progra, mecatronica y mas_ quadcopter.pdf

31/3/2014 Progra, Mecatronica y mas: Quadcopter

http://hzsquare.blogspot.mx/search/label/Quadcopter 1/24

FIME UANL Mexico Aprende Bonito ....!!!!! =)

martes, 29 de mayo de 2012

Materiales y Costos

Minimo

Pieza Costo $MX Cantidad Subtotal Donde Comprar

Kit de Hlices,

Drivers ESC,

Motores

2003 1 2003 http://www.electronicarc.com/catalogo/product_info.php?

products_id=604

Arduino UNO 370 1 370 http://www.5hz-electronica.com/arduino_uno-3.aspx

Acelermetro 3

ejes ADXL335

330 1 330 http://www.5hz-electronica.com/acelermetrode3ejes-

adxl335.aspx

Sensor

ultrasnico

Maxbotics

440 1 440 http://www.5hz-

electronica.com/sensorultrasnicorangefinder-

maxbotixlv-ez3.aspx

Batera LiPo

2500 mAh

11.1V

920 1 920 http://dgelectronics.com.mx/store/Baterias/BaterA-a-Li-

Po/BaterA-as-Li-po-11-1v/C22895-AutoBalance-LiPo-Tx-

2500-mAh-11-1V/prod_7284.html

Bluetooth

BlueSMiRF Gold

850 1 850 http://www.5hz-electronica.com/modembluetooth-

gold.aspx

Solera

Aluminio

(Esqueleto

Quadcopter)

50 2 100

Tornillos 5 12 60

Total: 5073

A continuacin coloco una lista de los materiales a ocupar, es un aproximado y su costo en pesos

mexicanos, as como donde conseguirlos.

Un paquete como este es lo que necesitaras

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Un lindo Arduino UNO. Puede ser cualqueir arduino, siempre que tenga mnimo 4 PWM

Un sensor de proximidad, lo usamos para medir la altura. (Piso -> Quadcopter)

Acelermetro de tres ejes. Medimos inclinacin en vuelo

Batera LiPo de 2500mAh 11.1V. Necesitamos mucha potencia

20/03/2014 -> 160,095.0

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Materiales y Costos

5.- Sensores y primeraprueba de elevacion

4.- Prueba con cuatroOutrunner Brushless

Archivo del blog



Publicado por Hazael Fernando Mojica Garca en 10:00 0 comentarios

Enlaces a esta entrada

Etiquetas: Quadcopter

Bluetootth BlueSMiRF Gold. Para comunicar con la PC. Igual puedes usar cualquier otro medio (como un XBee...)

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domingo, 27 de mayo de 2012

5.- Sensores y primera prueba de elevacion

Bien, para haber llegado hasta este punto necesitas tener:

* Esqueleto del quadcopter con motores, drivers y hlices montados

* Funcionamiento de los 4 motores con un solo PWM mnimo (como se vio en las entradas

pasadas) con un Arduino

Para esta entrada se necesita

* 1 arduino que mnimo soporte 4 PWM (UNO, MEGA etc... que es lo que venimos usando desde

la primera entrada):

* 1 Acelerometro de 3 ejes (ADXL335 o cualquier otro que tenga una salida analgica por eje, en

Mxico puedes conseguirlo aqui, ese usaremos para este proyecto)

* 1 Sensor de Proximidad con salida analgica (En Mxico puedes conseguirlo aqu, ese

usaremos para este proyecto)

Arduino UNO. Usado para este proyecto (Imagen Propiedad de Arduino)

Motors

3.- Colocando motores yhlices

2.- Construyendo elesqueleto de nuestroQuadcopte...

