DIYArduinoベースのRCホバークラフト

次は電子機器です。電子部品は、船体とホバークラフトの本体の間に配置されます。ただし、その前に、回路図を見て、すべてを接続する必要があることを確認しましょう。

したがって、このホバークラフトの頭脳はArduinoボードです。 Arduinoを使用すると、2つの電子速度コントローラーまたはESCを使用して、サーボと2つのブラシレスモーターを簡単に制御できます。 BLDCモーターに電力を供給するために、約11Vを提供する3S Li-Poバッテリーを使用し、Arduinoに電力を供給するために、ESCがバッテリーエリミネーター回路機能を通じて提供する安定化された5Vを使用できます。

無線通信には、NRF24L01トランシーバモジュールを使用します。これを増幅アンテナと併用すると、オープンスペースで最大700メートルの安定した範囲を確保できます。ホバークラフトを制御するために使用するRC送信機は、以前のチュートリアルの1つでカスタムビルドしたものなので、詳細が必要な場合はチェックしてください。 NRF24l01モジュールに関する詳細なチュートリアル、およびArduinoを使用したブラシレスモーターの使用方法もあります。それでも、基本的な動作原理は、送信機がジョイスティックまたはポテンショメータのデータを受信機に送信し、受信機がブラシレスモーターの速度とサーボの位置を制御することです。

この回路図にはもう1つ小さな詳細があり、それがバッテリーモニターです。 2つの抵抗で構成された単純な分圧器を追加しました。これはバッテリーに直接接続されており、その出力はArduinoのアナログ入力に送られます。分圧器は11ボルトを約4ボルトに下げ、5VArduinoピンで許容できるようになります。これにより、バッテリーの電圧を監視し、たとえばバッテリーの電圧が11ボルトを下回るとLEDが点灯するように設定できます。

このArduinoチュートリアルに必要なコンポーネントは、以下のリンクから入手できます。

• NRF24L01トランシーバモジュール…。
• NRF24L01 + PA+LNA…………。…。
• ブラシレスモーター…………………。……
• ESC30A………………………………。…..
• Li-Poバッテリー………………………………..
• XT602メスから1オス…………。
• XT60コネクタ…………………………
• サーボモーター………………………………..
• Arduinoボード…………………………

そこで、説明したようにコンポーネントの接続を開始しました。 2つのESCを1つのバッテリーに接続するために、パラレルバッテリーコネクタスプリッターを使用しました。XT60と入力します。

プロジェクトに電源スイッチを追加するために、別のXT60コネクタを使用し、その上で1本のワイヤを切断し、そこにトグルスイッチをはんだ付けしました。したがって、一方の側はYスプリッターケーブルに接続し、もう一方の側はバッテリーに接続します。

次に、ESCを本体に配置し、ESCとホバークラフトの船体の間に閉じ込めました。次に、4本のM3ボルトを使用して、2つの部品を一緒に固定しました。次に、ボディの上部開口部から、バッテリーをコックピット領域に挿入しました。

次に、コンポーネントをArduinoに接続する必要があります。そのために、Arduinoに2つのピンヘッダーを追加しました。これは、GNDピンと5Vピンとして機能します。

そこで、すべてをArduinoに接続したら、NRF24L01アンテナ、インジケーターLED、電源スイッチをコックピットの上部カバーに通しました。

次に、すべてをコックピットに押し込む必要がありました。 Arduino UNOを使用したので、ここでは少しきついです。おそらく、代わりにArduinoNanoを使用する必要がありました。

しかし、なんとかすべてを収めることができ、カバーに小さな装飾パーツを取り付けて、コックピットのボディにクリップで留めました。

ステアリングシステムの取り付けを続けました。まず、M2ボルトとナットを使ってサーボホーンに小さなリンクを接続しました。次に、最初のラダーを所定の位置に挿入し、ボディを通過する2mmの金属ワイヤーを使用してスラストハウジングに固定し、ラダーがその周りを回転できるようにしました。同じように2番目の舵を取り付けました。

