Mặc dù có thể dễ dàng mua mạch điều khiển từ xa quadcopter từ thị trường hoặc từ bất kỳ cửa hàng trực tuyến nào, nhưng một người đam mê điện tử không bao giờ được phép tìm hiểu chức năng thực sự của những mạch này và liệu chúng có thể được chế tạo tại nhà hay không?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng xây dựng một mạch điều khiển từ xa quadcopter đơn giản sử dụng các thành phần rời rạc và sử dụng mô-đun điều khiển từ xa RF và không liên quan đến các mạch dựa trên MCU phức tạp.

Hướng dẫn từng bước thực sự sẽ làm cho những người có sở thích quan tâm hiểu được cách đơn giản là một chiếc quadcopter có thể được điều khiển bằng cách sử dụng khái niệm PWM.

Chúng tôi đã học rồi những điều cơ bản về quadcopter , bây giờ chúng ta hãy điều tra phần điều khiển từ xa, phần này cuối cùng sẽ giúp điều khiển thiết bị từ xa.

Mô-đun cơ bản bắt buộc

Các thành phần chính có thể cần cho dự án được đưa ra như sau:

Về cơ bản, chúng tôi sẽ yêu cầu 3 giai đoạn mạch sau:

1) Mô-đun điều khiển từ xa RF 4 chiều Tx, Rx - 1 bộ

2) Mạch tạo PWM dựa trên IC 555 - 4nos

3) Mạch điều khiển động cơ BLDC - 4nos

Vì đây là phiên bản tự chế, chúng tôi có thể mong đợi một số điểm không hiệu quả với thiết kế được đề xuất, chẳng hạn như không có cần điều khiển cho các điều khiển, được thay thế bằng nồi hoặc chiết áp, tuy nhiên, khả năng làm việc của hệ thống có thể ngang bằng với các đơn vị chuyên nghiệp.

Bộ phát PWM cầm tay về cơ bản sẽ bao gồm mô-đun điều khiển từ xa Tx được tích hợp với 4 mạch điều khiển PWM rời rạc, trong khi quadcopter sẽ cần được kèm theo 1 mạch Rx tích hợp với 4 mạch điều khiển BLDC rời.

Hãy bắt đầu với các mạch động cơ quadcopter và xem bộ điều khiển động cơ BLDC cần được cấu hình và gắn với mạch Rx như thế nào.

Mạch thu PWM Quadcopter

Trong một trong những bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu cách có thể chế tạo bộ điều khiển động cơ BLDC đa năng bằng cách sử dụng chip đơn, tuy nhiên thiết kế này không được thiết kế để vận hành các động cơ tương đối nặng hơn của quadcopter, do đó nó có thể không phù hợp với ứng dụng hiện tại.

May mắn thay, một tùy chọn 'anh cả' cho mạch trên đã có sẵn và trở nên hoàn toàn phù hợp để lái động cơ quadcopter. Cảm ơn TEXAS INSTRUMENTS, đã cung cấp cho chúng tôi những mô-đun mạch được chỉ định ứng dụng chip đơn tuyệt vời như vậy.

Để tìm hiểu thêm về IC trình điều khiển BLDC hiện tại cao này, bạn có thể tham khảo bảng dữ liệu pdf sau cùng

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

Thiết lập bên dưới cho thấy sơ đồ mạch hoàn chỉnh của bộ điều khiển trình điều khiển động cơ quadcopter sử dụng IC DRV11873, là mạch động cơ BLDC dòng điện thấp độc lập bao gồm tất cả các tính năng bảo vệ cần thiết như bảo vệ quá tải, bảo vệ nhiệt, v.v. Mô-đun này về cơ bản tạo thành ESC cho đơn vị quadcopter hiện tại của chúng tôi.

