Circuito de control remoto de cuadricóptero sin MCU

Circuito de control remoto de cuadricóptero sin MCU

Aunque los circuitos de control remoto de un cuadricóptero pueden adquirirse fácilmente en el mercado o en cualquier tienda en línea, un aficionado electrónico ávido nunca puede aprender cómo funcionan realmente y si se pueden construir en casa o no.

En este artículo intentaremos construir un circuito de control remoto simple quadcopter usando componentes discretos y usando módulos de control remoto de RF, y sin involucrar los complejos circuitos basados ​​en MCU.

La guía paso a paso realmente hará que los aficionados interesados ​​comprendan cómo simplemente se puede controlar un quadcopter usando un concepto PWM.



Ya hemos aprendido los conceptos básicos del quadcopter , ahora investiguemos la sección de control remoto que finalmente ayudará a volar la unidad de forma remota.

Se requieren módulos básicos

Los ingredientes principales que pueden ser necesarios para el proyecto se indican a continuación:

Necesitaremos fundamentalmente las siguientes 3 etapas del circuito:

1) Tx de control remoto RF de 4 vías, módulos Rx - 1 juego

2) Circuitos generadores PWM basados ​​en IC 555 - 4nos

3) Circuitos controladores de motor BLDC - 4nos

Al ser una versión casera, podemos esperar algunas ineficiencias con el diseño propuesto, como la ausencia de joysticks para los controles, que son reemplazados por potenciómetros o potenciómetros, sin embargo se puede esperar que la capacidad de trabajo del sistema esté a la par con la Unidades profesionales.

La unidad transmisora ​​PWM de mano consistirá básicamente en el módulo remoto Tx integrado con 4 circuitos de control PWM discretos, mientras que el quadcopter deberá estar encerrado con 1 circuito Rx integrado con 4 circuitos controladores BLDC discretos.

Comencemos con los circuitos del motor del cuadricóptero y veamos cómo el controlador del motor BLDC debe configurarse y conectarse con el circuito Rx.

Circuito receptor Quadcopter PWM

En una de las publicaciones anteriores aprendimos cómo se podría construir un controlador de motor BLDC versátil usando un solo chip, sin embargo, este diseño no está diseñado para operar motores relativamente más pesados ​​de un quadcopter, por lo tanto, puede que no sea adecuado para la presente aplicación.

Afortunadamente, está disponible una opción de 'hermano mayor' para el circuito anterior y se vuelve perfectamente adecuada para conducir motores de cuadricóptero. Gracias a TEXAS INSTRUMENTS, por proporcionarnos tan maravillosos módulos de circuito especificados para aplicaciones de un solo chip.

Para obtener más información sobre este controlador IC BLDC de alta corriente, puede consultar la siguiente hoja de datos en pdf del mismo

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

La siguiente configuración muestra el esquema del circuito completo del controlador del controlador del motor del cuadricóptero utilizando el DRV11873 IC, que es un circuito de motor BLDC de baja corriente autónomo que consta de todas las características de protección necesarias, como protección contra sobrecargas, protección térmica, etc. Este módulo básicamente forma el ESC para nuestra unidad quadcopter actual.

Para obtener más información sobre este diseño y los detalles de PCB, puede consultar el documento original a continuación:

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

Circuito de control remoto basado en Quadcopter PWM

Cómo funciona

Los pines FS y FG del IC son para mejorar el IC con controles adicionales a través de circuitos externos, ya que no estamos usando estas características en nuestro diseño, estos pines pueden mantenerse sin usar y terminados en la línea positiva a través de una resistencia de 100 K.

El pinout RD del IC decide la dirección de rotación del motor. La conexión de este pin a Vcc a través de una resistencia de 100K permite una rotación en sentido antihorario en el motor, mientras que dejarlo desconectado hace lo contrario y permite que el motor gire en el sentido de las agujas del reloj.

El pin # 16 es la entrada PWM que se usa para inyectar una entrada PWM desde una fuente externa, variando el ciclo de trabajo del PWM altera la velocidad del motor en consecuencia.

Los pines FR, CS también son irrelevantes para nuestra necesidad y, por lo tanto, se pueden dejar sin usar como se muestra en el diagrama, y ​​terminar en la línea positiva a través de una resistencia de 100K.

Los pines U, V, W son las salidas del motor que deben conectarse con el motor trifásico BLDC cuadricóptero respectivo.

El pinout COM es para conectar el cable común del motor trifásico, si su motor no tiene un cable común, simplemente puede simularlo conectando 3 nos de resistencias 2k2 a los pines U, W, W y luego unir su común termina con el pin COM del IC.

El esquema también muestra un IC 555 configurado en el modo de circuito astable PWM. Esto se convierte en parte del módulo de circuito y la salida PWM de su pin # 7 se puede ver conectada con la entrada PWM del circuito DRV IC para iniciar los 4 motores con una velocidad base constante y permitir que el motor esté en vuelo estacionario constante. velocidad en un punto dado.

Esto concluye el circuito ELC principal o el circuito del controlador BLDC para nuestro diseño de cuadricóptero.

Necesitaremos cuatro de estos módulos para los cuatro motores en nuestro diseño de cuadricóptero.

Es decir, 4 de estos DRV IC junto con la etapa IC 555 PWM deberán estar asociados con cada uno de los 4 motores del quadcopter.

