恭喜模友会灰的鱼
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还记得刚刚入魔那会儿,玩固定翼,舍不得买成品的空机,一来贵(穷B)二来比较喜欢自己动手。所以飞的都是自己手工做的飞机,一张KT板,一把胶棒,一把热熔强,一点胶布,几个刀片,简单的材料,简单的工具。一边画一边切,一折腾便是几个小时,做出来的飞机算不上精美,但飞地很开心。相信很多模友也都是这样,享受折腾的过程,更享受自己亲手折腾出来的飞机划过天际的那种成就感和惬意。每当有旁观者问起“你这飞机自己做的?”我都会很自豪地说“是的,用泡沫做的。”
在经历了一段时间的学习后,我稍微掌握了一点点皮毛,感觉离之前的那个想法近了一点。恰好实验室需要做一个多旋翼飞控的初级开发学习平台,于是我决定做一台以空心杯电机为动力的小四轴。在此也将这个小四轴的设计、制作、调试过程以文字、图片和视频的形式分享给大家。或许有点啰嗦也有描述不到位甚至错误的地方,欢迎大家指正点评。
先放个成品图:
第零步(选材及初步设计
因为小四轴体积小、重量轻对机架的强度要求不是很高,所以决定采用飞控板和机身融合的设计。也就是机身就是一块电路板,既是飞控本身也是电机及其他设备的固定支架。参考了一些成熟的小四轴的设计,包括在华强北路边买的99元一套的玩具四轴,参考了其电机驱动部分,用的是AO9926b场效应管,一个AO9926b可以驱动两个电机。不得不说的是那些玩具四轴的飞控设计地真的很不错,无论是电路还是飞控性能都很不错(相比于我自己做的)。电机采用的是8520空心杯,60mm的正反桨,因为要作为开发平台用,并且是初级的开发平台,所以主控采用的是STC15W4K32S4这款芯片,51内核,很适合电子专业的初学者。采用1S600MA的锂电池,因为这款单片机是5V供电,所以需要把1S的电压升压到5V,升压方案采用的是tps61040升压。传感器用的是MPU6050,考虑到有开发定高功能的可能性,我还加了一个BMP180的气压计(尽管精度差强人意)。无线通信用的是NRF24L01模块。飞机的部分大概也就这些了。
设计草图:
第一步(画原理图)
原理图也就是电路图,是飞行器各器件的连接的线路图。画的有点乱。。。
因为没几个器件,还是比较简单。
飞机部分:
主控、气压计、无线接口、下载接口、指示灯
升压-稳压电路部分
电机驱动部分
MPU6050传感器
遥控器部分:
已经成功试飞第二步(画PCB)
画PCB用的是Altium designer,首先确定板子的外形,也就是整个小四轴的机体部分的形状。为了尽可能地减轻整体的重量,计划用1MM厚的玻纤板,接下来问题来了,既要足够轻,又要足够的强度,还要适当地美观。。。而我确实没有什么画画的天赋。板子的形状确定下来后,就是器件排布布线了,简单的说就是把芯片、电阻、电容等器件合理地排布在这块确定了形状的板子上,并按照原理图的把这些器件用导线连接起来。
布线是PCB制板中最头疼的部分,经过N个小时的鼠标点击、拉扯总算是大体连通了。之后又进行检查修改了几次,确定下来最终的布线。在软件里预览一下板子的最终形状:
哎,将就了,连续对着电脑、精神高度集中、搞得眼睛快瞎了
在确定了最终的设计后,就是发给制板厂制板了,一般这种小批量的制板(打样)都是在淘宝上找PCB打样的店铺。将PCB文件发给厂家,然后就是等待了。。。。
终于,板子打回来了,带着新鲜的玻璃纤维粉末,搞地皮肤都兴奋起来(皮肤对玻璃纤维粉末有过敏反应,主要是对其中的粘合剂过敏,注意防护)。
第三步(焊接电路板)
焊接主控
焊接完成用酒精清洗,干净多了
一开始电机的卡座是3D打印的,后来换成了橡胶的护线圈,10多块钱1000个
焊接完成
第四步(调试)
第四步(试飞)