Để biết thêm thông tin về thiết kế này và chi tiết PCB, bạn có thể tham khảo tài liệu gốc bên dưới:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

Mạch điều khiển từ xa dựa trên Quadcopter PWM

Làm thế nào nó hoạt động

Sơ đồ chân FS và FG của IC là để nâng cao IC với các điều khiển bổ sung thông qua các mạch bên ngoài, vì chúng tôi không sử dụng các tính năng này trong thiết kế của mình, các chân này có thể được giữ không sử dụng và kết nối với dòng dương thông qua điện trở 100K.

Sơ đồ chân RD của vi mạch quyết định chiều quay của động cơ. Kết nối chân này với Vcc thông qua điện trở 100K cho phép động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ trong khi không kết nối thì ngược lại và cho phép động cơ quay theo chiều kim đồng hồ.

Chân # 16 là đầu vào PWM được sử dụng để đưa đầu vào PWM từ nguồn bên ngoài, việc thay đổi chu kỳ làm việc của PWM sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ tương ứng.

Sơ đồ chân FR, CS cũng không liên quan đến nhu cầu và do đó có thể được để không sử dụng như thể hiện trong sơ đồ và kết thúc với dòng dương thông qua một điện trở 100K.

Sơ đồ chân U, V, W là đầu ra động cơ cần được kết nối với động cơ 3 pha quadcopter BLDC tương ứng.

Sơ đồ chân COM dùng để nối dây chung của động cơ 3 pha, nếu mô tơ của bạn không có dây chung thì bạn có thể mô phỏng đơn giản bằng cách nối 3 đầu điện trở 2k2 vào chân U, W, W rồi nối chung của chúng. kết thúc bằng chân COM của IC.

Sơ đồ cũng cho thấy một IC 555 được cấu hình ở chế độ mạch ổn định PWM. Điều này trở thành một phần của mô-đun mạch và đầu ra PWM từ chân số 7 của nó có thể được kết nối với đầu vào PWM của mạch DRV IC để khởi động 4 động cơ với tốc độ cơ bản không đổi và cho phép động cơ di chuyển liên tục tốc độ tại một điểm nhất định.

Điều này kết thúc mạch ELC chính hoặc mạch điều khiển BLDC cho thiết kế quadcopter.

Chúng tôi sẽ cần bốn mô-đun như vậy cho bốn động cơ trong thiết kế quadcopter của chúng tôi.

Có nghĩa là, 4 IC DRV như vậy cùng với IC 555 PWM sẽ cần được liên kết với từng động cơ trong số 4 động cơ của quadcopter.

Các mô-đun này sẽ đảm bảo rằng thông thường tất cả 4 động cơ đều được đặt ở tốc độ xác định trước bằng cách áp dụng tín hiệu PWM cố định và giống hệt nhau cho từng IC điều khiển DRV có liên quan.

Bây giờ, hãy tìm hiểu cách PWM có thể được thay đổi thông qua điều khiển từ xa để thay đổi tốc độ của động cơ riêng lẻ bằng cách sử dụng thiết bị cầm tay điều khiển từ xa 4 kênh thông thường.

Mô-đun thu RF (Bộ giải mã PWM)

Mạch trên cho thấy mạch RF từ xa của máy thu được cho là được lắp bên trong quadcopter để nhận dữ liệu PWM không dây bên ngoài từ thiết bị phát từ xa của người dùng và sau đó xử lý tín hiệu một cách thích hợp để cung cấp cho các mô-đun bộ điều khiển DRV đi kèm như được giải thích trong phần trước đó.

4 đầu ra có tên là PWM # 1… .PWM # 4 cần được kết nối với chân PWM # 15 của IC DRV như được chỉ ra trong sơ đồ trước.

Các sơ đồ chân PWM này từ bộ thu RF sẽ được kích hoạt bất cứ khi nào người dùng nhấn nút tương ứng trên thiết bị phát của nó.

Cách Bộ phát RF cần có dây (Bộ mã hóa PWM)

Trong phần trên, chúng ta đã thảo luận về Rx hoặc mạch thu từ xa và cách 4 đầu ra của nó cần được kết nối với mô-đun trình điều khiển ESC của động cơ quadcopter.