このラダーには追加のスロットがあるので、以前にサーボに挿入したリンクに接続できます。繰り返しになりますが、M2ボルトとナットを使用して固定しました。そして最後に、別のリンクを使用して2つの舵を相互に接続し、それでステアリングシステムが完成しました。

次に、この小さな装飾パーツをホバークラフトの側面に取り付けます。ドリルを使って穴を開け、1本のネジで部品を船体に固定しました。これらのパーツを両側に配置しましたが、ホバークラフトの全体的な外観に非常によく合っていると思います。

さて、次に私はこのホバークラフトのスカートを作り続けました。ここで、スカートホルダーの周りに穴があり、それを船体に取り付けるためのものであることがわかります。

ナットを入れるスロットもあり、M3ボルトでスカートホルダーを船体に簡単に固定できます。すべてのナットを固定したら、簡単なゴミ箱のビニール袋を使用したスカートを作り続けました。

そこでまず、ホルダーの中央部分にAC接着剤を塗布し、ビニール袋に接着しました。次に、ホルダーの周囲を約6cmオフセットします。いくつかのポイントでマークを付けてから、それらを接続しました。

万能ナイフを使って、ビニール袋を適切なサイズにカットしました。次に、スカートを裏返し、以前にAC接着剤を使用して接着したバッグにホルダーを追加しました。

次に、バッグの外側をホルダーの上部に接着する必要があります。繰り返しになりますが、その目的でAC接着剤を使用し、ビニール袋を慎重に固定しました。

それが終わったら、スカートは次のようになります。

次に、ボルトが通るはずのビニール袋に穴を開けました。スカートホルダーはホバークラフトの船体よりわずか1mm小さいので、ビニール袋と組み合わせると船体にぴったりフィットします。スカートを船体に固定するために、M3ボルトを全周に固定するだけでした。

スカートにもう1つやるべきことがあります。それは、ビニール袋の中央部分を切り抜くことです。

したがって、この半分の空気でスカートが直接膨らみ、次にこの開口部からブリードアウトして、中央に追加の気泡を作成します。

最後に、あとはプロペラをブラシレスモーターに取り付ける必要があります。そのために、ブラシレスモーターに付属のコレットを使用しています。これは、プロペラをモーターシャフトに固定するための非常にシンプルで効果的な方法です。

しかし、他のモーターのコレットをなくしてしまったので、モーターシャフトに直接フィットする別のバージョンのプロペラを印刷する必要がありました。これは3.15mmです。プリントは実際にかなり良く出て、接着剤を使わなくてもモーターに完全にフィットして固定されました。

これで、無線制御のホバークラフトがついに完成しました。

ただし、このビデオに残っているのは、Arduinoコードとプログラムの仕組みを確認することです。

ArduinoRCホバークラフトコード

このDIYArduinoベースのRCホバークラフトプロジェクトのコードは次のとおりです。

/*
         Arduino based RC Hovercraft
   == Receiver Code - ESC and Servo Control =
  by Dejan, www.HowToMechatronics.com
  Library: TMRh20/RF24, https://github.com/tmrh20/RF24/
*/
#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>
#include <Servo.h>

#define led 10

RF24 radio(8, 9);   // nRF24L01 (CE, CSN)
const byte address[6] = "00001";
unsigned long lastReceiveTime = 0;
unsigned long currentTime = 0;

Servo esc1;  // create servo object to control the ESC
Servo esc2;
Servo servo1;

