Hoewel de afstandsbedieningscircuits van een quadcopter heel gemakkelijk op de markt of in een online winkel kunnen worden gekocht, mag een enthousiaste elektronische hobbyist nooit leren hoe deze werken en of deze thuis al dan niet kunnen worden gebouwd?

In dit artikel zullen we proberen een eenvoudig quadcopter afstandsbedieningscircuit met behulp van discrete componenten en met behulp van RF-afstandsbedieningsmodules, en zonder de complexe MCU-gebaseerde circuits.

De stapsgewijze handleiding zal de geïnteresseerde hobbyisten daadwerkelijk laten begrijpen hoe eenvoudig een quadcopter kan worden bestuurd met behulp van een PWM-concept.

We hebben het al geleerd de basisprincipes van de quadcopter , laten we nu eens kijken naar de afstandsbedieningssectie die uiteindelijk zal helpen om de eenheid op afstand te besturen.

Basismodules vereist

De belangrijkste ingrediënten die nodig kunnen zijn voor het project worden gegeven als onder:

We hebben fundamenteel de volgende 3 circuitfasen nodig:

1) 4-weg RF afstandsbediening Tx, Rx modules - 1 set

2) Op IC 555 gebaseerde PWM-generatorcircuits - 4nos

3) BLDC-motorcontrollercircuits - 4nos

Omdat het een zelfgemaakte versie is, kunnen we enkele inefficiënties verwachten met het voorgestelde ontwerp, zoals de afwezigheid van joysticks voor de bedieningselementen, die worden vervangen door potten of potentiometers, niettemin kan worden verwacht dat de werkcapaciteit van het systeem vergelijkbaar is met de professionele eenheden.

De draagbare PWM-zendereenheid zal in feite bestaan uit de Tx-afstandsmodule die is geïntegreerd met 4 discrete PWM-stuurcircuits, terwijl de quadcopter moet worden ingesloten met 1 Rx-circuit geïntegreerd met 4 discrete BLDC-stuurcircuits.

Laten we beginnen met de quadcopter-motorcircuits en kijken hoe de BLDC-motorcontroller moet worden geconfigureerd en aangesloten op het Rx-circuit.

Quadcopter PWM-ontvangercircuit

In een van de vorige berichten hebben we geleerd hoe een veelzijdige BLDC-motorcontroller kan worden gebouwd met behulp van een enkele chip, maar dit ontwerp is niet ontworpen om relatief zwaardere motoren van een quadcopter te bedienen, daarom is het mogelijk niet geschikt voor de huidige toepassing.

Een 'big brother'-optie voor het bovenstaande circuit is gelukkig beschikbaar en wordt perfect geschikt voor het aandrijven van quadrocopter-motoren. Met dank aan TEXAS INSTRUMENTS, voor het leveren van zulke prachtige circuitmodules voor één chip-applicatie.

Voor meer informatie over deze BLDC-driver-IC met hoge stroomsterkte, kunt u de volgende pdf-datasheet van hetzelfde raadplegen

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

De onderstaande opstelling toont het volledige schakelschema van de quadcopter-motorbesturingcontroller met behulp van de DRV11873 IC, een op zichzelf staand BLDC-motorcircuit met lage stroomsterkte dat bestaat uit alle vereiste beveiligingsfuncties zoals overbelastingsbeveiliging, thermische beveiliging enz. Deze module vormt in feite de ESC voor onze huidige quadcopter-eenheid.

Voor meer informatie over dit ontwerp en PCB-details, kunt u het originele document hieronder raadplegen:

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

Quadcopter PWM gebaseerd afstandsbedieningscircuit

Hoe het werkt

De FS- en FG-pinouts van de IC zijn bedoeld voor het verbeteren van de IC met extra bedieningselementen via externe circuits, aangezien we deze functies in ons ontwerp niet gebruiken, kunnen deze pinnen ongebruikt blijven en worden afgesloten met de positieve lijn via een 100K-weerstand.

De RD-pinout van de IC bepaalt de draairichting van de motor. Door deze pin via een 100K-weerstand op Vcc aan te sluiten, kan de motor tegen de klok in draaien terwijl hij niet is aangesloten, doet het het tegenovergestelde en kan de motor met de klok mee draaien.

Pin # 16 is dat de PWM-ingang wordt gebruikt voor het injecteren van een PWM-ingang van een externe bron, het variëren van de duty-cycle van de PWM verandert de snelheid van de motor dienovereenkomstig.

De FR, CS-pinouts zijn ook niet relevant voor de noodzaak en kunnen daarom ongebruikt worden gelaten, zoals weergegeven in het diagram, en worden afgesloten met de positieve lijn via een 100K-weerstand.

De U, V, W pinouts zijn de motoruitgangen die verbonden moeten worden met de respectievelijke quadcopter BLDC 3-fasemotor.

De COM-pinout is voor het aansluiten van de gemeenschappelijke draad van de 3-fasemotor.Als uw motor geen gemeenschappelijke draad heeft, kunt u dit eenvoudig simuleren door 3 nos van 2k2-weerstanden aan te sluiten op de U-, W-, W-pinnen en vervolgens hun gemeenschappelijke draad samen te voegen. eindigt met de COM-pin van de IC.

Het schema toont ook een IC 555 die is geconfigureerd in de PWM-astabiele circuitmodus. Dit wordt een onderdeel van de circuitmodule en de PWM-uitgang van pin # 7 is te zien in verband met de PWM-ingang van het DRV IC-circuit om de 4 motoren te starten met een constante basissnelheid en om de motor constant te laten zweven. snelheid op een bepaalde plek.

Hiermee is het hoofd-ELC-circuit of het BLDC-stuurcircuit voor ons quadcopter-ontwerp afgesloten.

