Nuestro primer proyecto (1ra. Parte)

Este diseño comenzará con las placas GY-80 adquiridas en DealExtreme por muy poco dinero.

Vista Superior

Vista inferior

Como centro de control voy a utilizar una de estas dos placas:

Freaduino UNO

Freaduino puede trabajar tanto con 3,3V como con 5V

Arduino Nano

Por cuestiones de espacio, seguramente me decante por la Nano.

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que la placa GY-80 trabaja con 3,3V, lo cual no sería un problema si utilizo la Freaduino porque esta placa tiene un switch que permite trabajar con 5V o 3V3, pero al guardar compatibilidad con nuestros 10 grados de libertad de la GY-80, nos quedamos sin entender los datos que vienen del receptor de radio o le estaremos enviando mal los datos a los ESC para que manejen las velocidades de los motores.

La GY-80 se comunica con Arduino mediante una conexión I2C (o IIC). I2C es un bus de comunicaciones en serie. Su nombre viene de Inter-Integrated Circuit. La versión 1.0 data del año 1992 y la versión 2.1 del año 2000, su diseñador es Philips. La velocidad es de 100 kbit/s en el modo estándar, aunque también permite velocidades de 3.4 Mbit/s.

Llegados a este punto hay que hacer notar que la placa GY-80 tiene un regulador de tensión que la baja de 5V a 3V3, pero no es todo lo que necesitamos, puesto que los pines de la Arduino, SDA y SCL, van a venir con los 5V de la alimentación de la Arduino.

Si no saben donde encontrar las señales SDA y SCL no se hagan problema, acá tenemos un imagen que nos dice donde encontrarlas en todos los modelos de Arduino, si tienen un modelo que no figura acá, ubíquenla con los pines de la UNO.

Donde encontramos los contactos SDA y SCL

Dicho de otra manera, tenemos una placa trabajando a 3V3 y los datos que se intercambian con la Arduino vienen en 5V. No hay problema, porque para esto también hay solución. Esto se soluciona con la inclusión de dos resistencias de 2,2K, una entre SDA y +5V y la otra desde SCL y +5V.

Como conectar la GY-80 a una Arduino UNO

A esta altura ya estamos en condiciones de conectar todo, faltaría conectar nuestro receptor de R/C a esta placa. Como sabemos, Arduino tiene pines digitales y pines analógicos. Los 6 canales de nuestro receptor se conectan así:

CH1 = D2
CH2 = D4
CH3 = D5
CH4 = D6
CH5 = D7
CH6 = D12

Sólo un canal puede ser conectado completo, con sus 3 contactos (preferentemente el CH1), estos 3 contactos representan +V, GND y Señal, el contacto que corresponde a +V siempre es el central, sea cual fuere la marca o tipo de nuestra radio.

Más adelante les cuento como se conectarían los motores (a través de los ESC) a la placa Arduino.

Acá termina la primera parte, en unos pocos días escribo la 2da. Parte. Tengan en cuenta que reunir o tomar fotografías lleva tiempo.

Abrazos!

Aprende armar un cuadricoptero Parte 4

Aprende armar un cuadricoptero Parte 3

Aprende armar un cuadricoptero Parte 2

Aprende armar un cuadricoptero Parte 1

Otro cuadricoptero casero en videos

Hola amigos/as!

He encontrado otra recopilación completa de armado de un cuadricóptero. Discúlpenme porque está en inglés. Si alguien sabe de una recopilación que esté tan bien hecha, pero en castellano, por favor que me avise y lo ponemos para consulta de todos.

Sobre motores y ESCs

Antes que nada, debo aclarar que los motores que se usan para estos multicópteros, además de ser eléctricos, son brushless (sin escobillas), estos tienen menos superficies de rozamiento, sólo se mueven por campos eléctricos y sobre rulemanes.

Entre sus características técnicas nos vamos a encontrar con un valor que nada tiene que ver con el consumo eléctrico ni con la potencia ni con la tensión, el KV.

¿Qué significa este KV?