Crea una Fuente de Poderpara tus proyectos conun...

abril (1)

marzo (2)

febrero (4)

enero (3)

2011 (39)

Lizz

Carlos Zavala

Hazael Fernando MojicaGarca

Gustavo Eduardo MartnezJurez

Contribuyentes



Coloco a continuacin el esquemtico de las conexiones (pueden usar tanto MEGA como UNO o

cualquier otro arduino, solo asegrense de colocar en un pin PWM la seal al driver del motor y

hacer lo cambios en el void setup() del cdigo)

Descarga esquemticos aqu: aqu_pdf, aqu_jpg

Codigo para Arduino:

Acelerometro (Sensor de Inclinacion) tres ejes ADXL335 usado en este proyecto. Salida analoga (0 - 3.3V)

Sensor de proximidad ultrasonico Maxbotics usado en este proyecto salida analoga (0 - 5V)

Esquemtico para la primera prueba de elevacin

123

4

/********************************************************************************** Hazael Fernando Mojica Garca, San Nicols de los Garza, Mxico NL* 12 de Mayo del 2012

* Prueba de elevacion 1

?



456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960

616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990

* Prueba de elevacion 1* Licencia GPL 2012*********************************************************************************/ #include Servo outrunner1;Servo outrunner2;Servo outrunner3;Servo outrunner4; int instruccion = 's';int MAXPWMDC = 2500;int MINPWMDC = 1300; void setup(){ Serial.begin(115200); outrunner1.attach(11); outrunner2.attach(10); outrunner3.attach(9); outrunner4.attach(3); outrunner1.write(0); outrunner2.write(0); outrunner3.write(0); outrunner4.write(0); instruccion = RecibeInstruccion(); //instruccion = 'c';} void loop(){ switch(instruccion) { case 'q': Stop(); instruccion = RecibeInstruccion(); break; case 'c': Controla(); instruccion = RecibeInstruccion(); break; default: instruccion = 'q'; break; }} void Controla()

{ int instruc = 's'; boolean bucle = 1; int DC = MINPWMDC; Serial.println("Controlando"); Stop(); //Inicializa(); Barrido_To_MINPWMDC(); Serial.println("Presiona 'a' para subir la velocidad, 'z' para bajarla y 's' para salir" while(bucle) { if(Serial.available()) { instruc = Serial.read(); switch(instruc) { case 's': bucle = false; break; case 'a': DC = DC + 5; outrunner1.writeMicroseconds(DC); outrunner2.writeMicroseconds(DC); outrunner3.writeMicroseconds(DC); outrunner4.writeMicroseconds(DC); Serial.print("Subiendo velocidad "); Serial.print("DC: "); Serial.println(DC);



90919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117

118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174

175

Serial.println(DC); break; case 'z': DC = DC - 5; outrunner1.writeMicroseconds(DC); outrunner2.writeMicroseconds(DC); outrunner3.writeMicroseconds(DC); outrunner4.writeMicroseconds(DC); Serial.print("Bajando velocidad "); Serial.print("DC: "); Serial.println(DC); break; } } LecturaSensores(); }} void LecturaSensores(){ int ejeX = 0; int ejeY = 0; int ejeZ = 0; int altura = 0; ejeX = analogRead(5); ejeY = analogRead(4);

ejeZ = analogRead(3); altura = analogRead(6); Serial.print("EjeX: "); Serial.print(ejeX); Serial.print(" EjeY: "); Serial.print(ejeY); Serial.print(" EjeZ: "); Serial.print(ejeZ); Serial.print(" Altura:"); Serial.println(altura); } void Barrido_To_MINPWMDC(){ int MINPWMDC_aux = 0; Serial.println("Inicializando Driver..."); while(MINPWMDC_aux < MINPWMDC) { outrunner1.writeMicroseconds(MINPWMDC_aux); outrunner2.writeMicroseconds(MINPWMDC_aux); outrunner3.writeMicroseconds(MINPWMDC_aux); outrunner4.writeMicroseconds(MINPWMDC_aux); MINPWMDC_aux = MINPWMDC_aux + 10; Serial.println(MINPWMDC_aux); delay(30); } } int RecibeInstruccion(){ int instruc = 's'; Serial.println("Presiona 'q' para Stop y 'c' para controlar"); Serial.print("Recibiendo instruccion: "); while(1) { if(Serial.available()) { instruc = Serial.read(); break; } } Serial.println(instruc); return instruc;} void Stop(){ Serial.println("Stop, detendiendo, espera..."); outrunner1.write(0); outrunner2.write(0); outrunner3.write(0); outrunner4.write(0); delay(2000);

}



Codigo aqui.

