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迷你滑翔機教程
迷你滑翔機教程
更新时间:2024-11-11 03:03:24

最近在公園裡經常看到小朋友玩耍一種無動力的泡沫飛機,抛出去之後可以滑翔好遠,出于好奇,也從網絡上購買了一架小的手抛機來玩耍,很适合公園飛行。但是每次都感覺飛行時間太短,不夠盡興,并且要是可以無線控制就好了,索性幹脆改裝成遙控的飛機。

這是從網上買的手抛機,翼展34cm:泡沫

迷你滑翔機教程(迷你手抛滑翔機遙控化改裝記)1

購買的泡沫手抛滑翔機

初步決定用STC8單片機來做改裝,其實用Arduino也可以,不過Arduino的主控Atmega328P的外圍電路比STC8複雜一些,為了機載端的體積和重量着想,選擇使用STC8.後期會有使用Arduino來改裝遙控飛機的帖子,請大家期待。

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使用STC8系列單片機作為主控

然後準備使用兩個空心杯來驅動飛機,同時兩個電機的轉速差可以改變飛機方向,提供驅動力的同時又可以用來轉向,一舉兩得。空心杯電機手上正好有兩個,型号是716,搭配55mm螺旋槳,提供的動力應該足夠飛機起飛。

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手頭上有的716空心杯電機,應該适合飛機使用

電池方面手頭上沒有小型的電池了,因此在網上購買了一塊100mah的小型锂電池,重量輕的同時足夠這兩個電機飛行5,6分鐘了,而且小容量電池充電塊一些,在外場飛行的時候也好快速補電。

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100mah,3.7V锂電池

為了給飛機充電,購買了一個tp4056的锂電池充電闆,接口是micro USB的,所以在飛行之餘可以使用充電寶給電池充電,比較方便。

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某寶上常見的一種锂電池充電器

配齊了電機和電池,下面就開始開發它的控制闆了,既然是遙控的飛機,那就需要一個發射器,人用發射器來控制飛機;一個接受器,用來接收信号并且控制電機轉動。那麼就需要一個模組來傳輸控制信号,我挑選了一個比較便宜的無線芯片LT8920,頻率範圍2.4G,廠家标稱距離在200m左右,所以這個芯片将會承擔起通訊的任務

綜合了一下,接受器上将會集成如下器件:STC8單片機,無線芯片LT8920,供電系統,電機驅動系統。發射器上将會集成:單片機,無線芯片LT8920,供電系統。這麼多的系統要想做的很小很輕,使用普通的洞洞闆幾乎是不可能的,所以我繪制PCB來集成這麼多電路在一張小的電路闆上。

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采用印刷電路闆來集成衆多元器件于一體

我想盡量吧整個電路闆做的小體積,這樣以後還可以給其他的飛機使用,一個闆子盡量兼容到各個型号的手抛飛機最好。

下面就開始繪制整個PCB

分為發射器的PCB和接收器的PCB,由于接受器對體積的要求更高,因此比較複雜,所以我先挑戰難度高的接受器部分。

下面是繪制好的接收器電路圖,其核心的系統我畫在一個方框裡,一個有四個核心的構成部分,左邊是單片機我來為電路以及無線模塊與單片機通信的電路,右邊則是電機的驅動部分以及電源部分。

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設計好的接收器電路原理圖

将繪制好的電路圖轉換成PCB的文件,然後經過排列位置以及布線後,大概的形狀定了下來。

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接收器電路闆正面

電路闆有兩面,我把單片機,電機驅動以及電源部分放在一面,将無線模塊放在另外一面,至此接受部分的電路闆繪制完畢。體積為1.4CM寬1.78MM長。

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接收器電路闆背面,集成有無線模塊和一些接口

接下來完成發射器部分的電路設計,為了後期可以有更好的操控體驗,我給發射器增加了一個重力感應模塊,可以使用搖杆控制與重力感應兩種模式來控制飛機。

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準備添加的重力感應模塊

由于增加了重力感應功能,所以發射器上搭載的東西會更多,不過好在發射器對體積的限制也并不大,對PCB的設計并不會帶來很大困難。設計好的電路圖如下,左邊由上到下依次是單片機部分,搖杆電路部分以及重力感應芯片的電路部分,右側則比較簡單,無線模塊LT8920的周邊電路以及電源部分。

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發射器的電路原理圖

為了方便焊接,所有的元器件都擺放在同一側。由于隻需要控制兩個電機,隻用了一個搖杆,不是傳統遙控器上的雙搖杆設計,這樣使得整體體積更小,可以單手握持。設計好的PCB如圖:

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設計好的發射器電路闆

在背部設計了電池的擺放位,至此整體的發射器PCB闆設計完成,尺寸約為6.8CM長3CM寬

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發射器電路闆背面,設計有電池擺放位

約幾天後拿到了制作好的PCB闆:

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收到的制作完成後的電路闆

使用熱風槍焊接一些器件:

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熱風槍焊接一些元器件

焊接好後樣子如下:

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焊接好的電路闆

在兩側機翼上挖孔,安裝電機

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在機翼上挖出長方形槽孔

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安裝電機

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背面使用膠帶固定即可

裝配接受器到手抛機上,由于手抛機上沒有多餘位置,于是取下機頭罩,将接受器安裝上去。連接好兩側的電機,安裝上電池。

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粘貼控制闆和電池

調整手抛機的CG(重心),一般這種手抛機的重心在機翼前緣向後三分之一處,調整電池位置,使得機頭微微向上時為宜。

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飛機重心位置如圖中紅點所示

至此整體改裝工作完成,下面開始調試

燒錄程序到發射器和接受器中,給他們接上電池,推動油門杆,觀察兩個電機轉動方向,正常的方向應該是兩個電機轉動方向相反(可以抵消電機的反扭矩)如果發現兩個電機轉向相同,請對調任意一個電機的兩條線。

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電機轉動方向示意圖

向左移動搖杆,觀察是否右側電機增加轉速,左側電機減小轉速,如果相反,在程序裡面修改或者直接将兩個電機端子對調。

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飛機左轉時電機轉速方向示意

調試工作全部完成,飛機起飛重量 27g,可以起飛了!

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飛機輕巧所以不用懼怕摔機,布置在機翼上的電機保證撞擊地面時候電機不受損傷。

根據我的實際飛行試驗,由于飛機過于輕巧,所以适合微風以下或者室内環境飛行,716電機搭配55mm螺旋槳,使用100ma電池組的飛行時間大概在5分半左右,使用網上購買的充電模塊搭配充電寶一般15分鐘左右充滿,所以外出備上4塊電池即可享受惬意的不間斷飛行。

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充電中

對于擁有較大手抛機的朋友(我的這款翼展34cm,較小),自然需要更大的電機作為動力,這款闆子同樣适用,内置的驅動模塊可以驅動最高2.8A電流的電機,适合130,180,8520以下尺寸的所有電機,即使大飛機也可以輕松帶動。

至此整個飛機的改裝思路都介紹完畢,下面奉上幾張外場飛行的美照做為結尾!

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