RC Flight Data Recorder/Black Box: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Dalam instruksi ini saya akan membuat perekam data pertarungan berbasis arduino untuk kendaraan RC, khususnya pesawat RC. Saya akan menggunakan modul GPS UBlox Neo 6m yang terhubung ke arduino pro mini dan pelindung kartu SD untuk merekam data. Proyek ini akan merekam Lintang, Bujur, Kecepatan, Ketinggian dan tegangan Baterai antara lain. Data ini akan diperkaya untuk pengalaman menonton yang lebih baik menggunakan Google Earth Pro.

Langkah 1: Alat dan Suku Cadang

Bagian

• Modul GPS Ublox NEO 6m: ebay/amazon
• Modul kartu Micro SD: ebay/amazon
• Kartu Micro SD (kecepatan atau kapasitas tinggi tidak diperlukan): amazon
• Arduino pro mini: ebay/amazon
• Programmer FTDI dan kabel yang sesuai: ebay/amazon
• Papan Perf: ebay/amazon
• Kawat penghubung: ebay/amazon
• Pin header: ebay/amazon
• Dioda penyearah: ebay/amazon
• 2x 1K ohm resistor: ebay/amazon
• 1500 mikron karton

Peralatan

• Solder Besi dan solder
• Pistol lem panas
• Laptop atau komputer
• Multimeter (tidak sepenuhnya diperlukan tetapi sangat membantu)
• Membantu tangan (sekali lagi tidak perlu tetapi membantu)
• pisau kerajinan

Opsional

• Item yang digunakan untuk membuat prototipe tidak diperlukan tetapi sangat membantu
• Papan tempat memotong roti
• Arduino Uno
• Kabel Jumper

Langkah 2: Teori dan Skema

Otak perangkat ini adalah Arduino pro mini, ditenagai dari port keseimbangan baterai Li-Po kendaraan RC (dalam kasus saya pesawat terbang). Saya telah mengatur ini untuk baterai 2s tetapi ini dapat dengan mudah diubah untuk mengakomodasi ukuran baterai lainnya.

Bagian ini tidak lengkap. Saya akan memperbarui instruksi ini ketika pembacaan permukaan kontrol selesai

Servo1 akan menjadi motor elevon pesawat saya sementara servo 2 akan menjadi output servo pengontrol penerbangan saya

Modul GPS menerima data dari satelit GPS dalam bentuk string NMEA. String ini berisi informasi lokasi tetapi juga waktu yang tepat, kecepatan, arah, ketinggian dan banyak data berguna lainnya. Setelah string diterima, informasi yang berguna untuk proyek ini diekstraksi menggunakan pustaka kode TinyGPS.

Data ini bersama dengan tegangan baterai dan posisi elevon akan ditulis ke kartu SD pada kecepatan 1Hz. Data ini ditulis dalam format CSV (comma-separated value) dan akan diinterpretasikan menggunakan google maps untuk memplot jalur penerbangan.

Langkah 3: Pembuatan prototipe

CATATAN: Sambungan modul GPS tidak ditampilkan di atas. GPS disambungkan sebagai berikut:

GND ke tanah Arduino

VCC ke Arduino 5V

RX ke pin digital Arduino 3

TX ke pin digital Arduino 2

Untuk menguji bahwa semua komponen berfungsi dengan benar, yang terbaik adalah memulai dengan meletakkan semuanya di papan tempat memotong roti karena Anda tidak ingin mengetahui hanya setelah semuanya disatukan bahwa Anda memiliki bagian yang rusak. Pustaka kode tambahan yang diperlukan adalah pustaka TinyGPS yang tautannya dapat ditemukan di bawah ini.

gps kecil

Kode tester tegangan di bawah ini hanya menguji rangkaian pengukur tegangan. Nilai penyesuaian perlu diubah untuk membuat arduino membaca tegangan yang benar.

Kode File digunakan untuk menguji modul kartu SD dan kartu micro SD untuk memastikan keduanya membaca dan menulis dengan benar.

Kode gpsTest digunakan untuk memastikan bahwa gps menerima data yang benar dan dikonfigurasi dengan benar. Kode ini akan menampilkan garis lintang, garis bujur, dan data langsung lainnya.

Jika semua bagian ini bekerja sama dengan benar maka Anda dapat melanjutkan ke langkah berikutnya.

Langkah 4: Solder dan Pengkabelan

Sebelum melakukan penyolderan atau pemasangan kabel, letakkan semua komponen Anda di selembar karton dan potong ke dimensi luar komponen. Ini akan menjadi pelat pemasangan Anda untuk semua bagian Anda.

Buat papan sirkuit dengan memotong perfboard ke ukuran terkecil yang layak karena berat dan ukuran adalah prioritas. Solder pin header di sepanjang tepi cut perfboard, di sinilah port keseimbangan baterai dan di masa depan servo permukaan kontrol dan pengontrol penerbangan akan terhubung. Solder resistor 2 1k Ohm dan dioda penyearah pada tempatnya sesuai dengan diagram rangkaian.

Solder modul kartu micro SD ke pin arduino sesuai dengan diagram rangkaian buat koneksi menggunakan kabel AWG 24.

Buat sambungan antara perfboard dan arduino lagi sesuai dengan diagram rangkaian dan menggunakan lebih banyak jenis kabel yang sama.