Bien, slo les queda conectar y probar.

Coloco a continuacin un video de nuestra prueba:

Y unas imgenes:

Se observa nuestro lindo Quadcopter y la fuente de poder usada para pruebas (Las bateras LiPo de 2500mAh estan

muy caras).






Tags:

Arduino

Outrunner brushless motor

Controlar un outrunner brushless motor con arduino

Como controlar un motor sin escobillas

Motor sin escobillas

Controlar un motor sin escobillas con arduino

Como hacer un quadcopter

Como hacer mi propio helicoptero

Nuestro Quadcopter con sensores y todo el rollo. Falto el Modulo Bluetooth


sbado, 19 de mayo de 2012

4.- Prueba con cuatro Outrunner Brushless Motors

Bien, la siguiente fase es no solo poder controlar un solo motor, si no controlar los cuatro.

Para este paso, ya debemos tener cuando menos nuestro esqueleto montado.

Recomendaciones:

Probar motor por motor y establecer su sentido de giro correcto asignarle la hlice que

le corresponde.

Si ya tenemos los cuatro motores montados sobre el esqueleto y ya se estableci su

sentido de giro correcto (aquel que permitir que el quadcopter se eleve sin provocar

rotacin) hay que soldar los cables

Aislar todos los cables y fijarlos bien a la armadura, puede usar una pistola de silicon

para esto.

Si ya estas listo, procederemos a probar con un slo PWM y el programa que usamos en la

primera parte.

Por tanto el esquemtico nos quedara de la siguiente manera:






Esquematicos: aqui_pdf y aqui_jpg

Cdigo Arduino: aqui

Coloco a continuacin un video de muestra:

Bien, una vez hecha esta prueba supongo estas listo para comenzar a controlar de manera

independiente cada motor de tal manera que podamos disminuir o aumentar la velocidad por motor

y as poder dar sentidos de giro a nuestro quadcopter.

Esquematico para hacer funcionar los 4 motores con un solo PWM


3.- Colocando motores y hlices

Recordemos un poco de fsica.

Necesitamos que los torques que ejercern nuestros motores se eliminen de tal manera que la

nica fuerza exista en el quadcopter sea la usada para levantarse, aun no queremos que gire sobre

su eje.



Bien, para lograr esto, necesitamos que las hlices, independientemente del sentido de giro que

vayan a obedecer (dos en sentido horario y otras dos en sentido antihorario) entreguen una

fuerza de ascenso. Esto se logra consiguiendo un par de cada tipo de hlices.

Imagen de WikiPedia

Estas hlices giraran en sentido antihorario, por la forma del aspa brindaran una fuerza ascendente

Estas hlices giraran en sentido horario, por si forma brindarn una fuerza ascendente

Aqu tenemos el conjunto de cuatro hlices pusher.



Es muy importante tener el tipo correcto de hlices, es decir, un conjunto parecido al de arriba (dos

para sentido horario y dos antihorario) es el ideal. Si tienes cuatro hlices exactamente iguales no

te garantizo el funcionamiento (la teora dira que tu quadcopter se elevar pero girar sobre su eje

de manera descontrolada).

En la imagen siguiente mostramos de nuevo nuestro esqueleto, se logra apreciar la configuracin

de las hlices.

Una vez montados los motores estamos listos para cablear si es que no lo hiciste en este paso, y

probar los cuatro motores trabajando juntos.

Quiero aclarar que si bien nuestro diseo es muy ligero, no es es el optimo, recomiendo

ampliamente usar un juego de engranes reductores, debido a que el motor gira a velocidades

enormes pero el torque que poseen no es suficiente (es alto para el tamao del motor pero no es

suficiente) para levantar fcilmente la estructura.

Por ejemplo, algo parecido al sistema que usa el Ar Drone Parrot:

Otra vista de las hlices.

