Хотя схемы дистанционного управления квадрокоптером можно очень легко приобрести на рынке или в любом интернет-магазине, заядлому любителю электроники никогда не позволят узнать, как на самом деле они работают, и можно ли их построить дома?

В этой статье мы попытаемся построить простая схема дистанционного управления квадрокоптером с использованием дискретных компонентов и модулей дистанционного управления RF и без использования сложных схем на основе микроконтроллеров.

Пошаговое руководство фактически заставит заинтересованных любителей понять, как просто управлять квадрокоптером с помощью концепции ШИМ.

Мы уже узнали основы квадрокоптера Теперь давайте исследуем раздел дистанционного управления, который в конечном итоге поможет управлять устройством удаленно.

Требуются базовые модули

Основные ингредиенты, которые могут потребоваться для проекта, приведены ниже:

Нам принципиально потребуются следующие 3 этапа схемы:

1) 4-сторонний радиочастотный пульт дистанционного управления Tx, Rx-модули - 1 комплект

2) Схема генератора ШИМ на IC 555 - 4nos

3) Цепи контроллера мотора BLDC - 4nos

Поскольку это самодельная версия, мы можем ожидать некоторых недостатков предлагаемой конструкции, таких как отсутствие джойстиков для органов управления, которые заменены горшками или потенциометрами, тем не менее, можно ожидать, что работоспособность системы будет на уровне профессиональные подразделения.

Портативный блок передатчика PWM будет в основном состоять из удаленного модуля Tx, интегрированного с 4 дискретными схемами управления PWM, в то время как квадрокоптер должен быть снабжен 1 схемой Rx, интегрированной с 4 дискретными схемами драйвера BLDC.

Давайте начнем со схем двигателя квадрокоптера и посмотрим, как нужно настроить контроллер двигателя BLDC и подключить его к цепи Rx.

Схема приемника ШИМ квадрокоптера

В одном из предыдущих постов мы узнали, как можно построить универсальный контроллер двигателя BLDC с использованием одного чипа, однако эта конструкция не предназначена для работы с относительно более тяжелыми двигателями квадрокоптера, поэтому она может не подходить для настоящего приложения.

К счастью, доступен вариант «старшего брата» для вышеуказанной схемы, который идеально подходит для управления двигателями квадрокоптеров. Спасибо компании TEXAS INSTRUMENTS за то, что предоставили нам такие замечательные одночиповые специализированные модули схемы.

Чтобы узнать больше об этой сильноточной ИС драйвера BLDC, вы можете обратиться к следующей таблице данных в формате pdf того же

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

На приведенной ниже схеме показана полная принципиальная схема контроллера драйвера двигателя квадрокоптера с использованием микросхемы DRV11873, которая представляет собой автономную схему слаботочного двигателя BLDC, состоящую из всех необходимых защитных функций, таких как защита от перегрузки, тепловая защита и т.д. для нашего нынешнего квадрокоптера.

Для получения дополнительной информации об этой конструкции и деталях печатной платы вы можете обратиться к исходному документу ниже:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

Схема дистанционного управления квадрокоптером на базе ШИМ

Как это устроено

Выводы FS и FG IC предназначены для улучшения IC с помощью дополнительных элементов управления через внешние схемы, поскольку мы не используем эти функции в нашей конструкции, эти выводы могут оставаться неиспользованными и подключаться к положительной линии через резистор 100 кОм.

Распиновка RD IC определяет направление вращения двигателя. Подключение этого вывода к Vcc через резистор 100 кОм позволяет вращать двигатель против часовой стрелки, в то время как оставив его неподключенным, происходит обратное и позволяет двигателю вращаться по часовой стрелке.

Контакт №16 - это вход ШИМ, который используется для ввода ШИМ-входа от внешнего источника, изменение рабочего цикла ШИМ соответственно изменяет скорость двигателя.

Распиновки FR, CS также не имеют отношения к нашей потребности и поэтому могут быть оставлены неиспользованными, как показано на схеме, и подключены к положительной линии через резистор 100 кОм.

Распиновки U, V, W - это выходы двигателя, которые необходимо подключить к соответствующему трехфазному двигателю BLDC квадрокоптера.

Распиновка COM предназначена для подключения общего провода 3-фазного двигателя, если у вашего двигателя нет общего провода, вы можете просто смоделировать его, подключив 3 шт. Резисторов 2k2 к контактам U, W, W, а затем соедините их общие оканчивается контактом COM IC.

На схеме также показана микросхема IC 555, сконфигурированная в режиме нестабильной схемы ШИМ. Он становится частью схемного модуля, и можно увидеть, что выход ШИМ на его контакте № 7 соединен с входом ШИМ схемы DRV IC, чтобы запустить 4 двигателя с постоянной базовой скоростью и позволить двигателю постоянно зависать. скорость в заданном месте.

Это завершает основную схему ELC или схему драйвера BLDC для нашей конструкции квадрокоптера.