Es la cantidad de vueltas que da el motor por cada voltio aplicado, supongamos que estamos alimentando nuestro drone con una batería de 3 celdas, cada celda entrega 3,7 voltios, eso nos da una batería con un total de 11,1V y ahora supongamos que nuestro motor tiene un KV de 1.000. Esto significa que ese motor va a entregar una velocidad de hasta 11.100 revoluciones por minuto. Sólo debemos tener en cuenta que a mayor velocidad obtendremos más vibraciones, porque estos motores distan mucho de ser óptimos y más si le agregamos hélices de mediana (o mala) calidad.

Dicho de otra manera:

KV = RPM/V

Este es un tema muy complejo porque tendremos que hacer muchas concesiones a la hora de adquirir nuestro par motor/hélice.

Aparte hay que tener en cuenta el consumo de nuestro/s motor/es. Si ponemos una hélice muy grande, consume más. Si usamos motores de 2500KV consumen más (y vibran más). Yo no aconsejo usar motores más rápidos de 1000KV o 1200KV. Aunque, si el proyecto lo amerita, sería preferible usar motores más bajos en revoluciones, del orden de los 850KV. Hay cuadricópteros que los utilizan, pero estos son muy livianos.

Otra característica que pocos vendedores publican (pero los fabricantes si), es la fuerza que entrega el motor con determinadas hélices. Suponiendo que estamos haciendo un cuadricóptero y que este tiene un peso final, con baterías incluidas, de 1Kg. Si cada motor tiene una fuerza de 300g lo multiplicamos por 4 (las cantidad de motores) y todo el conjunto tiene una fuerza 1,2Kg. O sea que alcanza para levantar vuelo.

En base al consumo en Ampres de cada motor, será el ESC que deberemos colocar, calcular siempre un 10% más de lo que dice el fabricante, no porque mienta, sino por razones de seguridad.

Un ESC de 20 amperes, por ejemplo, soporta picos de 30A.

Videos que muestran construcción de un Quad

Ver este video y admirar a este señor es todo uno.

Que lo disfruten!


Todo un curso completo:

1ra. Parte:

2da. Parte:

3ra. Parte:

4ta. Parte:

Y final:

De los marcos para un cuadricóptero

Este es un tema que por lo general no se le da la importancia que se merece. Si lo vamos a comprar, algunos prefieren el más económico, otros el más oneroso. Pero es muy probable que ambos estén equivocados.

Bueno, el que compra el más caro tiene menos posibilidades de comprar mal.

Un buen marco (o frame) tiene que ser ligero y a la vez robusto, ultimamente se suelen utilizar mucho los materiales sintéticos derivados del carbono, comunmente se dice que son marcos de carbono. Pero como nuestro objetivo es hacer todo en nuestra casa, gastando lo menos posible, nos vamos a dedicar a mostrar algunos cuadros comerciales y a dar ideas acerca de que podemos hacer nosotros mismos.

El tipo de frame que compremos dependerá de lo que querramos hacer, con el primero podremos hacer fotografía y video aéreos, con el segundo también, pero es más apto para vuelos recreativos, mientras que con el tercero podemos correr carreras, para eso es ideal. También depende de lo que querramos hacer con el cuadri, lo que vayamos a ponerle dentro.

Como digo desde el principio, lo indispensable para comenzar es tener una controladora con acelerómetro y giróscopo, eso ayuda muchísimo en la estabilidad del vuelo. Para tomar fotos o hacer videos, deberíamos agregarle barómetro para saber a que altitud estamos y así poder decidir si disparar la cámara o esperar a estar un poco más cerca o algo más lejos.

En los vuelos recreativos se impone, también, la presencia de un módulo GPS, sobretodo necesitaremos la función RTH (Return To Home) o volver a casa, del inglés. Esa función se activa desde el transmisor o directamente apagándolo. El drone, al no detectar señal en el receptor, directamente vuelve al lugar de donde despegó.

Todas estas funciones requieren ser programadas en el sketch correspondiente de la Arduino. Pero a no asustarse, existen auténticos códigos de programas (sketch) que tienen esto implementado. Sólo hay que cargar este sketch mediante el IDE de Arduino. Sobre esto vamos a volver más adelante.

Con respecto a los cuadros caseros, en mi opinión personal me gusta más utilizar caños de electricidad de material plástico, con una caja octogonal en el centro, también de plástico, algunos conectores para conectar los caños a la caja (por supuesto que también de plástico) y algunas grapas de las que se usan para amurar los caños por sobre las paredes.

