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【DIY】160元飛行搖桿變身20通道遙控,體驗(yàn)真實(shí)飛行的感覺(jué)【1】
  利用春 節(jié)和周末業(yè)余時(shí)間制作了一個(gè)用在固定翼上的飛行搖桿發(fā)送和接收方案。 用一個(gè)原來(lái)在pc上玩飛行模擬游戲的搖桿,來(lái)控制天行者進(jìn)行fpv航拍。我開(kāi)始玩航模到現(xiàn)在已經(jīng)2個(gè)月了,得到了論壇上很多熱心模友和廣州天河飛友群里朋友的幫助,還有我的機(jī)械師CN,在這里要謝謝他們,讓我體驗(yàn)到了飛行的快樂(lè)。

一.介紹
簡(jiǎn)單的說(shuō),我要先介紹一下我制作的這個(gè)系統(tǒng),它將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):

n 用低成本的飛行搖桿來(lái)進(jìn)行操控航模,體驗(yàn)真實(shí)飛行的感覺(jué)。
n 使用自己的發(fā)射和接收,取代原來(lái)的遙控和接收機(jī)。
n 不需要手提電腦,外場(chǎng)帶著電腦多重啊,還擔(dān)心手提電池續(xù)航問(wèn)題。
n 實(shí)現(xiàn)遙控的基本功能:微調(diào),正反舵,混控,失控保護(hù),大小舵
n 20通道,以后再也不怕通道不夠了,拉煙,發(fā)射dao dan都小菜
n 兼容平衡儀和osd,因?yàn)槲矣幸惶?。?!?/font>
n 教練機(jī)接口,可以用兩套遙控設(shè)備同時(shí)進(jìn)行控制,實(shí)際上,開(kāi)發(fā)這個(gè)系統(tǒng)的最初設(shè)想是讓老婆大人也能不經(jīng)訓(xùn)練直接開(kāi)飛機(jī)。

二.系統(tǒng)架構(gòu)和性能

使用搖桿代替控來(lái)操控飛機(jī)相信是很多人的共同的夢(mèng)想,論壇里有前輩用pc通過(guò) DirectX SDK中的API JoyGetPosEx 讀取搖桿的信號(hào),然后進(jìn)行PPM編碼,再通過(guò)聲卡到控發(fā)射出去。 他們做的很棒,但我不喜歡這樣的方案,原因是要利用原來(lái)的控,再帶上一臺(tái)電腦。 實(shí)際上我本是windows程序員,I hate PC , 我玩航模就是為了業(yè)余時(shí)間遠(yuǎn)離電腦, 如果再帶一個(gè)電腦去我不如在家玩模擬飛行算了。所以我決定用單片機(jī)來(lái)完成這個(gè)不復(fù)雜的事情,簡(jiǎn)潔就是美。

下面給出這個(gè)系統(tǒng)的流程圖:


我們?cè)诘孛嬗脝纹瑱C(jī)作為大腦,讀取出飛行搖桿的桿量,經(jīng)過(guò)分析處理,進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑濾波,和諸如疊加微調(diào)量,混和幾個(gè)通道的比例之類(lèi)的處理,通過(guò)無(wú)線串口發(fā)射出去。 飛機(jī)上的另一個(gè)無(wú)線串口和單片機(jī)收到命令后,映射成各個(gè)舵機(jī)PWM(占空比),驅(qū)動(dòng)舵機(jī)。
在具體介紹各個(gè)模塊之前,人們總說(shuō)有圖有真相,我們先貼上地面和飛機(jī)上的實(shí)物圖:


地面的搖桿和發(fā)射連接圖


飛機(jī)上的接收和舵機(jī)連接圖



三.各模塊的原理,設(shè)計(jì)和制作

  實(shí)物圖看起來(lái)是不是很簡(jiǎn)潔呢,實(shí)際上這個(gè)系統(tǒng)用到的電子元件并不多,而且都是可以直接從網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)的。整個(gè)過(guò)程我都沒(méi)有用電焊,直接用杜邦線接插,元件清單如下:

n 飛行搖桿一個(gè)
n Arduino 控制板二塊
n 數(shù)傳電臺(tái)一對(duì)
n 電腦鍵盤(pán)一個(gè)
n 各類(lèi)連接線數(shù)條

我們按照上面的流程的順序來(lái)介紹各個(gè)模塊。

1.搖桿信號(hào)的獲取

要得到飛行搖桿當(dāng)前的桿量,一個(gè)辦法是通過(guò)搖桿的usb接口讀取,那得實(shí)現(xiàn)usb的通信協(xié)議和搖桿廠家五花八門(mén)自己定制的協(xié)議,這很麻煩。另一個(gè)辦法是讀取搖桿的電位器的值,實(shí)際上現(xiàn)在市面上的搖桿除了非常高端的搖桿用了霍爾傳感,其它都是用普通的電位器,我把它當(dāng)成可變電阻來(lái)讀取就可以了。我從太平洋電腦城買(mǎi)了一個(gè)160元的賽鈦客Cyborg v1搖桿,拆開(kāi)來(lái)一看,實(shí)際上它的所有電位器都是用3P的白色連接插座和電路板連接的,xyz三軸用來(lái)控制飛機(jī)姿態(tài),油門(mén),苦力帽用來(lái)控制fpv攝像頭云臺(tái),還有n多按鍵,用來(lái)拉煙,發(fā)射煙花,切換平衡儀狀態(tài),這么多的通道,我都想不到還可以用來(lái)干嘛了。引出電位器的線實(shí)際上只用了十分鐘,完全不用電焊,直接將電位器的插頭從電路板上拔下來(lái),用延長(zhǎng)線插進(jìn)單片機(jī)的模擬輸入口里去,搞掂。以后有時(shí)間還可以做個(gè)并聯(lián)的母頭,再插回?fù)u桿的電路板里去。這樣既能在家里飛模擬游戲,又能帶出去飛航模。

2.解析和處理?yè)u桿的桿量

這里要先介紹一下我們采用的單片機(jī)系統(tǒng),Arduino 是一款價(jià)格不高、易于使用的電子平臺(tái)。包括硬件和軟件在內(nèi)的整個(gè)平臺(tái)是完全開(kāi)源的,并且使用的是松散地基于C/C++ 的語(yǔ)言,它由一個(gè)基于簡(jiǎn)易單片機(jī)并且開(kāi)放源碼的計(jì)算機(jī)平臺(tái),和一套為主板編寫(xiě)程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境組成。
接下來(lái)我們要用arduino來(lái)讀取搖桿的xyz軸的電阻值了,我們將電位器的電源和地接在電調(diào)輸出的5v和地上,信號(hào)線接在arduino 的模擬口上,在程序里將電阻值映射成0 1024 的數(shù)值, 這個(gè)廉價(jià)的搖桿的分辨率大概在800左右 ,電位器是線性的,測(cè)試了一下反應(yīng)還是很靈敏的。實(shí)際測(cè)試中搖桿回中后,和打到最大和最小的地方,數(shù)據(jù)會(huì)有一些波動(dòng)和噪點(diǎn),用卡爾曼濾波算法處理一下,曲線就很平滑了。







[ 本帖最后由 auuuux 于 2011-2-10 16:05 編輯 ]
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