int esc1Value, esc2Value, servo1Value;
// Max size of this struct is 32 bytes - NRF24L01 buffer limit
struct Data_Package {
  byte j1PotX;
  byte j1PotY;
  byte j1Button;
  byte j2PotX;
  byte j2PotY;
  byte j2Button;
  byte pot1;
  byte pot2;
  byte tSwitch1;
  byte tSwitch2;
  byte button1;
  byte button2;
  byte button3;
  byte button4;
};
Data_Package data; //Create a variable with the above structure
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  radio.begin();
  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.setAutoAck(false);
  radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
  radio.setPALevel(RF24_PA_LOW);
  radio.startListening(); //  Set the module as receiver
  resetData();
  esc1.attach(7);
  esc2.attach(6);
  servo1.attach(5);
  pinMode(led, OUTPUT);
}
void loop() {
  // Check whether we keep receving data, or we have a connection between the two modules
  currentTime = millis();
  if ( currentTime - lastReceiveTime > 1000 ) { // If current time is more then 1 second since we have recived the last data, that means we have lost connection
    resetData(); // If connection is lost, reset the data. It prevents unwanted behavior, for example if a drone jas a throttle up, if we lose connection it can keep flying away if we dont reset the function
  }
  // Check whether there is data to be received
  if (radio.available()) {
    radio.read(&data, sizeof(Data_Package)); // Read the whole data and store it into the 'data' structure
    lastReceiveTime = millis(); // At this moment we have received the data
  }
  // Controlling servos
  servo1Value = map(data.j2PotX, 0, 255, 0, 50);
  servo1.write(servo1Value);

  // Controlling brushless motor with ESC
  // Lift propeller
  esc1Value = map(data.pot1, 0, 255, 1000, 2000); // Map the receiving value form 0 to 255 to 0 1000 to 2000, values used for controlling ESCs
  esc1.writeMicroseconds(esc1Value); // Send the PWM control singal to the ESC
  
  // Thrust propeller
  esc2Value = constrain(data.j1PotY, 130, 255); // Joysticks stays in middle. So we only need values the upper values from 130 to 255
  esc2Value = map(esc2Value, 130, 255, 1000, 2000);
  esc2.writeMicroseconds(esc2Value);

  // Monitor the battery voltage
  int sensorValue = analogRead(A0);
  float voltage = sensorValue * (5.00 / 1023.00) * 3; // Convert the reading values from 5v to suitable 12V i
  Serial.println(voltage);
  // If voltage is below 11V turn on the LED
  if (voltage < 11) {
    digitalWrite(led, HIGH);
  }
  else {
    digitalWrite(led, LOW);
  }
}
void resetData() {
  // Reset the values when there is no radio connection - Set initial default values
  data.j1PotX = 127;
  data.j1PotY = 127;
  data.j2PotX = 127;
  data.j2PotY = 127;
  data.j1Button = 1;
  data.j2Button = 1;
  data.pot1 = 1;
  data.pot2 = 1;
  data.tSwitch1 = 1;
  data.tSwitch2 = 1;
  data.button1 = 1;
  data.button2 = 1;
  data.button3 = 1;
  data.button4 = 1;
}Code language: Arduino (arduino)

説明： したがって、最初に、無線通信用のRF24ライブラリと、サーボモーターとブラシレスモーターの両方を制御するためのサーボライブラリを含める必要があります。次に、ラジオとサーボオブジェクトを定義する必要があります。いくつかの変数は、以下のプログラムに必要です。また、DIYRC送信機からの受信データを保存するために使用される変数の構造も定義します。このコミュニケーションの仕組みの詳細については、特定のチュートリアルで確認することをお勧めします。

セットアップセクションでは、無線通信を初期化し、サーボとESCが接続されるピンを定義する必要があります。

ループセクションでは、送信機からの入力データを読み取り、その値を使用してサーボとブラシレスモーターを制御します。したがって、0から255まで変化するジョイスティックの着信データは0から50までの値に変換され、これらの値を使用してサーボの位置を制御します。

同じ方法で、ESCを使用してブラシレスモーターを制御します。 0から255までの入力データは、1000から2000までの値に変換され、wirteMicroseconds（）関数を使用して、このデータを制御信号としてESCに送信します。

バッテリ電圧を監視するために、分圧器からのアナログ入力を読み取り、簡単な計算で入力値をバッテリ電圧の実際の値に変換します。バッテリー電圧が11Vを下回ると、インジケーターLEDが点灯します。

以上です。詳細が必要な場合は、他の推奨チュートリアルを確認して、すべてがどのように機能するかを完全に理解できるようにしてください。

このチュートリアルを楽しんで、何か新しいことを学んだことを願っています。以下のコメントセクションで質問をして、Arduinoプロジェクトコレクションを確認してください。