Entre los "hechos en casa" podemos usar plástico o aluminio, hay quienes aún utilizan madera y no los critico, pueden volar muy bien, incluso pueden pesar menos que los de aluminio.

Más placas de control electrónico

Como todo en la vida, para gustos están los colores, lo mismo ocurre con las placas controladoras.

Salvo algunas placas de producción comercial, de marcas reconocidas por sus productos voladores como DJI, por ejemplo, todas derivan de agregarle sensores a una Arduino.
La oferta se divide entre agregar una Arduino o traerla incorporada. Un ejemplo del primer género es la famosa adaptación de los productos de Nintendo Wii. Tomamos un mando llamado Motion Plus, lo canibalizamos y usamos su acelerómetro con plaquita y todo. Tomamos un mando Nunchuck y hacemos algo similar. No me voy a explayar mucho en esto porque en toda la red sobra información al respecto y de como se hace.

Eso fué el puntapié inicial para que un grupo de entusiastas y con conocimientos de electrónica digital y programación Arduino, generaran el proyecto Multiwii. Según su página oficial http://www.multiwii.com/


MultiWii es un software de propósito general para controlar un modelo multirotor RC. Ahora puede usar varios sensores, pero fue desarrollado inicialmente para apoyar giroscopios y acelerómetros de la consola Nintendo Wii. Podemos encontrar estos sensores en las extensiones de la Nintendo WiiMote: Wii Motion Plus y Wii Nunchuk. Este proyecto fue una oportunidad para desarrollar mi propio software en una plataforma Arduino. La estabilidad lograda es excelente para FPV y permite cualquier tipo de acrobacias.

Configurando con MultiWii

Una placa compatible con este soft (a modo de ejemplo) es la GY-80, también se puede usar la Crius y muchas otras más:

Ardupilot

GY-80

CC3D de Open Pilot

Crius - WMC

Ardupilot

Sitio oficial

APM 3.0

Es un proyecto de hardware y firmware, las últimas versiones se denominan APM (ArduPilot Mega) por tener dentro una placa Arduino MEGA y sus correspondientes sensores. El firmware es fácilmente actualizable y se puede cargar lo que necesitemos, para auto, para avión, para barco, para multi rotores y para helicópteros.

El proyecto también ofrece un software que no sólo sirve para calibrar la placa con nuestra nave, también hay soft para crear una misión, aunque yo prefiero decirle programador del piloto automático, aunque seguramente sea algo más que eso.

Se le pueden marcar varios puntos por donde queremos que el multicóptero pase, o se quede, o ascienda, o descienda, que vuelva al punto de partida y todo lo que se nos pueda imaginar, por supuesto, para hacer uso de esta opción hay que conectar un módulo GPS a la APM.

Generador de Plan de Vuelo

Otros controladores de vuelo

Otros controladores de vuelo

Acá voy a mencionar sólo algunos, los más conocidos.

El CC3D de OpenPilot

De este controlador hablé en el tema anterior, pero muy por arriba.

Resulta que esta plaquita tiene lo mínimo indispensable para levantar vuelo y mantener recta a la nave. Lo mismo para hacer un estacionario.

Tiene acelerómetro, giróscopo y el microprocesador que es compatible con ARM de 32 bits. Desde mi punto de vista es una placa demasiado potente para que no tenga barómetro ni la posibilidad de conectarle un módulo de GPS. Justamente, por su potencia y velocidad de cálculo es mi favorita, pero sólo si los vuelos serán en tercera persona, lo veo poco apto para vuelos FPV (visión en primera persona).

Ardupilot

Esta es una placa controladora de vuelo más completa  que la anterior, tiene acelerómetro, giróscopo, sensor de presión, magnetómetro, conversor analógico-digital con una resolución de 12 bits y posibilidades de expansión, se le puede agregar GPS. Tal como la CC3D tiene conexión directa por puerto USB para cargar nuestro propio programa o el programa original de la placa que viene en varias versiones, hay quienes dicen que luego de la versión 2.5 no funciona tan bien, por eso vuelven a instalar esta versión.

Por supuesto, al ser más completa su valor también es más alto.