Ở đây chúng ta sẽ thấy cách tạo và nối dây bộ phát RF đơn giản với các mạch PWM để truyền dữ liệu PWM không dây đến bộ thu quadcopter để tốc độ của động cơ riêng lẻ được điều khiển đơn giản chỉ bằng một lần nhấn nút, điều này cuối cùng gây ra quadcopter để thay đổi hướng hoặc tốc độ của nó, theo sở thích của người dùng.

“một máy biến áp lý tưởng là gì ”

Mạch hiển thị ở trên cho thấy các chi tiết đi dây của mô-đun máy phát. Ý tưởng trông khá đơn giản, mạch phát chính được hình thành bởi chip TSW434 truyền tín hiệu PWM được mã hóa vào bầu khí quyển và HT12E sẽ chịu trách nhiệm cung cấp tín hiệu đã mã hóa cho chip TSW.

Các tín hiệu PWM được tạo ra bởi 4 giai đoạn mạch IC 555 riêng biệt có thể giống với giai đoạn mạch đã được thảo luận trước đó trong mô-đun bộ điều khiển DRV.

Nội dung PWM của 4 IC có thể được kết nối với các sơ đồ chân tương ứng của IC mã hóa HT12E thông qua 4 nút ấn riêng biệt được chỉ định là SW1 ---- SW4.

Mỗi nút này tương ứng và chuyển đổi sơ đồ chân giống hệt nhau của mô-đun thu mà chúng ta đã thảo luận trước đó và được chỉ định là PWM # 1, PWM # 2… ..PWM # 4.

Có nghĩa là nhấn SW1 có thể khiến đầu ra PWM # 1 của bộ thu hoạt động và sơ đồ chân này sẽ bắt đầu cung cấp các tín hiệu PWM đã được giải mã đã nhận từ bộ phát đến mô-đun DRV liên quan và đến lượt động cơ liên quan thay đổi tốc độ của nó tương ứng.

Tương tự, nhấn SW2,3,4 có thể được sử dụng để ảnh hưởng đến tốc độ của 3 động cơ quadcopter khác theo ý muốn của người dùng.

IC 555 mạch PWM

4 mạch PWM được hiển thị trong thiết bị cầm tay phát RF ở trên có thể được xây dựng bằng cách tham khảo sơ đồ sau, nó hoàn toàn tương tự như sơ đồ đã thấy trong mạch ESC bộ điều khiển DRV của chúng tôi.

Hãy nhớ rằng nồi 5K có thể ở dạng nồi thông thường và nồi này có thể được sử dụng bổ sung với các nút để chọn các tốc độ khác nhau trên động cơ tương ứng.

Có nghĩa là bằng cách nhấn một nút đã chọn và đồng thời di chuyển 5KPWMpot tương ứng, người ta có thể làm cho quadcopter tăng hoặc giảm tốc độ của nó theo hướng đã định.

Ngoài ra, ban đầu có thể đặt PWM ở một số mức cao hơn hoặc thấp hơn và sau đó nhấn nút tương ứng để cho phép động cơ quadcopter tương ứng đạt được tốc độ ưa thích, theo cài đặt PWM.

Đặc điểm kỹ thuật động cơ Quadcopter

Mạch điều khiển từ xa Qiadcopter được giải thích ở trên chỉ được sử dụng cho mục đích hiển thị và không thể được sử dụng để nâng tải hoặc máy ảnh. Điều này ngụ ý rằng các động cơ được sử dụng trong thiết kế tốt nhất nên là loại dòng điện thấp.

IC DRV11873 được thiết kế để vận hành các động cơ được đánh giá ở 15V, 1,5 ampe hoặc động cơ khoảng 20 watt ... vì vậy bất kỳ động cơ BLDC 3 pha nào được đánh giá ở 15 đến 30 watt đều có thể được sử dụng cho mục đích này.

Pin cho thiết kế quadcopter này có thể là bất kỳ pin Li-ion 12v Lipo pr nào có khả năng cung cấp dòng điện liên tục 15V cực đại ở mức 1,5 ampe.