Нам понадобится четыре таких модуля для четырех двигателей в конструкции нашего квадрокоптера.

Это означает, что 4 таких ИС DRV вместе с каскадом ШИМ IC 555 должны быть связаны с каждым из 4 двигателей квадрокоптера.

Эти модули будут гарантировать, что обычно все 4 двигателя настроены на заданную скорость, применяя фиксированный и идентичный сигнал ШИМ к каждой из соответствующих ИС контроллера DRV.

Теперь давайте узнаем, как можно изменить ШИМ с помощью пульта дистанционного управления, чтобы изменить скорость отдельного двигателя с помощью обычного 4-канального пульта дистанционного управления.

Модуль РЧ-приемника (ШИМ-декодер)

Вышеупомянутая схема показывает удаленную радиочастотную схему приемника, которая должна быть размещена внутри квадрокоптера для приема внешних беспроводных ШИМ-данных от пульта дистанционного передатчика пользователя, а затем обрабатывать сигналы соответствующим образом для подачи на соответствующие модули контроллера DRV, как объяснено в предыдущий раздел.

4 выхода, обозначенные как PWM # 1… .PWM # 4, должны быть подключены к выводу PWM # 15 микросхемы DRV, как показано на предыдущей схеме.

Эти выводы PWM от блока RF-приемника активируются всякий раз, когда соответствующая кнопка нажимается пользователем на его переносном телефоне.

Как РЧ-передатчик должен быть подключен (ШИМ-кодер)

В предыдущем разделе мы обсудили Rx или схему удаленного приемника и то, как его 4 выхода должны быть связаны с модулями драйверов ESC двигателя квадрокоптера.

Здесь мы видим, как нужно создать простой радиочастотный передатчик и подключить его к схемам ШИМ для беспроводной передачи данных ШИМ на приемник квадрокоптера, чтобы скорость отдельного двигателя контролировалась простым нажатием кнопки, что в конечном итоге вызывает квадрокоптер для изменения направления или скорости в соответствии с предпочтениями пользователя.

“волоконно-оптический передатчик и приемник ”

Схема, показанная выше, показывает детали проводки модуля передатчика. Идея выглядит довольно простой, основная схема передатчика образована микросхемой TSW434, которая передает закодированные сигналы ШИМ в атмосферу, и HT12E, который становится ответственным за подачу кодированных сигналов на микросхему TSW.

Сигналы ШИМ генерируются 4 отдельными каскадами схемы IC 555, которые могут быть идентичны тому, который ранее обсуждался в модуле контроллера DRV.

Содержимое ШИМ 4-х микросхем можно увидеть, подключенное к соответствующим выводам кодировщика IC HT12E с помощью 4 отдельных кнопок, обозначенных как SW1 ---- SW4.

Каждая из этих кнопок соответствует и переключает идентичную распиновку модуля приемника, которую мы обсуждали ранее и обозначенную как PWM # 1, PWM # 2… ..PWM # 4.

Это означает, что нажатие SW1 может активировать выход PWM # 1 блока приемника, и это приведет к тому, что распиновка начнет подавать принятые декодированные сигналы PWM от передатчика к соответствующему модулю DRV и, в свою очередь, приведет к соответствующему изменению скорости соответствующего двигателя.

Точно так же нажатие SW2,3,4 может использоваться для влияния на скорости других 3 двигателей квадрокоптера по желанию пользователя.

Схема ШИМ IC 555

4 схемы ШИМ, показанные в вышеупомянутом переносном радиопередатчике, можно построить, обратившись к следующей схеме, которая точно аналогична той, которая была замечена в нашей схеме ESC контроллера DRV.

Пожалуйста, помните, что горшок 5K может быть в виде обычного горшка, и этот горшок можно использовать дополнительно с кнопками для выбора различных скоростей на соответствующих двигателях.

Это означает, что, удерживая выбранную кнопку нажатой и одновременно перемещая соответствующий 5KPWMpot, можно заставить квадрокоптер увеличивать или уменьшать свою скорость в заданном направлении.

В качестве альтернативы, ШИМ может быть изначально установлен на некотором более высоком или более низком уровне, а затем нажата соответствующая кнопка, чтобы позволить соответствующему двигателю квадрокоптера достичь предпочтительной скорости в соответствии с настройкой ШИМ.

Технические характеристики двигателя квадрокоптера

Вышеупомянутая схема дистанционного управления Qiadcopter предназначена только для использования в целях отображения и не может использоваться для подъема грузов или камеры. Это означает, что двигатели, используемые в конструкции, предпочтительно должны быть слаботочного типа.

Микросхема DRV11873 предназначена для работы двигателей, рассчитанных на 15 В, 1,5 А или около 20 Вт ... поэтому для этой цели можно использовать любой трехфазный двигатель BLDC мощностью от 15 до 30 Вт.

Батарея для этой конструкции квадрокоптера может быть любой 12-вольтовой литий-ионной батареей Lipo pr, способной обеспечивать пиковое напряжение 15 В при постоянном токе 1,5 А.