CATATAN: GPS adalah perangkat sensitif elektrostatik, berhati-hatilah saat menyolder dan jangan pernah mengalirkan arus melalui kabel apa pun saat membuat sambungan

Solder pin modul GPS ke pin yang sesuai pada arduino menggunakan panjang sekitar 3-4cm (1-1.5in) kabel ini memberikan modul GPS cukup kendur untuk dilipat ke sisi lain dari kartu dukungan.

Periksa dan periksa ulang kontinuitas untuk semua koneksi untuk memastikan semuanya terhubung dengan benar.

Menggunakan lem panas, pasang modul kartu SD, Arduino Pro Mini, dan papan perfboard khusus Anda di satu sisi karton dan modul GPS dan antena di sisi lain.

Setelah Anda memiliki semua bagian yang terhubung dengan benar dan dipasang ke karton, saatnya untuk beralih ke kode.

Langkah 5: Kode

Ini adalah kode yang berjalan pada perangkat terakhir. Saat kode ini berjalan, LED pada modul GPS akan mulai berkedip segera setelah gps diperbaiki dengan lebih dari 3 satelit. LED pada papan arduino akan berkedip sekali segera setelah arduino memulai untuk menunjukkan bahwa file CSV telah berhasil dibuat dan kemudian akan berkedip tepat waktu dengan LED GPS ketika berhasil menulis ke kartu micro SD. Jika sisa LED dari kartu micro SD tidak dapat diinisialisasi dan kemungkinan besar ada masalah dengan kabel atau kartu micro SD Anda.

Kode ini akan membuat file CSV baru setiap kali program dijalankan akan diberi label "flightxx" dimana xx adalah angka antara 00 dan 99 yang bertambah setiap kali program dijalankan.

Untuk mendapatkan bidang waktu saat ini di spreadsheet menjadi benar, Anda perlu mengonversi UTC (Waktu Universal Terkoordinasi) ke zona waktu yang tepat untuk Anda. Bagi saya nilainya adalah UTC +2.0 karena itu adalah zona waktu tempat saya berada tetapi ini dapat diubah dalam kode dengan mengubah float "zona waktu".

Langkah 6: Pengujian, Pengujian, Pengujian

Sekarang Anda harus memiliki sistem yang berfungsi, saatnya untuk mengujinya, pastikan semuanya berfungsi seperti yang diharapkan.

Setelah semuanya berfungsi dan Anda mendapatkan output pada spreadsheet yang tampaknya benar, saatnya untuk melakukan penyesuaian yang baik. Misalnya saya awalnya memasang perangkat di bagian bawah pesawat saya dengan ikatan kabel tetapi setelah beberapa penyelidikan saya menemukan bahwa itu mengurangi jumlah satelit GPS yang dapat dilihat pada satu waktu sekitar 40%.

Uji sistem Anda, pastikan semuanya berfungsi dan perbaiki jika perlu.

Langkah 7: Memperkaya Data Anda

Sekarang setelah Anda memiliki sistem yang andal, inilah saatnya untuk mencari tahu cara menampilkan data itu dengan cara yang lebih mudah dibaca. Spreadsheet baik-baik saja jika Anda menginginkan kecepatan yang tepat pada satu waktu atau jika Anda ingin memeriksa dengan tepat bagaimana kendaraan Anda berperilaku ketika Anda melakukan tindakan tertentu, tetapi bagaimana jika Anda ingin memplot seluruh penerbangan di peta atau melihat setiap titik data dengan cara yang lebih mudah dibaca, di sinilah pengayaan data sangat membantu

Untuk melihat data kami dengan cara yang lebih mudah dibaca, kami akan menggunakan google earth pro, Anda dapat mengklik di sini untuk pergi dan mengunduhnya.

Sekarang Anda harus mengubah file CSV menjadi file GPX agar lebih mudah dibaca oleh google earth menggunakan visualisator GPS. Pilih keluaran GPX, unggah file CSV Anda dan unduh file yang dikonversi. Kemudian buka file GPX di google earth dan secara otomatis akan mengimpor dan memplot semua data ke jalur penerbangan yang bagus. Ini juga berisi informasi tambahan seperti judul kapan saja.

CATATAN: Saya telah menghapus lat, data panjang dari foto karena saya tidak ingin mengungkapkan lokasi saya yang sebenarnya

Langkah 8: Kesimpulan dan Kemungkinan Perbaikan

Jadi secara keseluruhan saya sangat senang dengan bagaimana proyek ini ternyata. Saya senang memiliki data dari semua penerbangan saya. namun ada beberapa hal yang ingin saya kerjakan.

Yang paling jelas saya ingin dapat membaca posisi yang tepat dari permukaan kontrol. Saya memiliki sebagian besar perangkat keras untuk ini, tetapi saya harus mengaktifkan penggunaannya dalam kode. Masih ada beberapa tantangan teknis yang harus diatasi.

Saya juga ingin menambahkan barometer untuk data ketinggian yang lebih akurat, karena saat ini data ketinggian gps tampaknya tidak lebih dari sekadar tebakan.

Saya pikir menambahkan akselerometer tiga sumbu akan keren sehingga saya bisa melihat dengan tepat berapa banyak gaya g yang ditahan pesawat setiap saat.

Mungkin membuat semacam kandang. Saat ini dengan komponen yang terbuka dan kabelnya tidak terlalu elegan atau kokoh.

Tolong beri tahu saya jika Anda menemukan perbaikan atau modifikasi pada desain, saya ingin melihatnya.