriin nang eksakto kung paano kumilos ang iyong sasakyan kapag nagsagawa ka ng isang tiyak na aksyon ngunit paano kung nais mong magplano ng isang buong flight sa isang mapa o makita ang bawat data point sa isang mas madaling mabasa na paraan dito kung saan kapaki-pakinabang ang pagpapayaman ng data

Upang matingnan ang aming data sa isang mas madaling basahin na paraan na gagamitin namin ang google Earth pro, maaari kang mag-click dito upang pumunta at i-download ito.

Ngayon ay kailangan mong i-convert ang CSV file sa isang GPX file na mas madaling basahin ng google Earth gamit ang GPS visualizer. Piliin ang output GPX, i-upload ang iyong CSV file at i-download ang na-convert na file. Pagkatapos buksan ang file na GPX sa google Earth at dapat itong awtomatikong mag-import at magbalangkas ng lahat ng data sa isang magandang landas sa paglipad. Naglalaman din ito ng karagdagang impormasyon tulad ng heading sa anumang punto ng oras.

TANDAAN: Inalis ko ang lat, mahabang data mula sa mga larawan dahil hindi ko nais na isiwalat ang aking eksaktong lokasyon

Hakbang 8: Konklusyon at Mga Posibleng Pagpapabuti

Kaya higit sa lahat ako ay lubos na nasisiyahan sa naging proyekto. Nasisiyahan akong magkaroon ng data mula sa lahat ng aking flight. gayunpaman mayroong ilang mga bagay na nais kong gumana.

Malinaw na nais kong mabasa ang eksaktong posisyon ng mga kontrol sa ibabaw. Mayroon akong halos lahat ng hardware sa lugar para dito ngunit kailangan kong paganahin ang paggamit nito sa code. Mayroon pa ring ilang mga teknikal na hamon upang mapagtagumpayan.

Nais ko ring magdagdag ng isang barometer para sa mas tumpak na data ng altitude, tulad ng kasalukuyang data ng altitude ng gps na tila hindi hihigit sa isang edukadong hulaan.

Sa palagay ko ang pagdaragdag ng isang tatlong axis accelerometer ay magiging cool upang makita ko nang eksakto kung magkano ang g-force ang eroplano ay nagtitiis sa anumang oras.

Siguro lumikha ng isang enclosure ng ilang uri. Kasalukuyang may mga nakalantad na mga bahagi at mga kable nito hindi gaanong matikas o matatag.

Mangyaring ipaalam sa akin kung makakaisip ka ng anumang mga pagpapabuti o pagbabago sa disenyo na gusto kong makita ang mga ito.