Nuestro diseo de esqueleto con motores y drivers



Imagen de un Ar Drone Parrot (Propiedad de aqui)

Close Up del motor

Juego de Engranes de un Ar Drone Parrot






Motor de un AR Drone Parrot. Incluye driver ESC. Si bien no es el motor con mas torque del mundo, se compensa

con los engranes


2.- Construyendo el esqueleto de nuestro Quadcopter

Para poder probar mas de un motor a la vez lo que necesitamos es una base firme, en la cual los

motores no vibren y que no existan cortos en los cables, te recomiendo soldarlo una vez tengas

todo bien preparado.

Recomendaciones para una buena base o esqueleto para tu quadcopter:

1. Tiene que ser ligero, lo mas que puedas. Recomiendo aluminio o plstico, sin duda alguna

la madera es facil de trabajar pero no es nada ligera y provoca mucha vibracin si los

motores no estn bien sujetos.

2. Que los brazos del esqueleto no obstruyan el paso del aire de las hlices.

3. La superficie ideal debajo de los motores es aquella que solo ocupa el espacio exacto de la

base del motor. (Permite el paso del aire de las hlices)

A continuacin coloco una galera de imgenes de esqueletos que No nos Funcionaron:



Ya sea por una cosa u otra, como estabilidad, PESO, vibraciones etc etc, estos modelos fueron

descartados.

Un modelo ideal y a seguir podra ser el del AR Drone Parrot (http://ardrone.parrot.com/parrot-ar-

drone/es/), sin duda no es el mejor, pero s es bueno:



El esqueleto que al final terminamos construyendo es el siguiente. Esta construido de aluminio y los

motores estn atornillados y el cableado ya esta soldado:

Imagen del puro esqueleto del Parrot

Imagen del esqueleto del Parrot




Comparamos nuestro modelo con el del Ar Drone Parrot






sbado, 10 de marzo de 2012

1.- Controlar un outrunner brushlees motor.

Buenos das queridos lectores, el da de hoy vamos a controlar un motor sin escobillas tipo

outrunner.

Antes que nada, para que queremos hacer esto?, bien, estos motores son muy usados en

aplicaciones que requieren altos torques, altas revoluciones y un tiempo de vida alto. Es decir, para

aplicaciones exigentes, por tanto estos motores son caros en comparacin con cualquier motor de

corriente directa normal. Son usados para muchas aplicaciones, desde lectores/quemadores de

CD, avioes y helicopteros de hobbie, aeroplanos, etc...

Como esta entrada es parte de una serie de entradas que tienen el fin de construir un quadcopter

vamos a hacer esto lo ms sencillo y entendible posible.

Material:

Arduino (cualquier modelo, Uno, Mega ...) o un micro con PWM

Un outrunner brushless motor (Como este)

Un driver para brusless motor (ECS o BEC, puede ser como este)

Una fuente de energa de alta potencia, un cargador de minimo 500mA servir, o una

batera lipo (como esta). Pero te recomiendo mucho tambin que si tienes la

oportunidad construyas esto ( http://hzsquare.blogspot.mx/2012/05/crea-una-fuente-de-

poder-para-tus.html ), te servir mucho.

Bien, si lo que quieres actualmente es documentarte para decidir si en verdad te convence armar

un quadcopter o cualquier helicoptero, recomiendo este kit, que incluye casi todo lo necesario

(aqui).

Este tuto esta orientado a controlar el motor por medio de arduino, pero si tu posees otro

microcontrolador con salidas PWM tambin puedes seguirlo. Por desgracia slo coloco codigo de

arduino en esta entrada, espero puedas traducirlo tu al de tu microcontrolador y si gustas

compartirlo conmigo para hacer mas completa esta entrada.