Estos módulos asegurarán que normalmente los 4 motores estén configurados a una velocidad predeterminada aplicando una señal PWM fija e idéntica a cada uno de los CI del controlador DRV relevantes.

Ahora aprendamos cómo se puede alterar el PWM a través de un control remoto para alterar las velocidades del motor individual usando un mando a distancia ordinario de 4 canales.

El módulo receptor de RF (decodificador PWM)

El circuito anterior muestra el circuito de RF remoto del receptor que se supone que se acomoda dentro del quadcopter para recibir datos PWM inalámbricos externos desde el teléfono transmisor remoto del usuario y luego procesar las señales apropiadamente para alimentar los módulos de controlador DRV adjuntos como se explica en el sección previa.

Las 4 salidas nombradas como PWM # 1… .PWM # 4 necesitan conectarse con el pin # 15 de PWM del DRV IC como se indica en el diagrama anterior.

Estos pines PWM de la unidad receptora de RF se activan cada vez que el usuario presiona el botón correspondiente en su auricular transmisor.

Cómo debe conectarse el transmisor de RF (codificador PWM)

En la sección anterior discutimos el Rx o el circuito del receptor remoto y cómo sus 4 salidas deben estar conectadas con los módulos del controlador ESC del motor del cuadricóptero.

Aquí vemos cómo el transmisor de RF simple debe crearse y conectarse con circuitos PWM para transmitir los datos PWM de forma inalámbrica a la unidad receptora del cuadricóptero para que las velocidades del motor individual se controlen simplemente presionando un botón, lo que finalmente causa la quadcopter para cambiar de dirección o su velocidad, según las preferencias de los usuarios.

El circuito que se muestra arriba muestra los detalles de cableado del módulo transmisor. La idea parece bastante simple, el circuito transmisor principal está formado por el chip TSW434 que transmite las señales PWM codificadas a la atmósfera y el HT12E que se encarga de alimentar las señales codificadas al chip TSW.

Las señales PWM son generadas por 4 etapas de circuito IC 555 separadas que pueden ser idénticas a la que se discutió anteriormente en el módulo controlador DRV.

El contenido de PWM de los 4 circuitos integrados se puede ver terminado en los respectivos pines del codificador IC HT12E a través de 4 botones pulsadores discretos indicados como SW1 ---- SW4.

Cada uno de estos botones corresponde y alterna el pinout idéntico del módulo receptor que discutimos anteriormente e indicado como PWM # 1, PWM # 2… ..PWM # 4.

Lo que significa que presionar SW1 puede hacer que la salida PWM # 1 de la unidad receptora se active y esto comenzará a alimentar las señales PWM decodificadas recibidas desde el transmisor al módulo DRV asociado y, a su vez, hará que el motor relevante cambie su velocidad en consecuencia.

De manera similar, presionando SW2,3,4 se puede usar para influir en las velocidades de los otros 3 motores de cuadricóptero según lo deseen los usuarios.

Circuito IC 555 PWM

Los 4 circuitos PWM que se muestran en el auricular transmisor de RF anterior se pueden construir consultando el siguiente diagrama, que es exactamente similar al que se vio en nuestro circuito ESC del controlador DRV.

Recuerde que la olla de 5K podría tener la forma de una olla habitual y esta olla podría usarse adicionalmente con los botones para seleccionar diferentes velocidades en los motores correspondientes.

Es decir, manteniendo presionado un botón seleccionado y moviendo simultáneamente el 5KPWMpot correspondiente, se puede hacer que el quadcopter aumente o disminuya su velocidad en la dirección deseada.

Alternativamente, el PWM podría establecerse inicialmente en un nivel más alto o más bajo y luego presionar el botón correspondiente para permitir que el motor del cuadricóptero correspondiente alcance la velocidad preferida, según la configuración de PWM.

Especificación del motor de cuadricóptero

El circuito de control remoto Qiadcopter explicado anteriormente está diseñado para usarse solo con fines de visualización y no se puede usar para levantar cargas o una cámara. Esto implica que los motores utilizados en el diseño deben ser preferiblemente del tipo de baja corriente.

El DRV11873 IC está diseñado para operar motores con una potencia nominal de 15 V, 1,5 amperios o un motor de aproximadamente 20 vatios ... por lo que cualquier motor BLDC trifásico con una capacidad nominal de 15 a 30 vatios se puede utilizar para este propósito.

La batería para este diseño de cuadricóptero puede ser cualquier batería de iones de litio Lipo pr de 12v capaz de suministrar 15V pico a 1.5 amperios de corriente continua.

Detalles de especificación

Motor de CC en miniatura Outrunner sin escobillas 1306N

Tipo: Micro Motor

Construcción: imán permanente

Conmutación: sin escobillas

Velocidad (RPM): 2200rpm / v

Corriente continua (A): 1.5 ~ 2.6A

Voltaje (V): 7.4 ~ 11.1V

motor de corriente continua en miniatura: AX-1306N

peso: 8g

diámetro del eje: 1,5 mm

Batería LI-PO: 2-3 s

corriente de funcionamiento: 1.5 ~ 2.6A

eficiencia máxima: 67%




Artículo anterior: Circuito de controlador de motor BLDC sin sensor Siguiente: Circuito del controlador del calentador con botones pulsadores