We hebben vier van dergelijke modules nodig voor de vier motoren in ons quadcopter-ontwerp.

Dit betekent dat 4 van dergelijke DRV IC's samen met de IC 555 PWM-trap moeten worden geassocieerd met elk van de 4 motoren van de quadcopter.

Deze modules zorgen ervoor dat normaal gesproken alle 4 motoren op een vooraf bepaalde snelheid worden ingesteld door een vast en identiek PWM-signaal toe te passen op elk van de relevante DRV-controller-IC's.

Laten we nu eens kijken hoe de PWM kan worden gewijzigd via een afstandsbediening om de snelheden van de individuele motor te wijzigen met behulp van een gewone 4-kanaals afstandsbediening.

De RF-ontvangermodule (PWM-decoder)

Het bovenstaande circuit toont het externe RF-circuit van de ontvanger dat hoort te zijn ondergebracht in de quadcopter voor het ontvangen van externe draadloze PWM-gegevens van de afstandsbediening van de zender van de gebruiker en vervolgens de signalen op de juiste manier te verwerken om de bijbehorende DRV-controllermodules te voeden, zoals uitgelegd in de vorige paragraaf.

De 4 uitgangen met de naam PWM # 1… .PWM # 4 moeten worden verbonden met de PWM-pin # 15 van de DRV-IC zoals aangegeven in het vorige diagram.

Deze PWM-pinouts van de RF-ontvangereenheid worden geactiveerd wanneer de overeenkomstige knop wordt ingedrukt door de gebruiker in zijn zender.

Hoe de RF-zender moet worden bedraad (PWM-encoder)

In de bovenstaande sectie hebben we het Rx of het externe ontvangercircuit besproken en hoe de 4 uitgangen moeten worden verbonden met de ESC-stuurmodules van de quadcoptermotor.

Hier zien we hoe de eenvoudige RF-zender moet worden gemaakt en bedraad met PWM-circuits om de PWM-gegevens draadloos naar de quadrocopter-ontvangereenheid te verzenden, zodat de snelheden van de individuele motor eenvoudig met een druk op de knop worden geregeld, wat uiteindelijk de oorzaak is van de quadcopter om van richting of snelheid te veranderen, volgens de voorkeuren van de gebruiker.

“hoe binaire naar grijze code te converteren ”

De hierboven getoonde schakeling toont de bedradingsdetails van de zendermodule. Het idee ziet er vrij eenvoudig uit, het hoofdzendercircuit wordt gevormd door de TSW434-chip die de gecodeerde PWM-signalen naar de atmosfeer verzendt, en de HT12E die verantwoordelijk wordt voor het voeden van de gecodeerde signalen naar de TSW-chip.

De PWM-signalen worden gegenereerd door 4 afzonderlijke IC 555-circuittrappen die identiek kunnen zijn aan degene die eerder werd besproken in de DRV-controllermodule.

De PWM-inhoud van de 4 IC's kan worden gezien als beëindigd op de respectieve pinouts van de encoder IC HT12E via 4 discrete drukknoppen, aangeduid als SW1 ---- SW4.

Elk van deze knoppen correspondeert en schakelt de identieke pinout van de ontvangermodule die we eerder hebben besproken en aangeduid als PWM # 1, PWM # 2… ..PWM # 4.

Dit betekent dat als u op SW1 drukt, de PWM # 1-uitgang van de ontvangereenheid actief kan zijn en dit zal pinout de ontvangen gedecodeerde PWM-signalen van de zender naar de bijbehorende DRV-module sturen en op zijn beurt ervoor zorgen dat de relevante motor zijn snelheid overeenkomstig verandert.

Evenzo kan het indrukken van SW2,3,4 worden gebruikt om de snelheden van de andere 3 quadrocopter-motoren te beïnvloeden, zoals de gebruikers willen.

IC 555 PWM-schakeling

De 4 PWM-circuits die in de bovenstaande RF-zenderhandset worden getoond, kunnen worden gebouwd door te verwijzen naar het volgende diagram, dat precies lijkt op het schema dat werd gezien in ons DRV-controller ESC-circuit.

Houd er rekening mee dat de 5K-pot de vorm van een gewone pot kan hebben en dat deze pot ook kan worden gebruikt met de knoppen voor het selecteren van verschillende snelheden op de bijbehorende motoren.

Dit betekent dat door een geselecteerde knop ingedrukt te houden en tegelijkertijd de corresponderende 5KPWMpot te bewegen, de quadcopter zijn snelheid in de beoogde richting kan verhogen of verlagen.

Als alternatief kan de PWM aanvankelijk op een hoger of lager niveau worden ingesteld en vervolgens op de bijbehorende knop drukken om de corresponderende quadrocoptermotor de gewenste snelheid te laten bereiken, volgens de PWM-instelling.

Quadcopter Motorspecificatie

Het hierboven toegelichte Qiadcopter-afstandsbedieningscircuit is alleen bedoeld voor weergavedoeleinden en kan niet worden gebruikt voor het heffen van lasten of een camera. Dit impliceert dat de motoren die in het ontwerp worden gebruikt bij voorkeur van een laagstroomtype moeten zijn.

De DRV11873 IC is ontworpen om motoren met een vermogen van 15 V, 1,5 ampère of ongeveer 20 watt motor te laten werken ... dus elke 3-fase BLDC-motor met een vermogen van 15 tot 30 watt kan voor dit doel worden gebruikt.

De batterij voor dit quadcopter-ontwerp kan elke 12v Lipo pr Li-ion-batterij zijn die een piek van 15 V kan leveren bij een continue stroom van 1,5 ampère.