1.- Conectando todo

Coloco a continuacin el esquemtico de conexiones:

Coloco otro esquematico mas en vivo:



Descarga Esquematicos: aqui

2.- Como funciona

El funcionamiento de un motor outrunner brushless es el siguiente:

1. Inicializar Motor

1. Mandar un pulso PWM de cierto DutyCicle (por lo general 0us, pero vara con el motor)

2. El motor dar uno o dos pitidos cuando est inicializado

2. Mandar el pulso PWM para la minima velocidad

3. Si se requiere aumentar la velocidad, aumentarla de manera gradual.

4. Si se requiere bajar la velocidad, disminuirla de manera gradual.

De manera general un motor tiene las siguientes caractersticas:

Su mnima velocidad se consigue alrededor de los 1100 us (microsegundos)

Su mxima velocidad se consigue al rededor de los 1600 us (microsegundos)

Para invertir el sentido de giro basta con intercambiar dos de los cables entre el motor y

el driver (yo recomiendo los dos de los extremos)

3.- Programar Arduino

Coloco a continuacin un skecth de Arduino testeado y probado para funcionar con diferentes tipos

de motores:

Esquemtico.

Esquemtico en Vivo

1234

/********************************************************************************** Hazael Fernando Mojica Garca, San Nicols de los Garza, Mxico NL* 6 de Marzo del 2012* Control de Velocidad de un Outrunner Brushless Motor

?



56789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990

* Licencia GPL 2012*********************************************************************************/ #include Servo outrunner;int instruccion = 's';int MAXPWMDC = 2500;int MINPWMDC = 1200; void setup(){ Serial.begin(115200); outrunner.attach(13);// instruccion = RecibeInstruccion(); instruccion = 'c';} void loop(){ switch(instruccion) { case 'q': Stop(); instruccion = RecibeInstruccion(); break; case 'c': Controla(); instruccion = RecibeInstruccion(); break; default: instruccion = 'q'; break; }} void Controla(){ int instruc = 's'; boolean bucle = 1; int DC = MINPWMDC; Serial.println("Controlando"); Stop(); //Inicializa(); Barrido_To_MINPWMDC(); Serial.println("Presiona 'a' para subir la velocidad, 'z' para bajarla y 's' para salir" while(bucle) { if(Serial.available()) { instruc = Serial.read(); switch(instruc) { case 's': bucle = false; break; case 'a': DC = DC + 5; outrunner.writeMicroseconds(DC); Serial.print("Subiendo velocidad "); Serial.print("DC: "); Serial.println(DC); break; case 'z': DC = DC - 5; outrunner.writeMicroseconds(DC); Serial.print("Bajando velocidad "); Serial.print("DC: "); Serial.println(DC); break; } } }} void Barrido_To_MINPWMDC(){



Cabe aclarar que para poder controlar de una manera eficiente los pulsos PWM se recurre a la

libreria Servo de arduino, la cual permite crear una instancia de la clase Servo y usar en ella el

DutyCicle correspondiente en microsegundos por medio de la funcin writeMicrosecods.

4.- Testeando

Coloco el siguiente video que muestra el motor en funcionamiento:

919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127

int MINPWMDC_aux = 0; Serial.println("Inicializando Driver..."); while(MINPWMDC_aux < MINPWMDC) { outrunner.writeMicroseconds(MINPWMDC_aux); MINPWMDC_aux = MINPWMDC_aux + 10; Serial.println(MINPWMDC_aux); delay(30); } } int RecibeInstruccion(){ int instruc = 's'; Serial.println("Presiona 'q' para Stop, 'i' para inicializar y 'c' para controlar" Serial.print("Recibiendo instruccion: "); while(1) { if(Serial.available()) { instruc = Serial.read(); break; } } Serial.println(instruc); return instruc;} void Stop(){ Serial.println("Stop, detendiendo, espera..."); outrunner.write(0); delay(2000);}






Tags:

Arduino






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0.- Principal Quadcopter

En construccin...

Bien, buenos das a todos, las siguientes entradas corresponden a un nuevo proyecto que estoy

llevando acabo en mi facultad, se tratan del diseo y construccin de un quadcopter. Espero les

guste, trataremos de que la documentacin aqu presentada est lo suficientemente completa para

que cualquier persona pueda hacerlo.

=)

Material en General:

Materiales y costos

Quadcopter por Pasos:

1. Controlar un outrunner brushlees motor.

2. Construye Tu Esqueleto

3. Colocando hlices y motores

4. Prueba con cuatro Outrunner Brushless Motors

5. Sensores y primera prueba de elevacin



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Arduino






Como hacer un quadcopter

Como hacer mi propio helicoptero




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